王雪纯,江建冰
慢性肾脏疾病(Chronic kidney disease,CKD)已被公认为全球领先的公共卫生问题,而肾脏纤维化是大多数慢性肾脏疾病的标志。CKD通过增加心血管疾病的风险增加了全球负担[1]。目前,慢性肾脏疾病和肾脏纤维化2种疾病已经影响了一半的70岁以上人口[2]。
肾脏纤维化的特征是成纤维细胞和细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)成分(如胶原蛋白和纤连蛋白)的过度累积,同时有肾小球硬化、肾小管萎缩、肾间质纤维化等现象发生[3]。这些病理变化最终会发展为终末期肾病(End-stage renal disease,ESRD)。肾脏纤维化是一个较为复杂的病理过程,与多种刺激如毒素、细胞因子、生长因子等的诱导和某些关键信号通路的过度激活有关。促进肾脏纤维化的通路有:转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)、肾素-血管紧张素系统(Renin-angiotensin system,RAS)、Wnt通路、Notch、核因子-κB(Nuclear factor-κB,NF-κB)等[4-5]。
TGF-β1是一种转化生长因子,是细胞分化、迁移、增殖和基因表达的中枢调节因子,它可以调节细胞增殖、细胞凋亡和自噬等多个生物过程[6]。近年的研究显示,TGF-β1与肾脏纤维化密切相关。TGF-β1是在大多数慢性肾病中驱动纤维化的重要因素,通过Smad依赖或非Smad依赖途径使肌成纤维细胞激活,细胞外基质过度产生,进而导致纤维化[7-8]。
因此,本综述通过关注TGF-β1通路促进肾脏纤维化的机制,总结近年来作用于该信号通路的抗肾脏纤维化药物,探讨药物作用规律,以期寻找更有效的抗肾脏纤维化临床药物。
1.1 TGF-β信号通路概述 TGF-β是转化生长因子超家族中的一种多功能细胞因子。在哺乳动物中,已经鉴定了TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3 3种不同的TGF-β同种型,在这一超家族中除TGF-β外,还有活化素(Activins)、抑制素(Inhibins)、缪勒氏管抑制物(Mullerian inhibiting substance,MIS)和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)等[9]。TGF-β由多种细胞分泌,具有广泛的细胞功能,对组织稳态和修复、免疫和炎症反应、细胞外基质沉积、细胞分化和生长具有重要的调节作用。TGF-β1的作用途径包括Smad依赖途径和非Smad依赖途径。
Smad依赖途径又名经典途径,通过该通路中Smad2和Smad3的磷酸化和激活发挥作用(图1)。首先,TGF-β1从潜伏期相关肽(Latency-associated peptide,LAP)的TGF-β结合蛋白(Latent TGF-β binding protein,LTBP)复合物中释放出来[10],然后TGF-β1与细胞表面的TGF-β II型受体(TGF-β type II receptor,TβR2)结合。随后,募集并激活I型受体(TβR1或称Activin receptor-like kinase 5,ALK5),使Smad2和Smad3磷酸化。接着,该磷酸化的二聚体与Smad4形成复合物并转移至细胞核。该复合物中的Smad3在细胞核中结合基因启动子,诱导纤维化因子的转录,包括纤连蛋白(Fibronectin,FN)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、I型胶原蛋白(Collegen I)和基质金属蛋白酶组织抑制剂(Tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMPs)等,从而诱导成肌纤维细胞活化和细胞外基质的沉积。另外,Smad3还可以诱导一些纤维化相关的micro-RNA(miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)的转录,并间接抑制抗纤维化miRNA的转录。并且,Smad3可以通过影响DNA和组蛋白的表观遗传修饰来增加纤维蛋白原分子的转录[11]。Smad7是Smad2/3的负调节剂,可抑制纤维化。
