尿酸性肾病发病机制相关信号通路研究进展

高天舒，肖愉箫，苏晓语，李嘉琦，陈佳佳，胡伟凤，贾昱晗，王星，4，陈真

(1.中国药科大学药学院，江苏 南京 211198；2.中国药科大学生命科学与技术学院，江苏 南京 211198；3.中国药科大学基础医学与临床药学学院，江苏 南京 211198；4.江苏文锂生物科技有限责任公司，江苏 句容 212415)

尿酸性肾病是最常伴随高尿酸血症发生的肾脏疾病。发病原因一般是嘌呤代谢紊乱导致肾间质和髓质中尿酸(uric acid,UA)及UA盐结晶沉积过量，该作用可通过两种路径导致：血液中UA分泌过高，以及肾脏排泄异常降低。由此可进一步在肾小管及间质引发炎性反应，通过使淋巴细胞、单核细胞、浆细胞等浸润及纤维化作用，使肾血流量显著减小，最终引起多种肾损伤[1]。现代社会的发展和物质生活水平的提高也使得尿酸性肾病逐渐成为威胁人类健康的重要问题之一。以下将以不同信号通路为方向，对尿酸性肾病的发病机制进行综述。

1 NLRP3及NLRP6炎性体信号通路

核苷酸结合寡聚化域样受体(NOD-like receptor,NLR)蛋白3(NLRP3，也称为NALP3)炎性小体是一种在炎症反应机制中发挥重要作用的多蛋白复合物。对尿酸性肾病和高尿酸血症动物模型的研究发现，尿酸性肾病和高尿酸血症动物体内NLRP3蛋白的表达水平较健康动物明显增加，伴随升高的还有凋亡相关微粒蛋白(advanced synthesis & catalysis，ASC)与半胱天冬酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1，caspase-1)等。而使用别嘌呤醇等能明显缓解疾病的药物则能够显著降低相关蛋白表达水平[2-4]，说明NLRP3炎性体信号通路是尿酸性肾病炎症主要的致病途径之一。

NLRP3主要由3个结构域部分组成：吡啶结构域(pyridinoline，PYD)，核苷酸结合寡聚化结构域(nucleotide-binding oligomerization domain,NOD)以及富亮氨酸重复序列(leucine rich repeat，LRR)结构域。LRR接收信号刺激，能够检测识别多种外源性和内源性信号，从而诱导NLRP3活化。具有整齐排列结构的NLRP3蛋白寡聚体由此形成[5]，进一步参与PYD结构域与ASC蛋白之间的相互作用，最终形成NLRP3-ASC-pro-caspase-1复合物。该复合物能够切割pro-caspase-1形成活性caspase-1，多种前体物质如白细胞介素1β前体(pro-interleukin 1β,pro-IL-1β)和白细胞介素18前体(pro-interleukin 18,pro-IL-18)受到该活性物质的作用，可被诱导转化为成熟的白细胞介素IL-1β和IL-18。它们都能发挥免疫应答作用，并最终在肾脏中引发炎症反应[6]，具体机制如下：IL-18和IL-1β作为两种重要的促炎因子，吸引单核细胞、嗜中性粒细胞和淋巴细胞等其他白细胞进入肾组织，从而引起炎症导致肾损伤。两种促炎因子共同作用，其机制有所不同，表现为IL-1β可能诱导肾细胞产生更多的促炎介质如白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)等[7]；而IL-18作为一种高效的免疫调节细胞，通过干预免疫应答反应，在肾脏细胞中诱导引发炎症[8]。Xie等[9]对肾炎小鼠模型的研究证明，通过激活NLRP3导致炎症的途径正是通过以上作用路径，致使以IL-18和IL-1β为主的炎症因子水平显著提高，最终致使肾小管上皮细胞损伤。

对肾脏疾病患者进行临床肾脏活检，结果与动物模型相似，即肾脏疾病患者的肾脏中NLRP3、ASC、caspase-1等蛋白表达都明显增多，进一步从人体的角度证明了NLRP3炎症小体的激活可能导致临床患者肾损伤症状的加重[10]。对NLRP3炎症小体通路深入研究，探究炎症反应的致病机制，能够为尿酸性肾病的治疗药物的筛选和研发贡献新的思路。

