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【摘要】 糖尿病时，多种机制引起转化生长因子-β（TGF-β）、c-myc在肾脏局部过度表达，TGF-β有抑制细胞有丝分裂，导致肾脏肥大，促进细胞外基质（ECM）合成，抑制ECM降解的作用；c-myc则可引起细胞增殖，二者相互作用，导致肾脏肥大，ECM积聚，最终引起肾纤维化。
【关键词】 TGF-β；c-myc；糖尿病肾病
糖尿病肾病（diabetic nephropathy, DN）是糖尿病重要的微血管并发症之一，是糖尿病患者致死致残的主要原因。DN在病理上主要表现为肾脏肥大、基底膜增厚及肾小球和肾小管间质细胞外基质（ECM）进行性积聚［1］，继而肾小球及肾间质纤维化最终出现肾功能衰竭。DN确切的发病机制至今尚未完全明了，近年来，越来越多的证据表明转化生长因子-β (transforming growth factor-β, TGF-β)在DN的发病机制中占有十分重要地位。Nakamura T和Okada M等研究表明，糖尿病模型鼠肾组织中c-myc出现高表达［2，3］，c-myc可能与肾脏固有细胞增殖及ECM增多有着重要联系。现将近年来关于TGF-β、c-myc与DN关系的研究作一综述。
1 TGF-β与DN
1.1 TGF-β及受体的结构特点 TGF-β是由两条12.5 kD、以二硫键结合的多肽链组成的二聚体［4～6］。在人类，TGF-β有三种同功异构体：TGF-β1、β2、β3，它们的生物学特性基本相同，但每种异构体在靶细胞的作用位点有所不同。TGF-β主要通过机体内分泌系统、组织细胞的自分泌及旁分泌等机制发挥其多种生物及效应功能。文献表明TGF-β mRNA在组织或细胞中表达的调控机制可能发生在基因转录及翻译后的水平［7～9］。
文献报道TGF-β受体存在于所有细胞的表面，对信息传递起重要作用。近年来研究亦证明，能与TGF-β进行特异性结合的有9种不同蛋白，但目前认为只有两种主要蛋白（Ⅰ、Ⅱ型受体）是信息传递分子。Ⅰ型受体分子量为65000U，Ⅱ型受体分子量为85000～110000U，是丝氨酸/苏氨酸激酶受体家族的新成员［10］，Ⅰ、Ⅱ型受体联合参与配体结合及启动信息的过程，Ⅱ型受体及其相关分子Endoglin与TGF-β之间有高度亲和力，但不直接参与信息传递［11］，它们主要是控制细胞外环境中TGF-β的含量，因而控制了活性TGF-β与信息复合物的接触。
1.2 DN时TGF-β上调的机制 在DN时，很多因素与TGF-β上调有关。
1.2.1 高糖的作用 在DM条件下，继发性细胞内高葡萄糖可以激活醛糖还原酶（AR）。AR是多元醇代谢途径的关键酶。AR的激活导致葡萄糖大量转换为山梨醇。而山梨醇极性很强，不能自由透过细胞膜，造成山梨醇在细胞内积聚。在山梨醇脱氢酶（SDH）作用下，山梨醇被氧化成果糖。在这一过程中偶联着NAD+生成NADH，使细胞内NADH/NAD+比例升高，从而导致细胞内二酯酰甘油（DAG）从头合成增多，激活蛋白激酶C（PKC）。PKC的激活可增加c-fos、c-jun蛋白癌基因表达，形成二聚体AP-1。AP-1为转录因子复合物，可启动和增加许多因子的转录［12］。在人、鼠TGF-β基因启动因子里有AP-1结合序列，故TGF-β基因表达增强。
