内质网应激与肾脏纤维化

邹朝霞，李均

(遵义医学院珠海校区，广东 珠海 519090）

内质网应激与肾脏纤维化

邹朝霞，李均

(遵义医学院珠海校区，广东 珠海 519090）

内质网应激是机体对各种病理生理刺激的一种自身应答机制，适度的内质网应激可以恢复内质网稳态以维持细胞生存；而持久或严重的内质网应激则可能导致细胞程序性死亡或凋亡，造成器官损害。研究已证实内质网应激与多种肾脏疾病如糖尿病肾病、膜性肾病、急性肾小管-间质损害、肾脏衰老、肾间质纤维化等密切相关；本文将主要对内质网应激在肾脏纤维化进展中的作用作一综述。

内质网；应激；肾脏；纤维化

内质网(endoplasmic reticulum，ER)是真核细胞内的一种重要细胞器，参与真核细胞内蛋白质的合成翻译、加工运输和分泌，还是钙离子储存及脂质合成的重要场所。各种病理生理条件下如缺氧、氧化应激、营养不足、感染等可导致内质网内钙离子平衡紊乱、各种异常蛋白质和未完成加工的蛋白质(如错误蛋白和未折叠蛋白)在内质网腔内聚集，最终引发内质网应激(endoplasmic reticulum stress，ERS)状态。以往研究证明适度的内质网应激是真核细胞受到有害刺激时的一种自我保护性反应，而持久的或严重的内质网应激则可能导致细胞程序性死亡或凋亡[1]，进一步造成相应器官、组织的损害。已有大量研究证实内质网应激与多种肾脏疾病如糖尿病肾病、膜性肾病、急性肾小管-间质损害、肾脏衰老、肾间质纤维化等密切相关[2-3]。

1 内质网应激

内质网是有极强稳态系统的、对细胞内外环境极为敏感的、动态平衡的膜性细胞器。当各种内源性和外源性的生理病理因素，如缺氧、病毒感染、营养不足、化学药物、自由基侵袭及钙离子平衡失调等打破内质网的稳态，使内质网腔内异常蛋白质(如错误折叠蛋白、未折叠蛋白)的增加或钙离子平衡改变时，可诱导ERS；真核细胞为了缓解内质网应激而激活一系列自身保护机制，称为内质网应激反应，其机制主要为：①诱导内质网多种分子伴侣蛋白的表达，进而使内质网对蛋白质的折叠功能增强；②减少内质网内蛋白质合成，使错误折叠蛋白和未折叠蛋白的聚集减少；③使内质网相关降解基因的表达量增加，从而使错误折叠或未折叠蛋白的降解增加[4-5]；诱导功能受损细胞的凋亡。ERS的表现包括整合应激反应、非折叠蛋白反应(unfolded protein response，UPR)和内质网相关性死亡这3个密切相关的动态过程[6]，其中主要为UPR。UPR的主要功能是恢复内质网的功能并且减少内外环境变化对内质网的刺激，是细胞对外界刺激的适应性反应，包括减少蛋白质的合成、促进异常蛋白质发生降解、参与蛋白质的正确折叠[7]。但ERS一旦强度过强或持续时间较长，则会使细胞受损或通过触发细胞凋亡信号途径诱导细胞的凋亡。根据内质网膜上感知和介导信号传导的感受器不同，可分别为激活蛋白激酶的内质网类似激酶[prote in kinase R(PKR)-like endoplasmic reticulum kinase，PERK]、肌醇酶1(inositol-requiring enzyme 1，IRE-1)、激活转录因子6(activating transcription factor 6，ATF6)[6]。当内质网处于稳态时，3种感受器蛋白都与分子伴侣葡萄糖调节蛋白78/免疫球蛋白重链结合蛋白(GRP78/Bip)结合而处于无活性的状态。当发生内质网稳态失衡诱发ERS时，3种感受蛋白则和GRP78/Bip分离，导致感受器蛋白的激活，而激活后的IRE-1、PERK、ATF6又分别激活IREl/XBPl通路、PERK/elF2a/ATF4通路、ATF6通路等3条信号通路，进而诱导细胞的凋亡[8]。

2 肾脏纤维化的主要病理机制

肾脏纤维化包括肾间质纤维化和肾小球硬化，当肾脏受到炎症、缺血缺氧、感染、免疫因素等多种病理生理因素刺激导致相关细胞因子过度表达、肾间质细胞增殖失调、肾固有细胞凋亡和细胞间质代谢失调，过多的细胞外基质在肾间质积聚，进而导致肾脏组织正常结构破坏及功能衰退或丧失，是多种慢性肾脏疾病最终导致肾衰竭的主要病理改变和共同通路，也是所有形式的肾脏慢性衰竭最终转归[9]。