NLRP6同样属于NLR家族，其大体结构与其他已知NLR家族成员相似。NLRP6的结构包含N-末端吡咯烷、中央NACHT结构域(由所有NLR共享)和C-末端富含赖氨酸重复序列(LRR)结构域。LRR结构域使之与NLRP3等成员相比，具有相异的特异性识别配体[11]。至今有关NLRP6结构域的特殊作用以及其与肾脏相关疾病的研究尚不充分，隋方宇等[12]通过对具有降UA作用中药的研究，证明了补肾利湿中药复方降低血液中UA水平的作用机制为阻断NLRP6-caspase-1-IL-1β炎症信号通路，途径与NLRP3通路相类似，因此同样能够起到缓解炎症的作用。因此NLRP6作为新的NLR家族的成员，在炎症信号通路方面发挥着重要作用，通过更加深入的研究，有可能在肾病药物治疗上提供新的靶点和思路。

2 ERK1/2通路

UA过高导致的尿酸性肾病通常表现出多种肾损伤症状，常通过细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1/2)信号通路诱导产生病变。ERK1/2可通过多种途径被激活，UA对其活化作用就是其中一种激活路径。在信号传导过程中，ERK1/2常作用为从细胞膜表面受体传递生物信号至细胞核的关键因子[13]。

UA可通过诱导还原型辅酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶来源活性氧(reactive oxygen species，ROS)的产生激活ERK1/2信号通路，相虹等[14]研究证明，UA能够使系膜细胞周期蛋白cyclin D1和cyclin A2表达增多，从而引起大鼠肾小球系膜细胞(glomerular mesangial cell，GMC)增殖，过高UA水平最终引起肾小球系膜增生病变；Zhuang等[15]则发现，UA通过相同途径激活ERK1/2通路还能够引起间质细胞增殖，导致肾小球间质损伤；此外，2019年Zha等[16]研究者的成果显示，高UA还可能通过ERK1/2通路对肾小管造成伤害，机制为通过ERK1/2通路诱导释放内皮素ET-1，同时增加烟酰胺腺苷二核苷酸氧化物4(NADPH Oxidase 4，NOX4)的合成，诱发肾小管上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transitions,EMT)。由此可获得启发，未来可以此为突破口，通过多种途径抑制ERK1/2活化，增强细胞对氧化应激的抵抗力。由此能够进一步探索治疗UA导致肾损伤的有效方法[17]。

Tang等[18]对ERK1/2通路分子水平的进一步研究则表明，微核糖核酸(miRNA)-21能够通过激活ERK1/2提高UA水平，导致肾组织中钙黏蛋白的表达水平降低，而α平滑肌肉作用素、转化生长因子-1、肾组织中的结缔组织生长因子等蛋白的表达水平升高，从而导致肾间质纤维化(renal interstitial fibrosis,RIF)；Liu等[19]则阐明，这种UA引起的肾间质成纤维细胞活化导致肾损伤可由siRNA抑制ERK1/2活化得到缓解。据此为从分子水平确定靶点抑制ERK1/2通路以降低UA造成的肾损伤提供了具体思路。

3 NF-κB信号通路

现有研究表明，炎性细胞浸润作用以及前炎性细胞因子与尿酸性肾病的发病机制有着很大联系。核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)是一种重要的转录因子，与炎症介质产生、细胞增殖、外交联和凋亡等过程有关。因此，NF-κB能够在多种炎症反应的信号转导过程中发挥作用[20]。

较早时期林风平等[21]关于尿酸性肾病的研究显示，NF-κB在尿酸性肾病的发病机制中起重要作用，可能与肾组织中NF-κB活化诱导单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)表达水平提高有关。随着对NF-κB研究的进一步深入，Zhou等[22]通过对小鼠管状上皮细胞的研究证明，UA可激活NF-κB信号，通过UA转运器传输，从而诱导肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、MCP-1和受激活调节正常T细胞表达和分泌因子(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor，RANTES)mRNA以及RANTES蛋白质表达，最终引发肾脏炎症；关于磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB，又称AKT)/ NF-κB信号通路的研究表明，UA能够活化蛋白酶激活受体2(protease activated receptor-2，PAR2)从而激活PI3K/AKT/NF-κB信号通路，使人肾小管上皮细胞-尿酸性肾病细胞模型中PAR2、PI3K、AKT、NF-κB的mRNA及蛋白表达水平升高，导致肾小管上皮细胞炎症损伤明显加重。因此敲减PAR2抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路是有效减轻HK-2细胞炎症损伤的一种治疗手段[23]。除以上炎症反应之外，Liu等[24]在细胞水平的研究证明，UA还可通过作用活化Toll样受体4激活TLR4/NF-κB信号通路，在肾小管上皮细胞中诱导发生EMT。由此提示了利用对TLR4/NF-κB信号通路的针对性干预能够有效抑制该肾损伤症状。

