ASK1在急慢性肾脏病中的作用机制

李海伦

（徐州医科大学附属淮安医院，江苏 淮安 223002）

肾脏是人体的重要器官，主要参与人体代谢产物的排泄、尿液的生成、渗透压的维持等。肾功能正常与否会直接影响人的健康。肾脏病多种多样，包括且不限于肾小球疾病（如急性肾小球肾炎、急进性肾小球肾炎等）、肾小管病（如肾小管酸中毒）、肾间质病（如慢性间质性肾炎）等。多数肾脏病很难在早期被发现，因此很多肾脏病会进一步发展成为慢性肾脏病（CKD）。CKD 现已成为威胁人类健康的重要疾病之一。相关的统计数据显示，我国成年人CKD 的患病率高达10.8%，欧美地区成年人CKD 的患病率高达10.5%[1]。除CKD 外，急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）也是一种严重的肾脏病。目前临床上针对各种急慢性肾脏病的治疗手段均有一定的局限性，且起效均较为缓慢，无法对本病起到有效的治疗作用，因此亟需探索和开发肾脏病新的治疗手段。研究发现，很多肾脏病的损伤机制均与p38MAPK/C-Jun 氨基端激酶（c-Jun Nterminal kinase，JNK）通路密切相关[2]，而凋亡信号调节激酶1（apoptosis signal-regulating kinase1，ASK1）是该通路中的上游调节物。文献报道，ASK1 在肝病、心血管疾病、中枢神经系统疾病等多种疾病的发生发展中均发挥着重要作用[3-5]。基于此，本文对ASK1 在肾脏病中的作用机制进行综述，以期为探究肾脏病新的治疗手段提供参考。

1 ASK1 概述

1.1 ASK1 的结构

ASK1 是促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶（mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MAPKKK）的一种。人体内的ASK1 是一条包含1374个氨基酸的多肽[6]，主要由N 端和C 端的盘管结合域及中间部位的激酶结合域三部分构成[7]。其中N 端是硫氧还蛋白（thioredoxin，TRX）与肿瘤坏死因子受体相关因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor，TRAF）的特异性结合域，中间部位主要由丝氨酸和苏氨酸构成，C 端的具体结构目前尚不十分明确。ASK1 的作用途径主要是通过某种应激反应被激活，之后激活促分裂原活化蛋白酶激酶激酶（mitogenactivated protein kinase kinase，MAPKK）， 并 进 一步激活促分裂原活化蛋白酶激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）。MAPK 中 包 含p38MAPK 和JNK[8]，并由此最终参与到细胞的生长和凋亡过程中。

1.2 ASK1 的激活

ASK1 的活性受到位于ASK1 的C 端信号小体的调控，信号小体中包含各种分子以响应不同的应急源，同时也对ASK1 的活性起到不同的调节作用，如其中的TRX 可起到负向调控作用，TRAF2 起到正向调控作用[9-10]。最常被研究的ASK1 应急源是氧化应激，当体内的氧化系统与抗氧化系统失衡且氧化系统变得活跃时，机体便会产生活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）。ROS 会 激 活ASK1 并 参 与 到肾脏损伤中，这点在下面第二部分中有详细说明。除此以外，ASK1 还会受到缺氧、肿瘤坏死因子、内质网应激等多种刺激而发生应激反应[11]。

1.3 ASK1 的功能

作为一种促凋亡信号蛋白，ASK1 最基本的功能是参与细胞凋亡的过程，这种凋亡过程并非全是负面的。例如在某些脑病中，ASK1 的激活会促进神经元细胞的死亡，进而导致多种神经系统退行性疾病和脑损伤的发生。但在一些病毒感染导致的疾病中，ASK1 诱导的细胞凋亡可以很好地抑制病毒的复制，从而减轻疾病的相关症状。ASK1 的N 端TRX 被激活后会分离形成信号体，分离后的ASK1 会受到其激酶结合域苏氨酸残基的磷酸化而被激活，进而依次激活MAPKK 和MAPK，同时激活p38MAPKK3/MAPKK6和MAPKK4/MAPKK1 通路，并由此参与到细胞的凋亡、炎症反应和细胞纤维化中，进一步参与到相关肾脏病（如肾间质纤维化）的发生发展中[12]。

