細胞因子與腎間質纖維化相關性的研究進展

鄭鐵騎，邢翔飛

(1三峽大學醫學院，湖北宜昌443000；2三峽大學人民醫院)

細胞因子與腎間質纖維化相關性的研究進展

鄭鐵騎1，邢翔飛2

(1三峽大學醫學院，湖北宜昌443000；2三峽大學人民醫院)

在腎間質纖維化(RIF)過程中細胞因子具有重要作用，影響間充質細胞轉分化的發生、細胞外基質的產生和積聚，如生長因子、炎性細胞因子、趨化因子。這些細胞因子相互作用形成細胞因子網絡，共同影響RIF的發生、發展。對細胞因子網絡在RIF的發生、發展過程中的調控作用及其相互關系進行分析，可為探討RIF發病機制及治療方法提供新思路。

腎間質纖維化；細胞因子；生長因子；炎性細胞因子；趨化因子；細胞外基質；間充質細胞轉分化

腎間質纖維化(RIF)是慢性腎臟疾病(CKD)進行性發展的重要病理基礎，涉及到腎小管上皮及間質的損傷、細胞因子和炎癥介質的產生、炎性細胞的浸潤、成纖維細胞的增殖、細胞外基質(ECM)的積聚等相互關聯的過程。按病理進程可分為細胞損傷和激活、促纖維化形成的信號傳遞、纖維化形成及腎功能損害四個階段，是各種慢性腎臟疾病發展為終末期腎衰竭(ESRD)的最終共同結果。在RIF進程中細胞因子發揮著重要的調控作用，既能促進纖維化形成，又有抑制纖維化的作用，甚至在RIF晚期參與腎組織修復?，F將細胞因子與RIF相關性的研究進展綜述如下。

1 生長因子

1.1 轉化生長因子-β1(TGF-β1) TGF-β1是致纖維化細胞因子中最重要、最強效的細胞因子，TGF-β1通過正常的Smad途徑及非經典的Smad途徑(RhoA、ERK、p38 MAPK、JNK、Wnt/β-catenin等)，可發揮活化炎性細胞、介導炎癥反應、促進腎小管上皮細胞向間充質細胞轉分化(EMT)、刺激ECM過度合成和聚積，還可以通過介導多種細胞因子的致纖維化作用，多種途徑共同促進RIF的發生。TGF-β1促進ECM成分(纖維連接蛋白、層粘連蛋白、蛋白多糖及膠原) 的合成，減少ECM降解酶合成及增加降解酶抑制劑的合成。TGF-β1能促進 ECM 受體-整合素的合成，增加細胞基質之間的相互作用，并刺激金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)的表達，下調ECM降解，最終導致ECM合成和分解不平衡[1]。TGF-β1能夠誘導上皮細胞分化，刺激成纖維細胞增殖并轉分化為肌成纖維細胞。完全分化的腎小管上皮細胞失去上皮細胞特性，E-鈣黏蛋白及細胞角蛋白表達降低，并獲得間充質特性，表現為細胞形態改變、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)與膠原蛋白表達增加及遷移能力增強[2]。最新的證據表明，腎小管上皮細胞去極化和參與纖維化的基因表達可以驅動RIF，而不需要經歷表達α-SMA完整的過渡到肌成纖維細胞[3]。TGF-β1在EMT進程中發揮重要作用。Xavier等[4]研究發現，特異性消耗內皮細胞TGF-β1可抑制EMT和減輕小鼠RIF癥狀。通過抑制TGF-β1的下游信號通路Rho/ROCK，可以有效降低腎臟炎癥及纖維化的發生[5]。因此，抑制TGF-β1的表達或抑制其生物學活性，減少TGF-β1特異性受體的產生及阻斷TGF-β1介導的信號通路成為目前治療RIF的重要研究方向。

1.2 肝細胞生長因子(HGF) HGF是一種重要的抗纖維化因子，通過促進內皮細胞、上皮細胞的有絲分裂，誘導上皮細胞遷移，影響細胞增殖和分化，參與腎小管的修復與再生。HGF通過ERK-1/2途徑阻斷TGF-β1/Smad信號傳導，減少成纖維細胞的活化，抑制由TGF-β1誘導的α-SMA和Ⅰ型膠原的表達，抑制ECM的過度積聚[6]。張彩云等[7]發現,持續的高糖刺激會降低人近曲小管上皮細胞的活性，加入一定量的外源性HGF可以減輕高糖刺激引起的細胞凋亡，增加上皮細胞增殖，同時可以通過抑制TGF-β的表達減輕RIF。Nakamura等[8]發現,高濃度的HGF通過激活HGF/c-Met信號通路，可減少脂多糖誘導的腎損傷，減少腎臟慢性炎癥和RIF的發生。目前研究認為,在RIF過程中，TGF-β和HGF在調控腎小管上皮細胞增殖和凋亡以及在腎組織重新修復與腎纖維化的平衡關系中起著顯著的作用。

