肾脏纤维化的发病机制及治疗进展

肾脏纤维化的发病机制及治疗进展

孙阳, 赵艳红, 卢永新, 朱芸

(云南省玉溪市人民医院 肾内科, 云南 玉溪, 653100)

关键词:肾脏纤维化; 发病机制; 细胞外基质; 细胞因子

肾脏纤维化是引发终末期肾功能衰竭的主要原因之一，所有慢性肾脏疾病最终可发展为肾脏纤维化。各种原发性肾小球疾病、输尿管阻塞、糖尿病等均可引发肾间质炎性细胞浸润、肾小管上皮细胞凋亡及肌成纤维细胞聚集，并通过促纤维化因子增加细胞外基质(ECM)的生成，减少其降解，从而形成肾间质纤维化，损伤肾功能[1]。目前，临床上主要通过控制加剧肾功能恶化的危险因素来防治肾脏纤维化，但患者预后改善并不显著[2]。因此，如何有效防治肾脏纤维化成为肾内科医生面临的一个重要难题。本研究通过对肾脏纤维化的发病机制及治疗进展做一综述，以期为慢性肾脏疾病的防治提供更多的临床依据，现报告如下。

1肾脏纤维化的发病机制

1.1　肾脏纤维化中的细胞变化

肾脏纤维化过程中，细胞变化会激活成纤维细胞及系膜细胞，促使T淋巴细胞、单核细胞或巨噬细胞发生浸润以及小管上皮细胞向系膜质细胞的转变(EMT)[3]。多种浸润细胞和自身细胞相互影响，共同参与肾脏纤维化的形成过程。研究发现[4]，成纤维细胞的激活在肾脏纤维化过程中具有重要作用。当肾脏受损后，其组织会发生一系列修复反应，产生大量ECM，而激活产生的ECM效应细胞通常被认为是肾脏纤维化的核心。ECM持续性沉积通过形成纤维瘢痕，破坏正常肾组织，导致肾实质塌陷、肾功能丧失[5]。

肾脏纤维化早期，成纤维细胞及系膜细胞被激活，随后EMT发生，其中α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的重新表达是成纤维细胞、系膜细胞及小管EMT的激活标志。α-SMA不仅能使血管周围平滑肌细胞受到限制，还能过度表达胶原蛋白Ⅰ、Ⅲ及纤联蛋白等间质基质。EMT一般包括上皮细胞间黏附功能的丧失、α-SMA重新表达与肌动蛋白的再机化、小管基底膜的破坏以及促进细胞的转移与侵袭[6]。研究[7]表明，小管EMT是区分急性肾损伤与慢性肾纤维化损伤修复的唯一事件。

1.2　肾脏纤维化的分子机制

肾脏纤维化的分子机制主要包括4个阶段: ① 细胞的活化与损伤，由炎症损伤所致的肾小管上皮细胞的活化及肾间质中单核细胞或巨噬细胞的浸润; ② 生长因子、细胞因子、趋化黏附因子及血管活性因子等促纤维化因子的释放; ③ 纤维化的形成，主要表现为基质蛋白降解减少、合成增多，肾间质出现沉积; ④ 肾结构和功能受到损伤，此阶段，肾小管周围毛细血管出现堵塞，有效肾单位急剧减少，且肾小球过滤明显降低[8]。