图1 TGF-β1/Smad信号通路注:TGFβRⅠ:TGF-β1受体Ⅰ;TGFβRⅡ:TGF-β1受体Ⅱ;P:磷酸基团;Fibronection:纤连蛋白;Collagen-Ⅰ:Ⅰ型胶原蛋白;α-SMA:α-平滑肌肌动蛋白
TGF-β1除了激活Smad依赖的级联通路外,还可以通过激活丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases,MAPKs)家族中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,进一步调节Smad蛋白或其他信号。此外,TGF-β1还可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(Phosphatidylinositol-3-kinases/ Protein kinase B,PI3K/PKB或PI3K/Akt)信号通路,并与Wnt信号通路和Notch信号通路协同作用。
1.2 TGF-β1信号通路在肾脏纤维化中的作用 研究表明,TGF-β1信号分子在肾脏纤维化中起到至关重要的作用,肾脏纤维化模型中,TGF-β1表达上调,而TGF-β1抑制剂可以阻止这种上调。Chung等[12]研究发现,巨噬细胞TGF-βRII缺失可防止严重缺血性肾损伤后肾小管间质纤维化的发展。根据环境、细胞损伤类型和组织的成分等因素,TGF-β1可能在纤维化组织中激活几种不同的途径,包括肾损伤上调Wnt/β-catenin信号,刺激参与纤维化反应的β-连环蛋白靶基因的转录,包括纤连蛋白、纤溶酶原激活物抑制剂-1(Plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)、Snail1、基质金属蛋白酶-7(Matrix metalloproteinase-7,MMP-7)和肾素-血管紧张素系统[13];TGF-β1还可以刺激p53磷酸化,促进p53与活化的Smad相互作用以及随后p53/Smad3与靶启动子的结合[14];激活表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR),使细胞外调节蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases,ERK)和信号转导和转录激活因子3(Signal transducers and activators of transcription,STAT3)激活,从而导致多种细胞反应,例如肾脏纤维化[11]。
在TGF-β1/Smad信号通路中,Smad3是致病性的,但Smad2和Smad7是保护性的,它们对于TGF-β1通路介导的肾脏纤维化至关重要,TGF-β1/Smad信号的激活导致细胞外基质沉积以及局部肌成纤维细胞的生成和激活[15]。此外,有研究表明,骨髓来源的成纤维细胞对肾脏纤维化的发病机制有重要影响,而Smad3信号可以激活骨髓来源的成纤维细胞,从而导致肾脏纤维化[16]。
TGF-β1的I型和II型受体都是丝氨酸/苏氨酸激酶,一些小分子抑制剂通过作用于ALK5的ATP结合口袋或TGFβR2等方式可以抑制TGF-β1信号的Smad依赖途径,从而减少肾脏纤维化相关蛋白的表达,或减轻上皮-间充质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)和内皮-间充质转化(Endothelial-to-mesenchymal transition,EndMT),最终起到抗纤维化的作用。