在高糖条件下，蛋白质与葡萄糖易发生非酶促糖化反应，形成Amadori产物和(或)AGEs。DN病人肾活检免疫组化表明，AGEs在肾组织中沉积的范围和强度与肾脏病变组织学之间有一定联系。糖化白蛋白（AG）在正常葡萄糖浓度范围时即可激活PKC，导致TGF-β、Ⅳ型胶原表达增加。而加入PKC抑制剂或抗TGF-β抗体，可阻断Ⅳ型胶原表达。动物实验用AGEs抑制剂能减少TGF-β1、Ⅳ型胶原表达。这些实验表明不仅是高葡萄糖，其糖化产物也可继续刺激TGF-β的表达，造成肾持续损害。推测其可能机理也同激活PKC，导致TGF-β升高［13，14］。
高糖增加肾小球表达化学吸引剂，导致巨噬细胞、血小板的浸润。巨噬细胞可产生大量的TGF-β，通过自分泌或旁分泌方式，刺激肾实质细胞生成TGF-β［15］。
1.2.2 血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）的作用 近年来，大量研究证明AngⅡ能在包括肾脏的多种细胞刺激TGF-β的表达。
1.2.2.1 体外研究 Wolf等最先证实在肾脏细胞，AngⅡ也能刺激TGF-β的合成。在鼠近曲小管上皮细胞，AngⅡ能抑制细胞增殖而促进细胞肥大，并伴有Ⅳ型胶原合成增加，而外源性的TGF-β能模拟AngⅡ的这些作用；后又发现AngⅡ能使MCT的TGF-β1 mRNA表达升高，且促进TGF-β的生物活性。TGF-β1的单抗可阻断AngⅡ的这些作用，说明AngⅡ通过诱导TGF-β的表达而发挥其促进细胞肥大及胶原合成的作用［16］。研究还证明，在大鼠肾小球系膜细胞AngⅡ呈剂量依赖、时间依赖地增加TGF-β1 mRNA的表达和促进TGF-β1的活化，并伴有随后多种ECM成分的mRNA的升高，如：biglycan、纤维结合素、Ⅰ型胶原等，TGF-β1中和抗体能阻断这些变化。研究还发现AngⅡ能刺激TGF-β1基因转录，AngⅡ是通过PKC途径及其下游的酪氨酸蛋白酶途径而发挥作用［17］。
1.2.2.2 体内研究 目前已应用多种肾病动物模型来研究AngⅡ与TGF-β的关系。
AngⅡ诱导TGF-β的最早在体依据来自脱水小鼠肾小球的研究。脱水小鼠JGA的肾素染色升高，同时发现JGA内TGF-β2的表达亦升高，后者与JGA肥大密切相关，推断AngⅡ、肾素的合成与JGA肥大有关，这种作用可能是被局部TGF-β的过度表达所介导［18］。
在切除5/6肾体积的大鼠肾模型发现，在疾病早期尚未出现肾小球硬化时，肾小球上皮细胞的血管紧张素原mRNA及TGF-β mRNA水平就已显著提高，且两者定位相同。随后TGF-β mRNA在肾内表达范围更加弥散，表达水平更高，并伴随着ECM成分（层粘连蛋白、纤维结合素）的增高而升高。AT1RA可显著地缓解这种变化，后又发现AT1RA氯沙坦（Losartan）和三联抗高血压药（利血平加肼曲嗪加双氢氯噻嗪）均可使血压降至正常。但只有氯沙坦能使肾内TGF-β下降及尿蛋白下降。因此推测残肾的高灌注状态损伤了肾小球内皮细胞，后者AngⅡ产生增加，继而诱导了TGF-β的产生，TGF-β则进一步促进细胞外基质蛋白的合成和沉积；AT1RA能抑制TGF-β的高表达，这种作用也与AngⅡ被阻断有关，而与血压下降无关［19］。