1.2.1生长因子：肾脏纤维化的形成涉及转化生长因子-β(TGF-β)、血小板衍生生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)和胰岛素样生长因子(IGF-1)等多种生长因子，其中TGF-β和PDGF能直接刺激肾间质细胞DNA的合成与复制。作为最重要的促纤维化生长因子之一，TGF-β不仅可调节早期受损组织的修复与再生，还对血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)所致的平滑肌细胞肥大具有调节作用。TGF-β具有3种亚型，其中TGF-β1表达增强在肾脏纤维化过程中发挥重要作用。其通过刺激纤连蛋白、蛋白多糖及Ⅰ～Ⅴ型胶原的表达来促使ECM生成，通过降低基质金属蛋白酶-2的活性，并改善金属蛋白酶组织抑制剂的活性以使ECM降解受到抑制。此外，TGF-β还可诱导ECM分子发生变化，从而介导ECM堆积。Xavier等[9]研究发现，减少内皮TGF-β信号有助于Smad1/5促血管生成，并增加血管生成反应，内皮TGF-β信号和EMT在调节对损伤的血管生成反应和纤维化反应中具有重要作用。PDGF表达于肾系膜细胞、上皮细胞和浸润细胞中，对载有其受体的系膜细胞具有自分泌及旁分泌作用。PDGF能有效促进血管平滑肌细胞的增殖，其亚型PDGF-BB通过上调α-SMA表达，而使Ⅲ型胶原沉积于肾间质，同时使其mRNA表达增加。研究[10]认为, PDGF-BB通过刺激TGF-β mRNA表达而造成肾间质纤维化，在肾脏纤维化形成过程中具有重要的中介功能。PDGF是进展性肾脏疾病的有效治疗靶点，尤其是以系膜细胞增殖及间质纤维化为特点的肾脏疾病[11]。

1.2.2细胞因子：白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-10(IL-10)、白细胞介素-13(IL-13)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和干扰素-α(IFN-α)等细胞因子均参与肾脏纤维化的形成。IL-1不仅可激活淋巴细胞和巨噬细胞，促使其产生更多的生长因子和细胞因子，还可增加多种趋化因子的表达。此外，其还可通过增加ECM沉积来刺激成纤维细胞的增殖。Guo等[12]探讨了二氧化硅诱发心、肾炎症及纤维化的改变，并评估了IL-1β在二氧化硅诱发的心脏及肾脏损伤中的作用，结果表明IL-1β能减弱心脏及肾脏的炎症反应，并能减轻小鼠肾脏的纤维化。TNF-α通过诱导巨噬细胞来增加其促纤维化因子的释放，从而增强肾间质免疫炎症反应，导致成纤维细胞增殖与胶原沉积。Therrien等[13]探讨了TNF-α对肾衰小鼠肾功能衰竭、炎症、纤维化及血压的作用，结果显示TNF-α能降低肾衰小鼠NF-kB的活性，减轻肾脏炎症和纤维化，降低血压，提示TNF-α在肾脏损伤进展中起着关键作用。

1.2.3血管活性因子：随着对肾小管周围毛细血管内皮细胞的不断深入研究，发现其分泌的一氧化氮(NO)、内皮素(ET)、AngⅡ等生物活性物质在肾间质纤维化的发生发展中起着重要的作用，并通过不同途径诱导肾间质纤维化的发生与发展[14]。目前，作为最强的缩血管物质，ET通过增强血管收缩，促进细胞增殖及增加ECM合成来参与肾脏纤维化的形成。当肾脏局部受到损伤时，ET-1水平明显升高。唐琳等[15]研究结果显示，高浓度葡萄糖可诱导缺氧诱导因子-1(HIF-1α)和ET-1在肾小管上皮细胞中高表达，拮抗ET-1可抑制高糖诱导的肾小管上皮细胞转分化，且HIF-1α活化和ET-1高表达可能是诱导糖尿病肾病肾间质发生纤维化的重要机制之一。AngII浓度过高可增加TGF-β、PDGF、IGF-1等生长因子的表达及血管平滑肌细胞的增殖，导致细胞生长，发生纤维化。同时，血管紧张素受体的表达也有所增加。以上2者共同参与肾脏纤维化的形成，且具有协同作用。ET-1可增强内皮细胞中血管紧张素转换酶的活性，而AngII可增加系膜细胞及内皮细胞中ET-1的基因表达，促进蛋白释放。

1.2.4趋化黏附因子：肾脏纤维化过程中，炎性因子和趋化因子是炎症细胞浸润和慢性炎症持续存在的关键因素。研究[16]报道，单侧输尿管阻塞的大鼠肾脏纤维化模型中，细胞黏附分子在肾小管上皮细胞、血管内皮细胞和肾间质中显著增加。单核细胞趋化因子、纤连蛋白、血管内皮黏附分子、整合素等均可介导单核细胞或巨噬细胞的浸润及细胞间的粘附，加强局部炎症反应，促进基质黏附、聚集与增殖，从而引发肾脏纤维化。