肾纤维化是多因素、多环节参与的复杂病理过程，主要涉及炎症、氧化应激、各种相关细胞因子的作用、细胞凋亡、成纤维细胞异常增殖和活化以及上皮细胞向成纤维细胞转化等。主要涉及的几种机制有：①炎症：炎症是各种慢性肾脏疾病的基本病理生理改变，在肾纤维化过程中主要表现为分泌炎性介质和免疫细胞浸润，通常被认为是肾纤维化的启动因素[10]。②上皮-间充质细胞转化(epithelial to mesenchymal transition，EMT)：EMT是指肾上皮细胞在各种病理生理因素作用下失去上皮细胞的特性而获得间充质的特性，转化为成纤维细胞和成肌纤维细胞。大量研究表明，EMT是导致大部分间质纤维化肾病的主要病理机制[11-14]。③凋亡：已有研究证明，细胞凋亡与肾脏纤维化有着密切联系，肾纤维化与肾小管上皮细胞凋亡相互促进，在间质纤维化的进展过程中，肾纤维化的程度与肾小管上皮细胞凋亡数量呈正相关，凋亡的数量越多纤维化程度越重；而随着纤维化的进程中肾小管的肥大或萎缩进一步导致肾小管上皮细胞的凋亡[15-17]。④信号传导通路：大量研究已明确证明多个信号传导通路参与肾纤维化过程，目前已较明确的包括TGF-β家族、Smad、WNT信号通路、血小板衍生生长因子受体家族和Hedgehog信号通路等[18-23]。⑤其他：如缺氧[24-25]。

3 内质网应激与肾间质纤维化

近年来研究发现ERS诱导的细胞凋亡途径是独立于经典的线粒体损伤途径和死亡受体信号途径以外的一种新细胞凋亡途径。多种肾病动物模型及体外实验表明，ERS诱导的细胞凋亡是导致肾纤维化的重要因素。GRP78是ERS反应的标志性蛋白，半胱氨酸蛋白酶Caspase12途径也被证明是内质网特有的凋亡途径[26-27]。体外实验证明，CHOP基因缺失的肾小管上皮细胞能耐受ERS诱导的凋亡[28]，说明CHOP参与了ERS介导的细胞凋亡途径。Wu等[29]证实马兜铃酸作用于肾小管上皮细胞，迅速增加胞内Ca2+浓度，从而诱导ERS与线粒体应激，激活Caspase致肾小管上皮细胞凋亡。Lorz等[30]通过体外实验ERS参与对乙酰氨基酚诱导的细胞凋亡过程。Justo等[31]在研究环孢素A诱导LLC-PK1细胞凋亡机制时发现，除线粒体损伤外，CHOP的表达明显上调。体外实验表明，环孢素(CsA)干预后可以使肾小管上皮细胞内ERS标志物GRP78、Caspase、CHOP的表达增多[32]。体内实验也表明，长期使用CsA可以引起CsA大鼠肾组织中CHOP、Caspase-12的表达上调，肾皮质内质网明显肿胀[7]。且长期使用CsA可以导致肾组织的缺氧及产生氧化应激，激活ERS相关凋亡通路，最终导致肾小管上皮细胞凋亡，从而引起肾小管间质的慢性损害。研究表明，ERS可诱导肾小球足细胞的结构和功能障碍，从而使足细胞损伤凋亡，数量减少，进一步导致肾小球滤过屏障破坏，出现蛋白尿，最终导致肾小球硬化[33]。白蛋白可以增加足细胞内GRP78的表达，激活Caspase12，从而引起细胞凋亡，并且是通过激活瞬时受体电位阳离子通道蛋白(TRPC6)介导的Ca2+聚集引发的这一过程[34]。另一研究表明，当出现蛋白尿时，足细胞体内CD2相关蛋白(CD2AP)表达下调从而激活ERS最终引起足细胞凋亡；同时，若转染CD2AP载体到足细胞将上调CD2AP，下调GRP78及半胱氨酶蛋白酶(Caspase12)的表达，则会减少细胞凋亡[35]。由此可以看出，ERS不仅在肾小管上皮细胞凋亡引起的肾间质纤维化中起重要作用，也是足细胞凋亡引起肾小球硬化的重要因素。

4 展 望

ERS诱导的细胞凋亡途径，已成为近年来各相关疾病领域研究的热点，其与肾脏纤维化的关系值得重视。研究表明，在多种肾纤维化模型中，ERS是被过度激活的，通过干扰ERS的发生或抑制其介导的凋亡信号通路转导过程中关键酶的活性，可以减轻肾间质纤维化，提示ERS是肾纤维化复杂网络中的一个新的致纤维化因素。同时，ERS也是足细胞凋亡数量减少导致肾小球硬化的重要因素。深入研究ERS的作用及分子机制，可能成为肾脏质纤维化治疗的一个新靶点。

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Endoplasmic reticulum stress and renal fibrosis.

ZOU Zhao-xia,LI Jun.Zhuhai Campus,Zunyi Medical College, Zhuhai 519090,Guangdong,CHINA

Endoplasmic reticulum stress(ERS)is a kind of cellular stress response of body itself to various pathophysiological stimuli.Appropriate ERS can make contribution to the restoration of steady state of endoplasmic reticulum,in order to maintain cell survival,and long-term or severe ERS may cause programmed cell death,apoptosis, even organ damage.Studies have confirmed that ERS is closely related to various of diseases such as diabetic related nephropathy,membranous nephropathy,acute tubular-interstitial damage,aging kidney,renal interstitial fibrosis.This review focuses on the role of ERS in the progression of renal fibrosis.

Endoplasmic reticulum;Stress;Kidney;Fibrosis

R692

A

1003-6350（2017）04-0615-03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.04.032

2016-09-07)

国家自然科学基金（编号：81260603）

李均。E-mail：lijun69_1214@163.com