1.3 血小板衍生生長因子(PDGF) PDGF能促進血管平滑肌細胞和單核細胞遷移、增殖，調節炎性細胞因子的釋放，發揮重要的促纖維化作用。PDGF通過刺激TGF-β1、CTGF等細胞因子的表達促使肌成纖維細胞增生，增加ECM積聚并抑制其降解。血小板源生長因子C(PDGF-C)通過PDGF-α受體作用于人成纖維細胞和平滑肌細胞，PDGF-C可促進腎臟成纖維細胞分泌CCL2、CCL3等趨化因子，使各種炎癥細胞向病變部位聚集，加重腎間質慢性炎癥浸潤及炎性細胞因子生成。而抗PDGF-C治療能使CCL-2、CCL-5分別下降85%和75%，減少白細胞浸潤和抑制炎癥反應[9]。

1.4 結締組織生長因子(CTGF) CTGF是一種促纖維化細胞因子，作為TGF-β1的下游信號介質協同TGF-β1促進 ECM沉積和EMT發生。TGF-β1可誘導多種細胞分泌CTGF，而CTGF又作用于相關細胞，參與TGF-β1對這些細胞的促增生和ECM合成作用[10]。CTGF可上調系膜細胞中纖維連接蛋白(FN)、Ⅰ型、Ⅳ型膠原及纖溶酶原激活物抑制因子的表達，能刺激成纖維細胞的活化和增殖，并誘導EMT[11]。CTGF能通過內皮細胞的整合素受體發揮其趨化作用，能促進多種ECM成分及纖維連接蛋白、層黏連蛋白的產生，抑制 ECM的降解。劉洋等[12]在成纖維細胞中檢測出CTGF mRNA 的表達與炎癥期相比明顯升高，高表達的CTGF 可以促進細胞的遷徙、增殖以及基質產生，同時也促進纖維化。腎臟纖維化進程中CTGF的表達水平與TGF-β1、PDGF相一致，三者可能相互作用促進RIF。

1.5 血管內皮生長因子(VEGF) VEGF能特異性促進血管內皮細胞增殖，可通過影響血管生成及抗內皮細胞凋亡等作用加速RIF進程。VGEF的表達受多因素調控，TGF-β1、表皮生長因子(EGF)、PDGF等均可促進VEGF表達。周青等[13]證實，TGF-β1可通過Smad信號傳導途徑誘導腎小管上皮細胞合成VEGF，增加炎癥細胞的浸潤、加速EMT的發生和促進ECM的堆積。

2 炎性細胞因子

2.1 白細胞介素(IL) IL-1在RIF過程中能促進多種趨化因子的表達，提高 ICAM-1、VCAM-1和E-鈣黏蛋白的表達水平，通過激活巨噬細胞和淋巴細胞產生更多的細胞因子和生長因子，促進 EMT 的發生，引起RIF。IL-1還能促進 ECM 積聚，刺激肌成纖維細胞增殖[14]。IL-6通過誘導細胞因子產生，合成急性期反應蛋白，促進細胞黏附分子表達，使炎性細胞聚集，誘導成纖維細胞的增殖及生長。IL-17是一種主要的促炎因子，IL-17A作為其重要代表，參與白細胞的動員、聚集和活化，通過促進內皮細胞和成纖維細胞分泌多種細胞因子和趨化因子參與細胞外基質重塑。IL-18是一種新型的促炎細胞因子，在炎癥級聯反應中居中心地位，可導致其他炎癥因子如IL-1β、TNF-α的產生，并可上調 ICAM-1，參與腎臟的炎癥反應過程，在體外研究中表明，IL-18以時間-劑量依賴性直接導致腎小管間質纖維化及腎小管上皮細胞凋亡[15]。IL-10被稱為細胞因子合成抑制因子，能抑制多種細胞因子合成，可抑制活化的單核/巨噬細胞中前炎癥因子如 IL-1、IL-6、TNF-α和趨化因子的合成，IL-10可能是通過抑制單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)的釋放及減少腎間質炎性細胞浸潤改善RIF[16]。

