SPHK1/S1P 通路在肾纤维化作用的研究进展

李欣宇，康晓明，杨松，杨舒贺，聂晶

(1.佳木斯大学，黑龙江 佳木斯；2.佳木斯大学附属第一医院儿内一科，黑龙江 佳木斯)

1 概述

近年来，脂质在细胞间信号转导中的作用已引起越来越多的关注。鞘磷脂(SM)信号传导途径是主要的脂质之一，参与细胞和器官的许多活动。1-磷酸鞘氨醇(S1P)作为SM 途径的下游产物，是一种具有生物活性的鞘脂代谢物，可由高度保守的脂质激酶鞘氨醇激酶1(SphK1)将鞘氨醇磷酸化生成[1]。SphK1/S1P 信号可能代表了肾纤维化的新型治疗靶点，SphK1/S1P 信号通路在肾纤维化中的作用研究在国内外已取得一些进展，本文就该方面的研究作一综述。

2 S1P 生成过程及功能

1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate，S1P)是一种具有生物活性的溶血磷脂，具有多种生理作用，包括细胞增殖和存活，细胞迁移，炎性介质合成和组织重塑，在癌症，感染，神经退行性疾病和纤维化等疾病中有着重要的调节作用[2]。在体内，鞘磷脂酶(SMase)催化鞘磷脂(sphingomyeline，SP)产生神经酰胺(ceramide，Cer)，而神经酰胺酶(CDase)催化 Cer 产生鞘氨醇(Sph)[3]，鞘氨醇通过鞘氨醇激酶(sphingo-sine kinases，SphKs)磷酸化。SphK1 主要存在于胞质溶胶中，SphK2 主要存在于胞浆中，最终生成1-磷酸鞘氨醇，作为胞质激酶，SphK1 是决定细胞外和细胞内 S1P 水平的关键因素。

3 S1P 的降解

鞘氨醇1-磷酸裂合酶是在体内和体外将S1P 降解为末端分子的一种关键酶：十六碳烯和乙醇胺磷酸盐，同时，S1P 还可以通过细胞内Sph 转化为S1P 磷酸酶(S1PP)，从而控制了S1P 的浓度[4]。S1P 的作用主要由其细胞表面受体介导，但也有证据表明S1P 也可以充当细胞内信使的作用[5]。

4 S1P 受体

S1P 主要通过五个高亲和力的G 蛋白偶联S1P 受体起作用，它们普遍表达并以细胞类型依赖性方式介导复杂的信号网络。S1P 受体(S1PRs)是哺乳动物中的脂质介体，可充当第二信使或配体，它具有5 种不同的亚型： S1P1-5。S1PRs 位于不同的组织中。例如，S1PR1、2 和 3 是普遍表达，而 S1PR4 主要在淋巴组织中表达，S1PR5 仅限于大脑和脾脏，不同的 S1P 受体通过与多种G 蛋白偶联来实现 S1P。广泛的研究指出，S1P 在纤维化中的作用来自于它的自分泌或旁分泌信号传导到环境中来激活它的受体S1PRs，从而调控机体许多生理及病理进程。

5 肾间质纤维化的发病机制

肾纤维化是进展为终末期肾病(ESRD)的慢性肾病(CKD)患者的关键进程，引起了人们的广泛关注。肾小管上皮细胞特征性的丧失与间充质细胞标记物的获得，最终达到上皮-间充质转化是肾脏间质纤维化的重要发病机制之一，肾小管基底膜增厚，间质成分增加，肾脏间质细胞可大量分泌ECM 蛋白(主要是胶原蛋白)，有缺陷的 ECM 降解或过量的ECM 产生，这是由在病理条件下上调的纤维化因子的存在所引起的，用于参与损伤修复及器官的纤维化[6]。已经表明，至少有五种机制可导致肾间质纤维化，包括间质的激活，成纤维细胞的形成，周细胞的分化，募集纤维细胞和其他成纤维细胞的形成，这些机制统称为上皮-间质转化(EMT)[7]。首先肾小管上皮细胞丧失上皮细胞黏附特性，即表皮黏附分子：E-钙黏蛋白的表达减少或消失；继而重新获得细胞外基质(ECM)标记物 ：a-smooth 肌动蛋白(a-SMA)、波形蛋白(vimentin)等间充质细胞表型，并出现结构蛋白的重组；然后肾小管基底膜断裂；进而细胞迁移力、侵袭力增强[8]。

6 肾纤维化的病理生理

肾纤维化的病理生理可分为四个重叠的阶段：启动，激活，执行和进展。启动是纤维细胞形成的最早阶段，其中组织损伤导致纤维化，继而触发免疫细胞激活和分泌各种因子，它们会进一步诱发持续的炎症反应而发生肾脏损伤[9]。第二阶段是激活，是细胞经历转化和转分化为肌成纤维细胞表型的过程，包括获得α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达[10]。肾间质纤维化的特征在于肾肌成纤维细胞的异常活化和生长[11]，肌成纤维细胞产生并分泌大量ECM 进入间隙，在伤口愈合，组织重塑以及纤维化中起关键作用。执行是合成大量ECM 的阶段并沉积在细胞间质中，在此阶段，ECM 被水解蛋白降解。执行是公认的早期阶段纤维化，理论上可以治疗以逆转纤维化[12]。进展是纤维化发展的最后阶段，此阶段涉及几种类型的肾损伤，例如肾小管损伤和萎缩，微血管稀疏和慢性缺氧[13]。尽管四个阶段之间没有明确的界限，但每个阶段都是与特定的分子和细胞机制相关[14]。若积极给予干预，阻断上皮细胞-间充质转分化(EMT)，就可减轻肾脏纤维化，从而治疗肾脏纤维化。