2.1 SB-431542 SB-431542是一种TGF-β1受体的小分子特异性抑制剂,Inman等[17]的研究表明,SB-431542可以选择性、ATP竞争性地抑制ALK5。并且,SB-431542能特异性地阻断Smad磷酸化,减弱TGF-β1诱导的EMT,减少与纤维化和癌症有关的基因表达[18-19]。SB-431542虽然是一种较早发现的高效且专一的ALK5抑制剂,但由于其一些不良性质如水溶性差、生物利用度低,目前仍处于研发阶段,尚未应用到临床。并且,它的相关化合物,包括SB-505124、SB-525334也处于研发阶段,尚未应用到临床。
Dacosta Byfield等[20]的研究表明,化合物SB-505124的ALK5抑制活性是SB-431542的3~5倍。它也是一种选择性的ALK4、ALK5和ALK7抑制剂,可以抑制下游细胞质信号转导子、Smad2和Smad3,以及TGF-β1诱导的MAPK途径成分的表达,消除由TGF-β1诱导的细胞死亡。SB-525334也是一种选择性的TβR1抑制剂,对ALK5的抑制活性大概为ALK4的4倍,它通过阻断Smad2/3的磷酸化和核异位抑制了TGF-β1诱导的PAI-1的增加和Collagen I等几种纤维化标志物蛋白的表达,从而减轻肾脏纤维化[21]。
2.2 GW788388 2006年Gellibert等[22]合成了TGF-β1受体抑制剂GW788388,发现其是一种选择性ALK5抑制剂,可以减轻ECM的沉积,在肾脏纤维化模型中显著降低Collagen I mRNA的表达。并且,该实验室还报道了GW788388的抗肾脏纤维化活性,它与SB-431542相比具有更好的药动学特性,对TGF1β Ⅰ型和Ⅱ型受体均具有抑制作用,能够减少EMT和纤维化形成[23]。在糖尿病肾病小鼠模型中,可通过降低肾脏细胞外基质沉积的关键介质的mRNA水平,显著减轻肾脏纤维化。目前,GW788388处于研发阶段。
2.3 Galunisertib(LY2157299)及其结构类似物 Galunisertib是美国礼来制药公司研制的一种TGFβR1的小分子抑制剂,可特异性下调Smad2磷酸化,消除经典途径的激活,从而起到抑制纤维化的作用,同时它还具有一定的抗肿瘤活性[24]。研究表明,对单侧输尿管梗阻(Unilateral ureteral obstruction,UUO)小鼠应用Galunisertib治疗,显著减轻了UUO诱导的肾损伤,并且降低了I型胶原蛋白等TGF-β1相关纤维化表型[25]。Luangmonkong等[26]的研究表明,在肝纤维化模型中,Galunisertib可以降低编码胶原蛋白的众多基因的自发转录并且促进其降解,在人和大鼠中表现出相似的抗纤维化效力。Galunisertib目前处于研发阶段,已进行多项临床试验。该药物正在作为医疗需求未得到满足的癌症患者的联合用药,并且它的单药治疗在肝癌领域已进入临床Ⅱ期[24]。但Galunisertib治疗纤维化仍在体外实验和动物实验阶段,尚未进行临床研究。此外,许多和Galunisertib结构有一定相似性的化合物也通过类似机制发挥类似的抗肾脏纤维化作用,目前均处于研发阶段。
LY364947是TGFβRI的ATP竞争性抑制剂,阻止Smad2和Smad3的磷酸化,在小鼠乳腺细胞中阻止TGF-β1诱导的EMT[27]。Nassar等[28]的研究表明,LY364947可以显著减少结膜瘢痕的形成,具有抗纤维化作用。
LY2109761是一种选择性的TβRI/II双重抑制剂。Luangmonkong等[29]的实验表明,LY2109761可以减少细胞中Collagen I基因和蛋白的表达以及PAI-1基因的表达,通过Smad依赖性和非依赖性途径表现出临床前抗纤维化作用,并且可以抑制EndMT[30]。并且,LY2109761也已用于癌症的临床治疗中。
LY3200882是美国礼来公司开发的下一代TGF-βRI选择性抑制剂。在肿瘤细胞中,它以浓度依赖方式抑制TGF-β1介导的Smad磷酸化,与其他激酶相比,具有理想的效力和高度的特异性[31]。Xu等[32]通过实验合成了LY3200882的一系列衍生物,发现化合物15r表现出更好的口服血浆暴露和良好的生物利用度。但该药物目前已不在研发管线。
