尾加压素Ⅱ在糖尿病肾病发病中的作用机制研究进展

鞠丽丽，方敬爱，常沁涛

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是以肾小球损害为特征的1型和2型糖尿病最常见的微血管并发症，是终末期肾病(end-stage renal disease，ESRD)的主要病因之一，其发病率逐年上升，已成为危害人类健康的危险性疾病。最近的研究表明，高达40%的糖尿病病人有发展成糖尿病肾病的风险[1-2]。尾加压素Ⅱ(urotensin Ⅱ，UⅡ)是一种具有强烈血管收缩效应的血管活性肽，在肾脏广泛分布。肾脏是人类和动物体内UⅡ的主要来源，UⅡ受体(UT)在肾小管中表达[3]。Tian等[4]发现UⅡ及其受体在糖尿病肾病大鼠的肾组织中高度表达，表明UⅡ参与糖尿病肾病的发生与发展。本研究就近年来UⅡ在糖尿病肾病发病机制中的研究进展进行综述。

1 UⅡ的生物学活性

UⅡ是一种由11个氨基酸组成的血管活性肽，最初是从硬骨鱼的尾骺中分离出来，随后在不同种类的鱼、两栖动物和人类中被发现，具有从鱼类到哺乳动物高度保守的环状六肽区域，是目前发现的最有效的血管收缩剂，在小鼠模型中，UⅡ的效力分别是血清素和内皮素的660倍和16倍，最近发现UⅡ是一种新的G蛋白偶联受体GPR-14(更名为尾加压素受体)的配体[5-6]，该受体广泛分布于中枢神经系统、心血管系统、肾脏、膀胱、前列腺、肝脏和肾上腺等组织，此外，UⅡ受体特别在血管平滑肌、内皮和心肌中高表达，在调节心血管内稳态方面起着关键作用。UⅡ和尾加压素相关肽(URP)具有相同的环状六肽区域，是UⅡ受体的内源性选择性配体。尿紧张素能系统的成分包括UⅡ、URP和UⅡ受体，广泛表达于心血管、肾脏和内分泌系统[7]。

UⅡ基因位于人类基因组1p36位，URP基因位于3q29位。URP的基因组效应最终可以通过与人UⅡ受体的结合和激活来实现[8]，UⅡ和UⅡ受体结合的特点：特异性(UⅡ受体只能与UⅡ结合)；高亲和力；结合速度缓慢；UⅡ与UⅡ受体结合介导的血管收缩反应明显慢于内皮素-1(ET-1)所介导的反应；UⅡ受体可因致病因素的影响而表现为上调和下调现象[9]。

作为一种调节因子，UⅡ在心血管疾病、代谢综合征、急慢性炎症、肝硬化、肾衰竭和糖尿病肾病的发病机制中起重要作用。最初大多数对UⅡ的研究都集中在心血管系统，在心血管系统中，UⅡ被视为潜在的治疗调节目标，随后发现UⅡ水平升高也与肾损害和糖尿病有关，UⅡ增加了肾脏钠和水的排泄，并影响肾小球滤过率和尿液浓度[8]。UⅡ诱导剂量依赖性的血管收缩，这种作用主要通过细胞内钙的动员来传递[10]。在人类和其他动物中，肾脏是UⅡ的主要来源，而UⅡ受体在肾小管中表达，UⅡ内源性张力的升高最近也被证明是导致大鼠肾功能恶化的原因之一[11]。

2 UⅡ与糖尿病肾病

糖尿病肾病的发病机制复杂，目前尚未完全阐明。Langham等[5]研究UⅡ及其受体在糖尿病肾病病人肾组织中的表达和定位时发现，糖尿病肾病病人UⅡ及其受体过度表达，配体基因表达增加45倍，受体表达增加近2 000倍。此外，免疫组织化学研究表明，糖尿病肾病病人活检标本中UⅡ肽和UⅡ受体均与肾小管上皮细胞结合，而在对照组织中均未检测到UⅡ肽和UⅡ受体。有研究发现，糖尿病肾脏中UⅡ及其受体的上调可能直接参与糖尿病肾病病人基质扩张的发病过程。UⅡ在糖尿病肾病肾脏组织中高表达，并随着病变的加重表达增加，提示UⅡ可能在糖尿病肾病进展过程中起着重要作用[12-14]。