2肾脏纤维化的治疗进展

2.1　抑制促纤维化因子活性

2.1.1TGF-β阻滞剂或拮抗剂: TGF-β是一种重要的促纤维化因子，可诱发肾脏纤维化，因此抑制TGF-β能有效防治肾脏纤维化。作为一种小型富含亮氨酸的蛋白多糖，Decorin(DCN)通过直接阻止TGF-β1生物活性来调整胶原的原纤维生成，显著减少尿蛋白，缓解ECM沉积。近年来，DCN已广泛用于Thy-1肾炎的治疗。DCN通过抑制各种TGF-β异构体(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3)而使TGF-β失活，从而有效避免肾脏纤维化及肾功能损伤。Ma等[17]研究表明，DCN高度表达可改善肾脏纤维化，延缓肾衰，减轻慢性肾衰皮脂代谢的异常。Baqhy等[18]研究显示，DCN缺乏有助于肝纤维化形成，并通过影响TGF-β1生物活性来缓解其后的续愈合过程。但DCN含有一定异源蛋白，且十分昂贵，使其临床应用受到限制。近年来，研究[19]发现, TGF-β1信号抑制分子能有效抑制肾脏纤维化形成，而骨形态发生蛋白7可在多个方面抵消TGF-β1, 且对其具有拮抗作用。

2.1.2内皮受体阻滞剂和血管紧张素：依那普利、福辛普利、缬沙坦、氯沙坦、波生坦等AngⅡ拮抗剂和ET-1受体阻滞剂能下调TGF-β mRNA、Laminin及PDGF的表达，缓解间质中Ⅰ～Ⅲ型胶原沉积，从而延缓肾脏纤维化进展。赵爱青等[20]研究发现，血管紧张素转化酶抑制剂依那普利能抑制肾脏纤维化的形成，其机制可能与肾组织tTG和CTGF表达下调有关。其还可通过抑制梗阻肾脏组织中α-SMA表达来改善梗阻肾间质纤维化，考虑与肾脏组织中TGF-β1信号蛋白Smad2/3活性受到抑制有关[21]。秦军燕等[22]通过探讨AngⅡ抑制剂对肾切除慢性肾衰大鼠残余肾组织中HIF-1α蛋白及mRNA表达的影响，结果发现AngⅡ抑制剂可有效提高肾切除慢性肾衰大鼠的肾功能，其作用机制考虑与HIF-1α信号通路有关。林书典等[23]探讨了缬沙坦及福辛普利对自发性高血压模型鼠肾损害中的作用，结果发现缬沙坦及福辛普利均可改善肾功能，减轻高血压所致的肾间质纤维化。

2.1.3酪氨酸激酶特异性受体阻滞剂：多数生长因子生成与酪氨酸激酶活性有关。PDGF酪氨酸激酶受体阻滞剂AG1295能抑制PDGF酪氨酸激酶受体，减少成纤维细胞及巨噬细胞的数量，降低纤连蛋白的表达，从而阻止肾脏纤维化[24]。Smaill等[25]研究显示，4-anilinoquinazolines通过抑制EGF酪氨酸激酶受体来抑制EGF所致的成纤维细胞增殖，从而延缓肾脏纤维化。因此，酪氨酸激酶特异性受体阻滞剂治疗肾脏纤维化前景良好。