2.2 腫瘤壞死因子-α(TNF-α) TNF-α可上調 MCP-1、ICAM-1 和 VCAM-1 等細胞因子，還可以協同其他細胞因子如 ET-1、TGF-β1共同刺激腎間質成纖維細胞增殖和 ECM 沉積。TNF-α能夠增加系膜細胞 IL-6 mRNA的表達，加速系膜細胞的增殖和ECM的合成[17]。腎損傷過程中，高糖刺激能增加TNF-α 的表達，促進腎小管上皮細胞合成FN和蛋白多糖，既促進腎間質炎性細胞因子的產生，又可刺激腎間質成纖維細胞的形成[18]。

3 趨化因子

趨化因子是細胞因子中最大的亞家族，趨化因子及其受體能驅使炎癥細胞向損傷部位聚集，在炎癥反應中發揮重要作用。RIF的炎癥反應過程中，MCP-1/CCL2、CCL3等作為炎性細胞趨化因子能夠特異性的趨化單核/巨噬細胞到達受損的腎組織，導致細胞因子持續活化和局部蛋白酶破壞基膜。MCP-1通過影響病變腎組織炎癥反應，增加IL-8、活性氧(ROS)、NO和TGF-β1等促纖維化因素的產生，MCP-1可促進巨噬細胞分泌TGF-β1，增加膠原蛋白以及纖維連接蛋白的表達[19]。通過抑制MCP-1的受體CCR2，可降低CCL2、CCL3等趨化因子在腎臟的表達，改善RIF[20]。腎臟TGF-β1表達導致MCP-1生成增多，過量的MCP-1又可以募集活化的巨噬細胞加劇ECM的生成和積聚[21]。

4 其他

4.1 血管緊張素Ⅱ(AngⅡ) AngⅡ是一個促纖維化和促炎癥反應的細胞因子，可以刺激腎小球系膜細胞分泌IL-6、TNF-α和MCP-1等炎性細胞因子，增加腎臟CTGF的表達及促進EMT發生，減低ECM的降解能力，還能增加TGF-β1-Smad2/3信號通路的激活，促使RIF[22]。AT1受體拮抗劑和血管緊張素轉換酶抑制劑在體內和體外均有改善RIF的作用，進一步證實了Ang Ⅱ的促纖維化作用。

4.2 內皮素(ET-1) ET-1是一種強效的血管收縮劑，也是一種很重要的促纖維化因子，在各種腎損傷(腎小管壞死、間質炎癥和腎纖維化)中發揮重要作用。ET-1能刺激TGF-β1的產生，上調腎間質成纖維細胞的Ⅰ型膠原、金屬蛋白酶組織抑制物(TIMP-1)的基因表達，從而促進血管平滑肌及腎臟間質成纖維細胞增殖，ECM積聚，參與RIF的形成。ET-1增加ACE活性促進AngⅡ產生，AngⅡ可上調ET-1的表達。ET-1引起腎血管收縮、腎血流量下降，供血區域缺氧，增加HIF-1相關的下游因子表達及基質增生[23]。

4.3 干擾素-γ(IFN-γ) IFN-γ是經典的抗纖維化因子，重組 IFN-γ已用于多種纖維化疾病。IFN-γ通過調節成纖維細胞分泌 PDGF、細胞間黏附分子和血管細胞黏附分子等發揮抗纖維化作用。IFN-γ表達上調可減少腎間質Ⅰ型、Ⅳ型膠原生成，顯著降低RIF程度。Giannopoulou等[24]發現，IFN-γ可以抑制TGF-β1的促纖維生成作用。在體外培養的人腎小管上皮細胞中加入IFN-γ可抑制TGF-β1誘導的活化α-SMA、纖維蛋白和纖溶酶原激活物抑制劑(PAI-1)表達，這一作用與IFN-γ啟動ERK1/2和STAT3的持續活化有關。

RIF是多種細胞因子介導、多通道信號轉導，以ECM過度沉積和成纖維細胞的活化及增殖為特征，導致腎組織結構破壞及功能逐漸喪失的病理過程。持續的慢性低度炎癥、ROS的生成及高血糖刺激造成腎臟固有細胞損傷及轉型，并釋放各種細胞因子影響EMT的發生、ECM的產生和積聚，各種細胞因子相互作用形成細胞因子網絡，共同影響RIF的發生發展。另外，HGF及IL-10等抗纖維化的細胞因子也在改善RIF及修復腎組織過程中發揮重要作用。深入認識細胞因子網絡在RIF進程中的作用，了解相關細胞因子及其相關信號通路、抑制劑、受體等與RIF的聯系，對于研究RIF的藥物治療及探索如何延緩RIF的病理進程具有重要意義。

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邢翔飛(E-mail: xingxfemail@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.06.038

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1002-266X(2017)06-0107-04

2016-08-18)