2.4 Vactosertib(EW-7197) Vactosertib是一种新型的高选择性ALK5抑制剂,2014年韩国梨花女子大学等合成出EW-7197,发现其具有良好的ALK5抑制活性和生物选择性[33]。Vactosertib通过阻止TGF-β1诱导的Smad2/3磷酸化和核易位以及成纤维细胞到肌成纤维细胞的转化,减轻了肾脏纤维化。并且,纤维化小鼠模型中EW-7197降低了胶原蛋白等纤维化相关蛋白的表达,它通过抑制TGF-β1-Smad2/3和ROS信号转导表现出抗纤维化的巨大潜力[34]。Vactosertib在晚期实体瘤患者中已进行Ⅰ期临床研究[35]。
TGF-β1并不是独立发挥作用,而是与其他通路互相影响。某些通路,如EGFR信号通路、MAPK通路、Wnt信号通路等可调节TGF-β1/Smad信号通路,反之亦然,导致复杂的相互作用。其抑制剂通过TGF-β1发挥作用,进而产生抗纤维化效果。
3.1 通过EGFR通路影响TGF-β1的具有抗肾脏纤维化活性的药物与化合物 表皮生长因子受体(EGFR)是一种具有内在酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白,在肾小管上皮细胞和间质成纤维细胞中表达[36]。EGFR依赖的ERK信号的上游激活对于介导肾脏纤维化中持续的TGF-β表达至关重要。大量研究表明,血管紧张素Ⅱ引起的肾脏纤维化是TGF-β介导的,并且EGFR也被血管紧张素Ⅱ激活。Chen等[37]的研究表明,血管紧张素Ⅱ的持续激活诱导持续的EGFR磷酸化,从而导致TGF-β表达增加。EGFR通路的参与在血管紧张素Ⅱ依赖性纤维化形成中起关键作用。基因或药物抑制EGFR均可显著降低TGF-β介导的纤维化的形成。因此,EGFR/ERK可以激活TGF-β介导的纤维化,EGFR是调节纤维化形成的潜在治疗靶点。
3.1.1 吉非替尼(Gefitinib,ZD1839) 吉非替尼是英国阿斯利康公司研制的一种已上市药物,是一种选择性具有口服活性的EGFR酪氨酸激酶抑制剂,主要用于治疗肿瘤。但近年来有研究表明,吉非替尼对肾纤维化也有疗效。它可减轻高血压大鼠的肾小球纤维化,减轻急性肾缺血小鼠的间质纤维化,减弱TGF-β1诱导的细胞周期蛋白DI蛋白表达和胶原蛋白的产生[38]。此外,Wang等[39]的研究表明,吉非替尼还减轻了高糖诱导的大鼠腹膜纤维化,并消除了TGF-β1诱导的Smad3磷酸化和人腹膜间皮细胞的细胞外基质沉积。Yiang等[40]发现,低剂量吉非替尼可用于肾纤维化治疗,和维生素E联合治疗具有协同作用,可减少TGF-β1诱导的成纤维细胞增殖、细胞周期停滞和ERK磷酸化途径。
3.1.2 厄洛替尼(Erlotinib,CP-358774) 厄洛替尼是一种EGFR酪氨酸激酶抑制剂,是瑞士罗氏制药公司研发的一种已上市药物,临床上主要用于治疗癌症,适用于对EGFR基因具有敏感突变的局部晚期或转移性非小细胞肺癌。目前已有厄洛替尼抑制纤维化和预防肝癌的临床试验[41]。有研究表明,厄洛替尼可阻断CKD进展中的EGFR活性,通过抑制与肾纤维化相关的Akt和ERK1/2信号通路保护5/6肾切除大鼠的肾脏纤维化[42]。Gonçalves等[43]实验证明,氯沙坦和厄洛替尼联合治疗不仅阻断了TACE依赖性EGF受体的激活,还阻止了TGF-β1的表达,从而防止了肾脏纤维化。
3.1.3 Tyrphostin(AG-490) AG-490是酪氨酸激酶抑制剂,是第一类用于临床的信号转导治疗药,并且它对癌症、脑膜炎等炎症以及肾脏纤维化具有一定的治疗作用。Wang等[44]通过对UUO小鼠注射选择性JAK激酶2(Janus Kinase 2,JAK2)抑制剂AG-490来抑制JAK2和STAT1的磷酸化,从而减少了肾小管病变和间质纤维化。在Zhao等[45]的实验中,AG-490可以减少高糖诱导的人肾脏近曲小管上皮细胞系中α-SMA、Collagen Ⅰ的表达和细胞外基质的分泌。