2.1 UⅡ与肾血流动力学 肾脏是血管活性介质的主要来源，包括血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、前列环素(PGs)、内皮素-1、缓激肽、血栓素和UⅡ，这些化合物可以通过内分泌、自分泌或旁分泌的方式调节心血管和肾脏的动态平衡，因此，这些介质及其受体的表达、功能和调节的改变是各种心血管和肾脏疾病的病理生理机制基础[15]。UⅡ是迄今为止发现的最强的缩血管物质，可通过促进一氧化氮(NO)的合成来发挥扩血管效应。UⅡ具体发挥哪种效应与UⅡ受体存在的部位有关，UⅡ若激活内皮细胞，UⅡ受体则发挥扩血管效应，若激活血管平滑肌细胞，UⅡ受体则发挥缩血管效应[16]。有研究发现，UⅡ对动脉和静脉都有强烈的收缩作用，对动脉的收缩作用强于对静脉的作用，收缩强度比既往认为的最强缩血管物质内皮素要强得多[17]。然而，吴菲等[18]研究发现，UⅡ在Dahl盐抵抗大鼠的高盐负荷后(类似临床上容量超负荷而血压正常)的血压调节中发挥作用，具体机制可能与UⅡ对小动脉舒张作用及促进肾小管上皮细胞对钠的排泄有关。目前UⅡ对肾动脉收缩或舒张的影响报道不一，可能取决于不同的病理状态，有待进一步研究。

2.2 UⅡ与氧化应激 众所周知，氧化应激是糖尿病肾病发展的重要原因，在肾脏损害发生之前，氧化剂和抗氧化介质之间存在失衡，并且氧化水平随着疾病的进展而增加[19]。还原型辅酶Ⅱ氧化酶(NOX)，特别是NOX4和最近发现的人类亚型NOX5，是肾脏中活性氧(ROS)的重要来源[20]。高血糖与各种糖尿病相关刺激因素，包括晚期糖基化终末产物(AGEs)、AngⅡ和转化生长因子-β(TGF-β)一起，参与增加各种NOX亚型的表达和活性，包括NOX1、NOX2、NOX4和NOX5，从而产生不必要的ROS，对肾组织造成氧化损伤[20]。在糖尿病肾病中，长期高糖状态会使体内ROS产生过多，NOX的表达增多，机体抗氧化能力下降，其氧化还原动态平衡失衡，进而介导炎症反应，导致肾脏肾小球内皮细胞受损，足细胞从肾小球毛细血管脱离，引起肾小球通透性增加。此外，高糖状态还会破坏肾小管细胞基底侧，导致肾小管结构损伤，同时葡萄糖的过滤增加导致肾小管的葡萄糖负载量大量增加，引起葡萄糖转运蛋白2(SGLT2)上调。 SGLT2 在葡萄糖吸收中发挥重要作用，SGLT2 上调和近端小管葡萄糖重吸收增加可导致相关的生长因子活化，继而产生肾小管肥大，甚至出现肾小管细胞凋亡，造成肾脏损伤[21]。Tabur等[22]研究证明血清UⅡ水平升高与早期糖尿病肾病相关，相关性分析显示，血浆UⅡ水平与总抗氧化物(TAS)、芳酯酶、氧磷酯酶-1(PON-1)水平呈负相关，与氧化应激量(OSI)值呈正相关。多元Logistic回归分析结果显示，糖尿病病人微量白蛋白尿的发生与氧化应激和血清UⅡ水平有关，除血清UⅡ水平外，氧化应激增加也是早期糖尿病肾病发生的独立危险因素，且氧化应激是导致血清UⅡ水平升高的独立危险因素。

2.3 UⅡ与内质网应激及上皮-间充质转化 内质网应激在糖尿病肾病的发生发展中起重要作用。糖尿病肾病的许多特征，如高血糖、蛋白尿、AGEs和游离脂肪酸的增加，都可以导致内质网应激[23]。Pang等[24]研究体内和体外UⅡ在诱导糖尿病肾病内质网应激(ER应激)和上皮-间充质转化(EMT)中的作用，证实UⅡ可诱导糖尿病早期肾小管上皮细胞内质网应激和EMT，增加细胞外基质的产生，UⅡ在体外可能通过触发内质网应激途径诱导肾小管上皮细胞EMT，这可能是糖尿病肾病肾纤维化发生发展的新的致病途径，该研究还发现内质网应激标志物葡萄糖调节蛋白78(GRP78)和C/EBP环磷酸腺苷反应元件结合转录因子同源蛋白(CHOP)在糖尿病肾病病人肾组织中高表达，尤其是在肾小管上皮细胞。UⅡ受体基因敲除不影响UⅡ受体基因敲除糖尿病病人UⅡ的表达，但UⅡ的作用依赖于UⅡ受体，UⅡ受体基因敲除可抑制糖尿病大鼠内质网应激、EMT的上调和细胞外基质的积累[24]。UⅡ可促进人肾小管上皮细胞(HK-2)mRNA表达和GRP78、CHOP蛋白表达，诱导体外培养的肾小管上皮细胞发生内质网应激，并且作用于HK-2细胞可明显增加EMT标志物Alpha-SMA和FSP1的蛋白和mRNA表达，同时可抑制上皮细胞标志物E-cadherin蛋白表达，此作用可被UⅡ受体拮抗剂阻断[24]。北京大学第三医院肾内科研究团队发现，糖尿病肾病肾穿刺病理切片中，UⅡ与其受体在肾小球仅有微弱表达，而在肾小管却有很强的表达；内质网应激的分子伴侣GPR78在肾小球也仅微弱表达，而在肾小管强表达；CHOP则只存在于肾小管上皮细胞，此两者与UⅡ的表达密切相关，与尿蛋白排泄率和肾小球硬化及间质纤维化密切相关；之后他们通过体外培养的HK-2细胞，加入不同浓度UⅡ刺激，发现HK-2细胞GRP78 mRNA及CHOP mRNA表达明显增加，证实UⅡ确实能诱发肾小管上皮细胞内质网应激，同时，还能诱发肾小管上皮间充质转换，且UⅡ诱发肾小管上皮细胞间充质转换经内质网应激途径[25]。