2 ASK1 对肾脏的损伤作用

2.1 ASK1 与AKI

氧化应激所导致的ASK1 激活与AKI 密切相关。AKI 转变为CKD 及在CKD 的基础上进一步诱发形成AKI 都与氧化应激有着密切的关系。氧化应激的出现主要是依靠体内生成的ROS。机体在产生ROS 的过程中，ASK1 中的TRX 和支架蛋白14-3-3 会被解离，而TRAF2 和TRAF6 则会进入ASK1 中并进一步激活ASK1。相关的研究发现，当氧化应激出现时，ASK1会被激活，从而可加重细胞的损伤和凋亡，而使用抗氧化剂或经抗氧化治疗后，细胞的凋亡可明显减轻[13-14]。由此可见，氧化应激会进一步加重肾脏损伤[15]，并可能导致AKI 的出现。

2.2 ASK1 与CKD

肾脏纤维化通常被视为CKD 发生的重要标志，且一般是发展到CKD 晚期的典型病理过程，标志着肾功能的衰退。肾脏纤维化的过程按病理发展阶段可分为细胞活化、细胞损伤、纤维化和细胞破坏四个阶段，主要表现为管状细胞消失、肌成纤维细胞的出现及活化、细胞外基质的不断沉积等[16]。ASK1 在正常状态下通常保持一种无活性状态，但在病理条件下，TRX 的氧化和解离会导致ASK1 被激活，同时TRX也会通过作用于硫氧还蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）而导致NOD 样受体蛋白3 炎性体被激活，致使ASK1 活化。ASK1 活化后会进一步激活JNK 传导通路，并以此来促进细胞凋亡、炎症和肾脏纤维化的发生，同时JNK 传导通路还会与其他的一些促纤维化途径相互作用，进一步加剧肾脏的纤维化。Tacke 等[17]研究发现，使用ASK1 抑制剂可缓解甚至消退小鼠的肾纤维化症状。这表明，ASK1与肾纤维化密切相关。

3 ASK1 在肾脏病治疗中的作用

3.1 ASK1 在AKI 治疗中的作用

新月体肾小球肾炎是AKI 的一种，此病患者以急性短期少尿、无尿和肾功能衰减为主要临床表现，其病理特征主要是肾小球囊内细胞增生、纤维蛋白沉积增加等。此病患者的预后较差，但若能够早发现早治疗则可较好地改善患者的预后。因此，亟需找到一种可以对新月体肾小球肾炎进行早期诊断和有效治疗的手段。研究表明，对ASK1 的活化进行抑制后，可使新月体肾小球肾炎患者体内p38MAPK/JNK 通路的活化状态受到抑制，从而减轻其病症。在动物实验中，为已经造模成功的新月体肾病大鼠使用ASK1 抑制剂后，能明显减少其肾脏内新月体的形成、延缓肾组织纤维化的进程、减少巨噬细胞的活化[18]。由此可见，ASK1 可能是新月体肾病治疗的重要靶点。肾缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury，IRI）一直是临床上常见的棘手问题之一。IRI 是指肾脏在经过短期的血流减少或血流供应停止后重新恢复正常血流灌注时所导致的急性炎症损伤。此病患者常见的临床表现有无尿、少尿、高血压肾损伤等。IRI 涉及的发病机理和病理过程较为复杂。文献报道，IRI 的主要致病机理是氧自由基大量生成所导致的蛋白质和DNA损伤[19]。相关的研究表明，IRI 损伤小鼠模型体内的ASK1 处于一种活化状态，通过对其体内的ASK1 进行抑制，可减弱p38MAPK/JNK 通路的激活状态，降低磷酸化的程度，进而可使其肾组织的损伤和凋亡情况有所改善。田洪哲[20]研究发现，蛋白酪氨酸磷酸酶1（roteinTyrosine phosphatase-1，PTP-1）可通过影响ASK1 的活性对IRI 小鼠模型的肾脏起到保护作用。由此可见，应用ASK1 抑制剂可减轻IRI 患者的肾脏细胞凋亡和氧化应激损伤，起到一定的治疗作用。近年来随着造影技术的不断发展与应用，造影剂肾病（contrastinduced nephropathy，CIN）逐渐成为一种新兴且受到广泛关注的肾病。CIN 目前已成为一种主要的获得性AKI。CIN 的主要发病原因是由于造影剂的高渗性使其不易被肾小管吸收，从而引起肾小管毒性和肾髓质缺氧。CIN 患者的临床表现主要是尿酸盐结晶、尿钠排出高于1%、因肾功能不全而导致的糖尿病等[21]。研究发现，与AKI 相同，CIN 的发病机理也与ROS 密切相关。造影剂的应用可导致机体产生ROS，激活ASK1，进而引起CIN。相关的体外、体内研究证实，使用ASK1 抑制剂或其下游底物抑制剂均能很好地保护造影剂对肾脏造成的损伤，减轻肾组织损伤和肾细胞凋亡。由此可见，ASK1 抑制剂能在CIN 的预防和治疗中起到一定作用，但其具体的作用机制和相关实验数据仍需要通过进一步的研究和探索获得。