2.2　基因治疗

目前，基因治疗肾脏疾病主要采用反义技术，即连接特异性反义基因与表达载体，导入靶细胞后对反义RNA进行转录，而后者通过与其相应mRNA形成双链来抑制mRNA翻译，从而发挥治疗作用。Daniel等[26]通过采用AVE型HVJ脂质体介导TGF-β1反义寡脱氧核苷酸，同时导入肾间质成纤维细胞，结果发现单侧输尿管阻塞的大鼠肾脏纤维化明显改善。肾脏具有自身独特的结构及其细胞的异质性，而关于肾脏细胞特异性靶向导向目前缺少有效的方法，因此将目的基因转导入骨骼肌，合成的多肽或蛋白质通过血液循环能到达靶细胞。HGF基因转染可明显抑制皮质区TGF-β mRNA条状间质表型的变化及纤维化，可见HGF基因转染可减轻CsA诱导小管细胞的凋亡及间质纤维化[27]。邓明洪等[28]通过观察重组腺相关病毒(rAAV)介导的克老素(KL)基因表达对2型糖尿病大鼠肾脏肥大及纤维化的影响，结果表明rAAV·KL基因转染可显著增加2型糖尿病大鼠肾脏KL基因表达，且KL基因表达上调能减轻糖尿病肾肥大，保护肾脏功能，延缓纤维化进程。基因治疗肾脏纤维化前景开阔，但目前尚缺少有效的方法向人体肾脏进行基因转导。随着医疗技术的改进及分子生物学的发展，临床上将会采用基因治疗肾脏纤维化。

2.3　胶原合成抑制物

肾脏纤维化主要由ECM沉积所致，而ECM包含胶原，因此抑制赖氨酰氧化酶和脯氨酰4-羟化酶活性及胶原转录后的进程能有效缓解肾脏纤维化。Goto等[29]报道，高度交联胶原蛋白可导致肾小球肾炎小鼠出现不可逆、进展性慢性肾小管间质纤维化。己酮可可碱、己可可碱、γ-干扰素等药物也可降低纤连蛋白的合成及α-SMA表达，抑制胶原合成及肾纤维细胞的增殖，从而阻止肾脏发生纤维化。Shirazi等[30-31]发现，己酮可可碱可减轻部分尿道梗死小鼠的肾间质纤维化，有效预防肾及膀胱纤维化，保护肾脏及膀胱结构。

2.4　中药治疗

近年来，中药治疗慢性肾脏纤维化的研究越来越受到人们的关注，其中研究最多的为大黄、黄芪、丹参、川芎、三七等单药及当归黄芪合剂、化瘀解毒汤、益肾解毒汤等复方制剂。大黄素是大黄的主要有效单体，具有抗肾纤维化、抗肿瘤、抗氧化、免疫抑制、消炎等多种药理作用，通过抑制肾脏固有细胞的异常变化及利尿作用来发挥保护肾脏的作用。李冬梅等[32]报道，中药大黄素可改善肾功能，通过抑制基质金属蛋白酶组织抑制物-1表达来延缓肾间质纤维化的进展。甄永占等[33]探讨了赖氨大黄酸对快速老化小鼠(SAMP10)肾组织TNF-α、IL-6及NF-kB蛋白表达调控的影响，结果显示，赖氨大黄酸可抑制SAMP10小鼠肾组织炎症反应，保护肾脏组织。丹参具有抗氧化、清除自由基的功效，可增加c-myc蛋白表达，抑制肾成纤维细胞增殖，诱导细胞凋亡，改善肾间质纤维化。黄芪甲苷通过使肾小管及间质单核细胞趋恶化因子蛋白I表达下调来缓解肾缺血-再灌注损伤所致大鼠肾脏的长期损害。唐英等[34]通过探讨黄芪、丹参有效单体黄芪甲苷和丹参多酚酸A对慢性肾功能衰竭的影响，结果发现黄芪甲苷和丹参多酚酸A均能抑制肾组织TGF-β1及结缔组织生长因子mRNA的表达，降低血清血肌酐及尿素氮水平，从而防治肾功能衰竭。

3结语

各种原因所致的肾脏纤维化最终都可造成ECM的大量沉积，使组织结构受到严重破坏，从而影响肾组织功能。纤维化是否逆转受多种因素影响，因此应及时采取多方位、多靶点逆转措施。随着研究的深入和技术手段的改进，中医药及基因治疗等抗肾脏纤维治疗手段有可能从根本上改善肾功能，逆转肾脏纤维化。

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基金项目:中国高校医学期刊临床专项资金(11521475)

收稿日期:2014-12-22

中图分类号:R 692

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2015)09-173-04

DOI:10.7619/jcmp.201509059

综诉