2.4 UⅡ与肾小管上皮细胞及细胞外基质 糖尿病肾病一个典型特征是肾小球和肾小管间质中细胞外基质(ECM)蛋白过度沉积，导致肾小球硬化和间质纤维化，这是糖尿病肾病最典型的形态学改变[26]。AGEs通过上调肾小管上皮细胞因子的表达，刺激细胞外基质的积聚，在糖尿病肾病的发病机制中发挥重要作用。已有研究表明，当血液AGEs浓度升高时，近端肾小管可重新吸收大量AGEs。AGEs可能改变肾脏的结构和功能，导致糖尿病病人肾小球高滤过、基底膜增厚、肾小球硬化和/或肾小管间质纤维化[27]。UⅡ以自分泌和旁分泌的方式促进肾小管上皮细胞的增殖和细胞外基质的合成，其作用机制包括蛋白激酶C(PKC)和细胞外信号调节激酶(ERK)1/2通路的激活，以及通过电压依赖性Ca2+通道的Ca2+内流[27-28]。白琼等[29]研究发现，在糖尿病肾病病人中，血、尿UⅡ水平均升高，两者并无相关性；尿中UⅡ水平与尿中肾小管损伤标志物独立相关，表明肾内UⅡ水平独立于全身血循环水平，作用靶点可能在肾小管间质，但其确切的关系和致病机制尚需进一步研究。

2.5 UⅡ与肾小球系膜细胞 GMC增殖和细胞外基质积聚是糖尿病肾病的早期特征之一。Ca2+水平影响GMC增殖和细胞外基质积聚，Ca2+浓度的增加可以由细胞外Ca2+通过质膜定位的Ca2+通透通道流入细胞或从细胞内库释放Ca2+，或两者兼而有之，Ca2+的变化通过调控蛋白将Ca2+敏感的信号转导机制(如蛋白磷酸化和去磷酸化)传播到细胞核以影响基因转录，从而将Ca2+的变化转变为生物反应[30]。与许多其他类型的细胞一样，Ca2+敏感的转录因子，如激活的B细胞的核因子κ轻链增强子，激活的T细胞的核因子，以及Ca2+/环磷酸腺苷(cAMP)反应元件结合蛋白(CREB)控制着GMC存活。钙通道阻滞剂抑制Ca2+升高，抑制GMC增殖和细胞外基质蛋白合成[30]。UⅡ能够促进体外高糖培养的肾小球系膜细胞纤连蛋白、Ⅳ胶原mRNA的表达[31]。张勇刚等[32]研究发现UⅡ能够以浓度依赖的方式促进肾系膜细胞3H-胸腺嘧啶(3H-TdR)掺入增加，促进细胞增殖，该作用能够分别被Ca2+通道阻断剂NI、钙调素激酶阻断剂W7以及蛋白激酶C抑制剂H7所阻断，提示凡影响胞浆Ca2+水平上的信号转导途径，即L型钙通道、CaM-PK以及蛋白激酶C都能够影响对 GMC的促增殖效应，即UⅡ能够促进体外培养的大鼠肾系膜细胞GMC增殖，提示UⅡ可能在肾小球炎症与硬化等疾病的发病过程中发挥重要作用。Soni 等[33]研究表明UⅡ诱导的Ca2+浓度升高刺激了GMC的增殖和细胞外基质蛋白的产生，而且UⅡ是由GMCs在高糖条件下合成的，高糖诱导的GMC增殖和细胞外基质蛋白积聚至少部分依赖于UⅡ介导的Ca2+信号。

3 小结与展望

UⅡ在肾脏广泛表达，在糖尿病肾病发病过程中发挥重要作用，现已发现UⅡ可参与糖尿病肾病的氧化应激，诱导内质网应激和上皮间充质转化，促进肾小管上皮细胞的增殖和细胞外基质的合成，促进肾小球系膜细胞的增殖。有效的、选择性的、口服长效的跨物种UⅡ受体拮抗剂，可能为糖尿病肾病提供新的治疗机会，UⅡ受体拮抗是糖尿病肾病治疗的一个有吸引力的靶点，但还有待进一步的实验研究。