3.2 ASK1 在CKD 治疗中的作用

慢性肾小球肾炎是一种由各种原因引起的双侧肾小球弥漫性或局灶性炎症改变。此病患者的临床表现主要为水肿、肾功能衰减、血压升高、排血尿、蛋白尿等。引起慢性肾小球肾炎的原因较多，包括免疫因素、感染因素、肿瘤因素等各种内外因素。虽然目前ASK1 在慢性肾小球肾炎中的具体作用机制尚不十分明确，但p38MAPK/JNK 通路在慢性肾小球肾炎中的作用机制已较为清楚。ASK1 作为p38MAPK/JNK 通路的上游表达物，可在慢性肾小球肾炎的发生发展中发挥作用。另一方面，目前已发现在海曼肾炎中ASK1 呈激活状态，可诱导肾小球功能障碍和蛋白尿的发生。因此推测ASK1 可能也参与了慢性肾小球肾炎所导致的肾损伤中，但其具体的致病机制仍需进一步研究。糖尿病肾病（DKD）是由糖尿病引发的一种肾脏并发症。DKD 是糖尿病并发症中危害最大的微血管并发症，也是临床上引起CKD 肾功能衰竭的主要原因。DKD 的发病机理主要是高血糖导致的氧化应激，此外糖代谢异常、内质网应激、遗传等因素也可能导致DKD 的发生。研究指出，DKD 会进一步加剧肾组织纤维化，并上调肾脏细胞内的TXNIP，而在许多研究中TXNIP 的表达量与肾组织纤维化进程呈正相关[22]。氧化应激引起的一系列反应可促进DKD的发生发展。研究发现，为糖尿病小鼠应用ASK1 抑制剂GS-44217 后，其肾小球细胞凋亡、肾组织纤维化的程度均有所减轻。用ASK1 抑制剂对糖尿病小鼠进行早期和晚期干预都能很好地延缓其肾脏并发症的发生。此外，在一些体外研究中还发现ASK1 在高糖诱导的DKD 或晚期糖基化终产物参与的DKD 中均扮演着重要的角色。这些都为DKD 的治疗提供了较为重要的参考价值。肾组织纤维化是CKD 的典型病变。研究发现，同时对正常小鼠与ASK1 缺陷型小鼠进行单侧输尿管阻塞手术以构造肾纤维化病理变化后发现，正常小鼠的肾细胞凋亡和肾间质纤维化程度均明显高于ASK1 缺陷型小鼠。究其原因可能是，由于ASK1 缺陷型小鼠体内p38MAPK/JNK 通路的激活程度较小，因此其肾损伤会相对较轻。相关研究在进行肾损伤造模手术前给予正常小鼠ASK1 抑制剂后也发现其肾脏病变的程度有所减轻。同时，相关证据也在高血压肾病小鼠上有所体现。ASK1 缺陷型小鼠在患高血压肾病后，其体内的炎症反应、肾组织纤维化程度等相较于正常小鼠均更轻。

3.3 ASK1 抑制剂的治疗作用

由于ASK1 激活在肾脏损伤和肾脏病的发生发展中发挥着关键作用，因此最近已有多种ASK1 抑制剂被研发出来，且已在多种相关疾病的动物实验中证实了有显著作用。其中，被公认为对ASK1 选择性最高的抑制剂是GS-44217。在DKD 大鼠的研究中发现，在其发病的早期（2 ～8 周）使用GS-44217 可显著缓解其肾小球硬化，在其发病的8 ～15 周使用GS-44217 可有效减轻其肾功能损伤及炎症反应。GS-44217 的疗效与p38MAPK 和JNK 抑制剂的疗效基本一致，但其副作用更少[18]。此外，可预防并减轻肾脏氧化应激损伤的NQDI-1 抑制剂也对肾脏损伤表现出了很好的治疗效果。虽然ASK1 抑制剂可很好地缓解、治疗肾脏病，但其仍然存在某些副作用，如ASK1 抑制剂对p38MAPK/JNK 通路的抑制效果可能对小鼠体内巨噬细胞的灭活细菌能力产生影响，从而导致其肠炎的发病率增加。

4 小结与展望

ASK1 在AKI、CKD 的发生发展中均起着重要作用，而对其活化能力的抑制可能是肾脏病新的治疗靶点。但目前关于ASK1 的研究仍有所局限，包括ASK1 抑制剂的适用病症不够全面，且对使用ASK1抑制剂治疗肾脏病的具体疗效与副作用的研究仍较少。故未来仍需继续探索ASK1 在不同类型肾脏病、肾脏损伤中的作用及其相关治疗手段。