蛋白激酶C-β2信号通路在糖尿病肾病的肾小管上皮细胞损伤的研究进展

姜文兵 赵玮 王毅 陈皓 吴悠扬 朱宁 赵旭勇

据估计，全世界糖尿病已超过2.85亿，预计到2030年此数字将达到4.39亿[1]。糖尿病患者中主要分型为2型糖尿病，其在发达国家也是终末期肾病的主要原因。越来越多的证据表明，肾小管上皮细胞在糖尿病肾病的发病机制中起重要作用。糖尿病肾病的主要特征为微量白蛋白尿逐渐加重，已知显性蛋白尿可激活肾小管上皮细胞以诱导肾小管间质炎症。虽然肾小球硬化是糖尿病肾病的主要特征，但最终决定肾功能损害速率的是肾小管间质损伤的程度[2]。研究表明，肾小管上皮细胞越来越多地参与糖尿病肾病的发病机制及其进展。蛋白激酶C-β2（protein kinase C-β2，PKC-β2）是蛋白激酶 C 的亚型之一，其对糖尿病肾病肾小管的上皮细胞损伤有重要作用。本文就PKC-β2信号通路参与糖尿病肾病肾小管上皮细胞的损伤作一综述。

1 PKC-β2与糖尿病肾小管上皮细胞损伤

1.1 PKC-β2的结构与功能 蛋白激酶C蛋白家族主要通过将底物蛋白磷酸化，从而参与激素和细胞因子等细胞内的信号传导、基因表达调控及离子通道调控等多种过程[3-4]。目前，在哺乳动物组织内已确定至少11种蛋白激酶C亚型，PKC-α、PKC-

β1和PKC-β2是在哺乳动物肾小球、肾小管中分布最为广泛的几种蛋白激酶C亚型。PKC-β2是由PRKCB1基因选择性间接产生的多肽，是蛋白激酶C经典的亚型之一，在内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞等多种类型细胞中均有表达[5-6]，且在不同病理状态下的表达与定位也各不相同。PKC-β2同时也是参与细胞信号转导的重要因子，高糖状态下易被激活。

1.2 糖尿病肾病参与肾小管上皮细胞损伤 糖尿病肾病现已成为欧美国家造成中末期肾病的首要原因，也是我国慢性肾脏疾病的第二病因和影响患者心血管死亡的独立危险因素[7]。肾小管上皮细胞的损伤是引起糖尿病肾病的重要因素，从微量白蛋白尿到大量蛋白尿的进展是糖尿病肾病疾病进展的标志。通过肾小球的异常蛋白运输的出现标志着糖尿病肾病的发展，这也是许多慢性肾脏病的共同特征[8]。慢性肾脏病向终末期肾病进展的特征为发病机制汇聚到共同的通路上，该通路导致进行性间质纤维化、肾小管周毛细血管丢失和由于肾小管萎缩，最终破坏功能性肾单位[9]。炎症性白细胞和肌成纤维细胞间质募集预示这些病理改变的发生。一些体外研究已经证明，尿蛋白主要成分为白蛋白、转铁蛋白和免疫球蛋白G，其可以刺激肾小管上皮细胞合成一系列炎症分子和趋化因子[10]。肾小管上皮细胞释放的趋化因子上调蛋白激发的分子机制已被证明参与一系列紧密调控的级联信号，最终能够介导肾小管上皮细胞的凋亡。

2 PKC-β2通路的激活参与糖尿病肾病患者肾小管上皮细胞损伤

2.1 影响糖尿病肾病肾小管上皮细胞氧化应激和炎症 既往研究发现，糖尿病患者中存在蛋白激酶C信号通路的激活，蛋白激酶C信号通路的激活是诱导多种糖尿病并发症的重要因素之一[11]。糖尿病患者体内存在过量的磷酸化蛋白，磷酸化蛋白可诱导蛋白激酶C的激活与转化因子β1的表达，从而进一步激活PKC-β2依赖的还原型辅酶Ⅱ，介导糖基化终末产物的形成[12-13]，致使PKC-β2激活显著影响机体氧化应激水平，调节肾功能[14]。而PKC-β2的激活还会造成胰岛素受体亚基1的功能紊乱，导致上皮细胞的胰岛素抵抗[15]，在调节氧化应激的同时形成致纤维化因子，造成肾小管上皮细胞损伤。PKC-β2的激活同样与肾小管上皮细胞的炎症密切相关。肾小管IL-8的超诱导涉及一系列受体介导的蛋白摄取，之后是蛋白激酶C激活、活性氧生成、核因子κB信号转导以及发生候选去化因子转录[16]。除核因子κB激活外，其他信号转导途径也参与其中，包括细胞外信号调节激酶、p38丝裂原激活蛋白激酶和信号转导子和转录激活子等。最近的研究显示，高糖能通过细胞外调节蛋白激酶和PKC-β2激活诱导肾小管上皮细胞中IL-6和CC趋化因子配体-2、转化因子β和血管内皮生长因子的表达[17]。过氧化物酶体增殖物激活受体-γ激动剂-罗格列酮和吡格列酮均已被证明可以部分阻断高糖诱导的肾小管上皮细胞PKC-β2激活和肾脏纤维化的发生[17-18]。