4 TLRs信号通路

Toll样受体(toll-like receptor，TLRs)是免疫系统参与活化炎症反应的初始应答者之一，以及固有免疫中关键的模式识别受体。TLRs主要参与的是非特异性免疫和炎症反应，其激活使宿主能够识别大量病原体相关分子模式，使免疫细胞产生先天性和适性免疫应答[25]。TLRs的核心部位胞浆区与其他信号因子之间存在着某种联系，Aderem等[26]早期研究者以此为突破口，开始研究掌握相关信号通路的作用机理。

炎症的形成与人体对外界刺激的防御性反应有着根本性联系。对尿酸相关疾病的研究成果将人体对尿酸诱导的关节炎具有的天然防御功能归类为固有免疫[27]。研究人员发现，人体内的这种反应，是TLRs信号通路启动了固有免疫，从而引发的一系列级联反应。TLRs有许多亚型，其中与在肾有关炎症反应的研究中，出现最频繁的是TLR4亚型，此外还有同属限制存在性亚型的TLR2。血尿酸生成过多或其排泄减少或嘌呤代谢异常都可能引起血液中的UA含量持续升高，导致尿酸钠(monosodium urate，MSU)析出并沉积。Shi等[28]研究证明，MSU也能够作用为一种内源性的信号因子，游离于细胞外时可被细胞表面的TLR2和TLR4识别，从而促使巨噬细胞内的多种转录因子(如NF-κB等)活化，导致更多中性粒细胞聚集。中性粒细胞通过发挥其趋化、吞噬和杀菌的作用，导致肾脏内的一系列炎症反应[29]。

5 MAPKs信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一种将信号由细胞表面向细胞核内部传导的信号传递因子，Buchegger等[30]阐明，MAPK信号通路的特征为直接将细胞外的信息传到细胞内部，而不像其他通路一样需要依赖第二信使蛋白激酶。从生理功能角度分析，MAPK通路作用较为关键，是炎症等信号转导通路共同的交汇路径之一[31]。

Costa等[32-33]研究者先后的研究成果证明，细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK1/2)、C-Jun 氨基末端激酶(C-Jun N-terminal kinase，JNK)、p38 丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)这三条信号转导途径是MAPKs信号通路最主要相关途径。生物体内正常情况下MAPK处于静止状态，不会发生相关反应，一旦细胞体内因素刺激(如生长因子等)时，将信号传递给MAPK激酶(MAP kinase kinase，MKK)和MAPK激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK)，从而MKK和MKKK被激活，两者激活的表现是逐级磷酸化[34]。Jiang等[35]研究者对细胞层面的研究探索出了MAPK的一个代表性亚族ERK的具体作用机理：ERK在细胞中的磷酸化状态有活性和无活性两种。ERK的磷酸状态被激活后会进入细胞核，在细胞核内发挥生理功能，激活细胞核内的有关蛋白质激活转录因子等，以此来调控相关基因的转录、翻译的相关活性，从而参与细胞生活的多种生理过程。除ERK外MAPK还有另外3个亚族：p38、JNK和ERK5，这4个亚族的作用机理各不相同。

除此之外，易纯等[36]进行了排酸护肾汤防治尿酸性肾病 MAPK 通路与尿酸相关靶点的研究，结果显示排酸护肾组MAPKAPK-2、p38 MAPK蛋白含量明显低于模型组，证实了MAPKs信号通路除直接作用于炎症通路，还可以通过增加UA排泄介导尿酸性肾病发生与发展。

6 总结与展望

虽然当下对尿酸性肾病具体发病机制的研究尚不十分深入，但对于UA通过多种信号通路作用导致高尿酸血症而诱发尿酸性肾病的研究能够给研究者提供启发和思路，设计新的药物靶点，有效抑制发病相关信号通路从而发明治疗尿酸性肾病的新手段有着广阔的前景。