7 SphK1/S1P 通路在肾纤维化中的作用

肾纤维化是主要由于肾间质上皮损伤，使细胞外过度沉积和修饰肾实质中的基质(ECM)导致对肾上皮细胞损伤和炎症的反应，进而导致肾功能丧失。已经证实，包括红细胞，血小板，巨噬细胞，肥大细胞和内皮细胞在内的多种细胞参与了S1P 的合成以及向血液中分泌S1P 的活动，血液中的S1P 通常不会解离，但会与血浆中的白蛋白和高密度脂蛋白(HDLP)紧密结合，S1P 在血液中维持高水平(1-2mM)，但淋巴组织中S1P 的浓度相对较低(^0.2mM)，血液和淋巴之间的浓度梯度可能与机体循环与淋巴组织之间免疫细胞运输的调节有关，并且浓度的差异可能是成纤维细胞迁移的关键因素[15]。通过激活鞘氨醇激酶的表型，S1P 通过S1PR 诱导肾小管上皮细胞分化为肌成纤维细胞[16]。据报道在成纤维细胞和肌成纤维之间存在一个中间阶段，称为原肌成纤维细胞[17]。ECM 是在原肌成纤维细胞中合成的，但是有的细胞中无α-SMA 表达[18]，因此，SphK1/S1P 信号通路可能是通过刺激成纤维细胞转化为肌成纤维细胞的纤维化早期阶段，以及通过刺激两个阶段的ECM 合成促成肾纤维化。在S1P 刺激的UUO 小鼠肾间质细胞中均观察到a-SMA 升高，而E-cadherin 表达程度降低，提示S1P 在肾细胞纤维化的调节促进作用[19]。

RIF 的过程涉及炎症反应，氧化应激，多种细胞因子和转化生长因子-β1(TGF-β1)信号通路。像其他纤维化疾病一样，炎症细胞被募集并激活以产生大量炎性因子，例如单核细胞趋化蛋白1(MCP1)和TGF-βs 以及与纤维化相关的信号通路被激活，产生积极的反馈，以促进ECM 的产生和积累。已经发现SphK1/S1P通路与肾纤维化发生的主要介质TGF-β1-smad 信号通路有相关性[20]。研究表明，S1P 信号传导与TGF-β1 信号传导相互作用，在纤维化中产生恶性循环[21]。S1P 与其受体结合，通过与Smad 复合物相互作用来启动纤维发生[22]。同时，通过Smad 复合物的活化，TGF-β1 信号转导也增强了SphK1 的表达，从而增加了S1P 的合成[23]。

除了对纤维化发生信号通路的直接作用外，SphK1/S1P 轴也可以通过调节免疫反应起作用。芬戈莫德FTY720 是新的免疫抑制药物，通过靶向免疫细胞中的S1PRs 来介导肾脏疾病的免疫反应[24]。在UUO 小鼠肾脏组织中明显检测到肾小管间质损伤和纤维沉积，FTY720 能够降低巨噬细胞浸润水平以及TGF-β1 和肾组织中的α-SMA 蛋白表达，从而抑制UUO 小鼠的肾间质纤维化[25]。在rist 烷诱导的小鼠狼疮模型中，SphK1 的药理抑制作用或其基因缺失显着降低了IFN 标记、pDC 活化和肾小球肾炎。此外，在人类狼疮患者中观察到SphK1 表达和S1P 水平增加。综上所述的结果表明SphK1/S1P 轴在维持免疫监视和免疫病理之间的平衡方面起着关键性的调节作用[11]。

8 小结与展望

目前，几乎所有的肾脏纤维化都没有有效的治疗方法，而现有的治疗方法只能在有限的程度上改善生活质量或延长患者的生命。 因此，迫切需要找到参与肾间质纤维化的新的精确信号传导途径或分子，并探索肾脏纤维化的新治疗策略，以控制疾病的进行性发展甚至治愈疾病。由SphK1 介导生成的S1P 通过与不同的S1PRs 结合，启动细胞内下游信号传递过程，导致肾小管成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，使细胞外基质(ECM)大量堆积，从而参与了肾间质纤维化的病理生理进程。因此，由SPHK1/S1P 信号通路在肾间质纤维化发生过程中发挥了极其重要的作用。然而，关于SPHK1/S1P 信号通路在纤维化不同阶段的不同作用的研究相对较少， 因此，我们有必要更好地了解各种细胞，分子和元素在纤维化不同阶段的作用，从而改善对纤维化的炎症反应和增生反应的分子机制，然后更好地利用SPHK1/S1P 信号通路来改善肾纤维化，为减轻或逆转肾间质纤维化找到显著的治疗潜力。