2.2 PKC-β2通路的激活可影响糖尿病肾病肾小管上皮细胞的自噬，改变血流动力学自噬是细胞内蛋白质和大分子由自噬溶酶体降解的一个过程，是机体保护胰腺β细胞抵抗代谢物质损伤的重要机制[19-21]。自噬性细胞死亡与细胞凋亡是不完全的程序性1细胞死亡，可共同促进多种疾病进展，并涉及许多共同的调节蛋白。在糖尿病状态下长期的高糖、炎症反应及PKC-β2通路的激活均会促进与自噬相关的β细胞凋亡，导致机体自身抵抗代谢物质损伤的作用降低。丝裂原活化蛋白激酶通路作为最古老的信号通路，可介导细胞代谢、生存、凋亡及有丝分裂，其中，细胞外调节蛋白激酶通路，对细胞生存及凋亡的左右尤为突出。糖尿病患者机体的高血糖状态可增强PKC-β2的活性，PKC-β2的活化既可激活细胞外调节蛋白激酶通路，又可抑制丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1的活性，使细胞外调节蛋白激酶处于持续活化状态[22]，从而直接磷酸化细胞内的血清磷醋酶，导致花生四烯酸含量升高，引起血流动力学的改变，影响上皮细胞凋亡。目前也有研究表明一个异常的信号通路网的作用可能会导致错误的自噬和机会病原体在细胞内的生存。蛋白激酶C的活化正向调控磷脂酶D的激活，进而促进某些磷脂如磷脂酸的产生，而磷脂酸正是促进自噬发生的信号，同时抑制磷脂酶D的激活也能抑制R59022介导的自噬凋亡。

2.3 降低糖尿病肾病肾小管上皮细胞的保护 胰高血糖素样肽（GLP-1）是一种肠促胰岛素，其对糖尿病患者的肾小球上皮细胞有保护作用，同时对胰岛β细胞等多种细胞的新生、增殖和凋亡也具有调节作用[23-24]，GLP-1可通过GLP-1受体刺激葡萄糖依赖的胰岛素分泌，刺激细胞的新生和增殖，并抑制细胞凋亡。在糖尿病患者机体的高血糖环境中，随着PKC-β2的过表达，GLP-1受体的降解速度加快，GLP-1的表达降低会减少胰岛素分泌以及促进细胞凋亡。于此同时，血管紧张素Ⅱ也会激活，促进上皮细胞凋亡，致使GLP-1对肾小管上皮细胞的保护作用减弱[25-26]。

3 抑制PKC-β2可提高糖尿病肾病肾小管上皮细胞的保护

抑制PKC-β2的激活能够延缓或逆转其对糖尿病环境中肾小管上皮细胞的损伤。Buyuklu等[27]的报道显示，PKC-β2的抑制剂番茄红素能够通过调节自噬、抗炎等作用缓解糖尿病肾小管上皮细胞的损伤；伍婷婷等[28]和徐春艳等[29]的研究表明，PKC-β2抑制剂可通过抑制肾小管上皮细胞的凋亡激活剂，减少细胞凋亡，对上皮细胞有一定保护作用，同时，PKC-β2抑制剂可间接抑制丝裂原活化蛋白激酶活性，促进血管紧张素Ⅱ分泌，诱导细胞增殖。此外，牛磺鹅去氧胆酸能够抑制蛋白激酶C/c-Jun氨基末端激酶（JNK）信号通路介导的肾小管上皮细胞凋亡[30]。

4 小结

PKC-β2信号通路与糖尿病肾病肾小管上皮细胞损伤存在密切的联系，PKC-β2信号通路的激活可调节肾小管上皮细胞的炎症，致使肾脏单位的丢失；PKC-β2的激活可通过调节磷脂酶D与细胞外调节蛋白激酶，促进肾小管上皮细胞自噬，改变血流动力学，进而影响肾小管上皮细胞通透性；同时，PKC-β2的激活可降低GLP-1对肾小管上皮细胞的保护作用；而PKC-β2抑制剂能通过影响肾小管上皮细胞的氧化应激、磷脂酶D、细胞外调节蛋白激酶及GLP-1减缓甚至逆转糖尿病肾小管的上皮细胞损伤。因此PKC-β2有望成为治疗糖尿病肾病肾小管损伤的新靶点。