3.1.4 染料木素(Genistein) 染料木素是一种大豆异黄酮,是多重的酪氨酸激酶(如EGFR)抑制剂,由美国作为抗癌药物研发并进行了临床研究。目前,国内研发的辅助抑制肿瘤药金转停胶囊的主要功效成分为染料木素。研究表明,大豆异黄酮对UUO大鼠肾间质纤维化有一定的抑制作用,其机制可能与其抑制TGF-β1 mRNA的表达有关[46]。但染料木素治疗纤维化尚未进入临床阶段。
3.2 通过MAPK通路影响TGF-β1的具有抗肾脏纤维化活性的药物与化合物 丝裂原活化蛋白激酶家族包括3种主要激酶:p38 MAPK、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和ERK,在炎症中发挥重要作用[47]。越来越多的研究表明,MAPK通路对TGF-β1信号有影响。例如,在系膜细胞中,外源性TGF-β1可显著诱导p38 MAPK 和ERK1/2的磷酸化,刺激pro-Collagen α1(I)的信号转导[48];ERK的阻断可抑制R-Smad依赖性转录激活,导致TGF-β1诱导的转录活性降低[49];ERK1/2和JNK信号参与调节热休克蛋白(Heat shock protein,HSP) 47的表达,对TGF-β1产生作用,导致肾脏纤维化[50];TGF-β1/Smad通路的激活刺激上皮细胞中的JNK,而JNK1直接或间接控制Smad3的磷酸化和转录,并且促进TGF-β1诱导的EMT[51]。Li等[52]的研究表明,在TGF-β1处理的HK-11细胞中,p38、ERK和JNK MAPK通路激活,而NF-E2(Nuclear factor erythroid 2)在HK-11细胞中的过表达阻止了TGF-β1诱导的CTGF、FN、PAI-1和pJNK的表达,从而防止糖尿病肾脏纤维化。总之,MAPK通路和TGF-β1通路互相影响,存在积极的串扰。
3.2.1 吡非尼酮(Pirfenidone) 吡非尼酮是由美国Marnac公司开发的一种已上市的口服活性小分子药物,是一种新的具有广谱抗纤维化作用的吡啶酮类化合物,能够防止和逆转纤维化和瘢痕的形成,临床上主要用于轻、中度特发性肺间质纤维化。体外实验和动物实验表明,它可以抑制TGF-β1诱导的Smad3、p38和Akt磷酸化,这些磷酸化是TGF-β1通路中的关键因子[53]。Takakuta等[54]的研究表明,吡非尼酮改善了肾皮质间质纤维化,抑制肾脏中TGF-β1和纤连蛋白mRNA的表达。并且,他们的另一项研究发现,吡非尼酮有效抑制TGF-β1诱导的PAI-1 mRNA表达和蛋白分泌增加,这种作用至少部分通过MAPK/ERK信号介导[55]。一项评估吡非尼酮治疗肾脏纤维化的安全性和有效性的小型临床试验表明,吡非尼酮可以延缓局灶节段性肾小球硬化症患者肾病的发展[56]。
3.2.2 罗斯科维汀(Roscovitine) 罗斯科维汀是一种周期蛋白依赖性激酶(Cyclin-dependent kinases,Cdks)抑制剂,目前被评估为治疗癌症、神经退行性疾病、炎症、病毒感染、多囊肾病和肾小球肾炎的潜在药物[57]。有研究表明,罗斯科维汀对糖尿病肾病肾纤维化具有保护作用,并且协同抑制胶原蛋白、α-SMA、TGF-β1的表达,并保留E-钙粘蛋白的表达,这种作用是通过抑制TGF-β1/p38MAPK通路上调产生的[58]。罗斯科维汀针对各种癌症的实验已在临床研究中,其不良反应包括乏力、皮疹、低钠、低钾、呕吐和可逆性肝功能异常[59]。
3.3 通过其他通路或蛋白作用于TGF-β1的具有抗肾脏纤维化活性的药物与化合物 许多通路或蛋白与TGF-β1信号通路存在相互作用。研究表明,蛋白酶体抑制剂、组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylase,HDAC)抑制剂等也对TGF-β1信号通路有抑制作用,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin,mTOR)信号传导抑制同样具有抗纤维化作用。因此,这些抑制剂也具有治疗肾脏纤维化的潜力。
3.3.1 Pracinostat(SB939) Pracinostat是一种HDAC抑制剂,是美国生物技术公司研发的治疗白血病新药。该药物已进行临床Ⅱ期实验,联合阿扎胞苷使用,对老年急性髓样白血病患者具有良好治疗效果[60]。同时,体外实验表明,它具有很强的抗纤维化活性,抑制MAPK和PI3K/Akt通路的Smad非依赖性TGF-β1信号传导,可大幅度降低大鼠肾细胞肾成纤维细胞系中TGF-β1诱导的α-SMA表达[61]。
3.3.2 恩替诺特(Entinostat,MS-275) 恩替诺特是HDAC的I类抑制剂,最早由日本三井制药研发,目前关于其在癌症治疗中的作用正在临床实验中,在治疗乳腺癌方面已在中国进行Ⅲ期临床实验[62]。并且,临床前研究表明,恩替诺特对肾脏纤维化有效。Liu等[63]的研究表明,恩替诺特可抑制梗阻肾脏中α-SMA、Collagen I和FN的表达,有效地抑制了TGF-β1的产生、TβRI和EGFR的表达以及Smad3和STAT3的磷酸化,可以减弱肾脏纤维化的发展并抑制肾间质成纤维细胞的激活和增殖。此外,在肾缺血再灌注损伤小鼠模型中,恩替诺特等HDAC的I类抑制剂治疗减少了肾脏纤维化[64]。
3.3.4 依维莫司(Everolimus) 依维莫司是瑞士诺华公司研发的一种mTOR抑制剂,是一种已上市药物。该药是西罗莫司的衍生物,与西罗莫司相比,依维莫司的亲水性更强,消除半衰期更短,相对生物利用度更大,临床上用于肾移植等器官移植后的免疫抑制[67],也用于治疗肾癌等癌症。此外,临床前研究表明,依维莫司具有抗肾脏纤维化作用,它通过mTOR信号强烈抑制TGF-β1诱导的肾成纤维细胞活化和ECM的表达[68]。低剂量依维莫司抑制mTOR通路和TGF-β1 mRNA表达以及Wistar大鼠5/6肾切除模型肾脏疾病进展[69]。
近年来的研究表明,部分中药成分具有抗肾脏纤维化的作用。其中,灵芝酸、竹节参、蛇床子素、三七的新型果胶样多糖等化合物对肾脏纤维化的主要通路——TGF-β1/Smad信号通路有明显的抑制作用,延缓肾脏纤维化进程。
4.1 灵芝酸(Ganoderic acid,GA) 灵芝酸存在于灵芝子实体中,具有扶正固本、增强免疫力、止痛、镇静等功能。它可以明显降低与激活TGF-β1/Smad信号通路的相关蛋白(TGF-β,pSmad2/3,Smad2)的表达,而Smad-7对Smad-2/3有抑制作用。并且灵芝酸通过抑制MAPK信号通路3个重要蛋白的磷酸化水平来抑制EMT进展,使3个重要蛋白的磷酸化水平(p-ERK、p-JNK、p-p38)都明显减少。此外,灵芝酸还抑制β-catenin的表达和EMT进展[70]。
4.2 竹节参(Panaxjaponicas,SPJs) 竹节参是五加科人参属植物。具有抗炎、补虚强壮、止咳化痰、止血止痛等功效。许多研究表明,免疫系统失调引起的NF-κB的慢性上调会刺激促炎因子的表达,引起炎症,促进肾脏纤维化的进程。而竹节参的总皂苷成分通过抑制TGF-β1/Smad信号通路相关蛋白(TGF-β,pSmad2/3,Smad4)使其表达降低,从而起到抑制炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-1B、IL-6的表达和抑制衰老大鼠肾组织中NF-κB的抑制蛋白(IκB)磷酸化,进而抑制NF-κB信号通路的激活,改善肾纤维化。竹节参总皂苷促进核因子E2相关因子2-抗氧化反应元件(Nuclear factor E2 related factor 2-Antioxidant responsive element,Nrf2-ARE)信号通路,改善氧化应激,减少氧化应激对肾脏纤维化进程的促进作用[71]。
4.3 蛇床子素(Osthole) 蛇床子素是中药蛇床子中的重要成分,具有解痉、降血压、抗心律失常、治疗不孕不育、增强免疫功能及广谱抗菌作用。它对TGF-β1/Smad信号转导具有抑制作用。蛇床子素治疗可以抑制TGF-β诱导的HK-2细胞的体外纤维化,明显抑制TGF-β1/Smad2/3信号转导。此外,蛇床子素抑制IL-11/ERK1/2信号通路,降低了IL-11、IL-11RA和下游信号分子p-ERK1/2的表达,从而抑制肾脏纤维化。这是因为IL-11是IL-6家族的成员,IL-11随着TGF-β1刺激明显上调,持续激活ERK1/2,增强了纤维化基因的表达[72]。
4.4 大黄素 大黄素存在于蓼科植物的中草药中,用于清热消毒、促进消化吸收和止血保肝等。结缔组织生长因子(Connective tissue growth factor,CTGF)属于基质细胞蛋白,它通过诱导炎症过程在肾小球肾炎的发展中起重要作用。大黄素能够抑制Smad3的磷酸化,并且抑制CTGF的表达,达到抑制肾脏纤维化进程的效果。EZH2(Enhancer of zeste homologue 2)是一种组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶,增强EZH2活性,可促进组蛋白H3甲基化,加重纤维化[73]。肾梗阻时,EZH2表达增加,而大黄素抑制EZH2的表达,起到抗纤维化作用[74]。
4.5 三七的新型果胶样多糖(SQD4S2) SQD4S2是近年新发现的三七的新型果胶样多糖。Huang等[75]的研究表明,SQD4S2能逆转TGF-β诱导的人肾小管HK-2细胞的形态学改变,可以抑制EMT和纤维化相关蛋白如N-cadherin、Slug、Snail的表达,在延缓EMT和肾脏纤维化进程和恢复肾小管细胞正常功能中发挥关键作用。
4.6 尿石素A(Urolithin A,UA) 尿石素A是鞣花单宁经肠道菌群代谢的产物。有临床前研究显示,尿石素A有益于关节健康。另外,有临床研究表明,尿石素A可以增强老人肌肉耐力,改善肌肉流失。研究表明,UA还具有抗纤维化作用,UA治疗可以降低TGF-β1、p-Smad2/3和p-P38/JNK/ERK的水平,增加Smad7水平,表明UA通过抑制TGF-β1/Smad和MAPK信号通路对肾脏发挥保护作用[76]。
4.7 汉黄芩素(Wogonin) 汉黄芩素是一种天然黄酮类物质,是从黄芩中提取的主要成分,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、保护心血管、免疫调节等作用。Meng等[77]研究表明,汉黄芩素能有效抑制TGF-β1诱导的胶原蛋白I、α-SMA的mRNA和蛋白水平上调,产生抗肾脏纤维化作用,并且证明这种作用是通过TGF-β1/Smad3信号转导进行的。汉黄芩素对糖尿病肾病也有治疗作用,可通过抑制NF-κB和TGF-β1/Smad3信号通路改善糖尿病肾病肾脏炎症和纤维化[78]。
4.8 三白草酮(Sauchinone) 三白草酮是从植物三白草中提取的化合物,用于清热解毒、利尿消肿。研究表明,它对肾脏纤维化有一定的治疗作用,通过抑制ECM的合成,阻断TGF-β介导的系膜细胞通路,抑制血管紧张素Ⅱ诱导的肾脏纤维化。可能通过控制促纤维化介质和TGF-β信号通路对血管内皮素诱导的肾功能不全具有显著的保护作用[79]。
4.9 百里醌(Thymoquinone,TQ) 百里醌是黑花苜蓿(Nigella sativa Linn,NS)中的主要成分,可以减轻纤维化和炎症,还具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等作用[80]。Hosseinian等[81]的研究表明,它对UUO小鼠肾组织TGF-β1和I型胶原的表达上调有抑制作用,显著改善肾小球、肾小管间质纤维化和肾功能障碍,且RAS抑制可能是TQ治疗UUO的潜在机制之一。
综上所述,TGF-β1通路在肾脏纤维化中发挥重要作用,基于TGF-β1通路的抗肾脏纤维化药物的研究已经进行了十几年。作用于其经典Smad信号通路的抑制剂和与它发生串扰的其他通路的抑制剂(如EGFR、MAPK、Wnt信号通路和HDAC、mTOR、BMP蛋白等)都能对肾脏纤维化起到保护作用。部分作用于TGF-β1/Smad信号通路的药物已进入临床研究阶段,部分已上市的药物也有抗纤维化作用。虽然很多该类化合物都表现出对肾脏纤维化及其相关蛋白的显著作用,但是对于TGF-β1通路以及与其发生串扰的其他通路的抗肾脏纤维化作用的具体机制的研究仍需探索。