1.2.3 5-羟色胺（5-HT） 最近研究表明，DN病人血中5-HT浓度升高。细胞培养表明，5-HT可增加TGF-β和Ⅳ型胶原的mRNA和蛋白水平，用PKC抑制剂能完全阻断TGF-β和Ⅳ型胶原的分泌，而不能抑制外源性TGF-β诱导的Ⅳ型胶原分泌，这提示，5-HT可能通过刺激PKC而导致TGF-β表达增加［20］。
1.3 TGF-β在DN中的作用
1.3.1 TGF-β促进肾细胞肥大 TGF-β能阻止肾小管上皮细胞从G1期过渡到S期，但RNA、蛋白质合成增加，从而表现为增殖受抑、细胞肥大，这一效应是由retinoblastoma蛋白（PRB）磷酸化受抑制而调节的。PRB的活性受两种G1激酶（cdk4/细胞色素D和cdk2/细胞色素E）的调节。细胞色素D只可使PRB从非磷酸化状态转为低磷酸化状态。这种低磷酸化状态PRB分子结合E2F从而负反馈调控S期所需基因的表达。在G1后期，细胞色素E只可磷酸化处于低磷酸化状态下的PRB，从而使其高磷酸化。此种PRB则不能与E2F进一步结合，从而使细胞复制期所需的基因并且开始DNA的合成。目前研究结果表明TGF-β主要是抑制cdk2/细胞色素E的活性，其机制可能与cdk2/细胞色素E复合物构型稳定性的降低的活性和P57kip2诱导的激酶活性的阻断有关。
1.3.2 TGF-β对细胞外基质（ECM）含量的影响
1.3.2.1 TGF-β对肾小球及外周组织病变中的作用 在动物试验中肾脏转染TGF-β的cDNA可导致肾小球硬化［21］。TGF-β可通过三条途径提高ECM的含量：（1）TGF-β可刺激ECM成分，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ型胶原，纤维连接素，层粘连蛋白的mRNA表达增加，硫酸乙酰肝素（HSPG）的mRNA表达减少，导致HSPG/Ⅳ型胶原的比率相对减低，破坏肾小球滤过膜的电荷和分子屏障［22～24］。Fukui等［25］研究证实，这些ECM成分mRNA表达的改变先于肾小球基底膜增厚等形态学改变。（2）TGF-β能提高ECM受体，如细胞粘附蛋白质受体的表达，增加ECM的集聚性。（３）TGF-β通过下调基质蛋白酶的合成而上调其抑制物合成来阻断基质降解。
1.3.2.2 ECM积聚和成分改变不仅表现在肾小球，也表现在外周组织中 如肌肉毛细血管基底膜。有研究表明，DM患者主动脉的糖胺聚糖（特别是硫酸肝素/硫酸皮肤素的比率）分布发生改变。冠状动脉肌层的酸性糖胺聚糖减少。管壁ECM的改变可能是伴蛋白尿的DN患者通透性增高的原因之一［26］。
1.3.3 TGF-β在肾小管及间质病变中的作用 在人类DN中，肾间质广泛的纤维化与肾小管系膜的扩张、肾小球滤过率下降及蛋白尿的增加有很强的相关性，肾间质广泛的纤维化与肾功能异常也密切相关。在离体实验中，高浓度糖可刺激近曲小管细胞增强胶原和TGF-β基因转换。在体内，高血糖可使糖尿病患者肾小管基底膜（TBM）增厚，而且TBM增厚与DN患者肾小球系膜扩张是密切相关的。Gilbert等应用原位杂交技术显示DM鼠肾小管内皮细胞和周围间质细胞中弥漫性TGF-β和Ⅳ型胶原mRNA表达增加，而且，在局部肾小管扩张部位越明显。在DN鼠中小管间质的主要组织学异常便表现为肾小管扩张，且基因表述的改变与其相应免疫组化改变是一致的［27］。
2 TGF-β与c-myc关系及c-myc与DN
2.1 c-myc的结构及功能 c-myc是一种原癌基因，它广泛分布于人体正常细胞内，在通常情况下只有低水平表达或不表达。c-myc定位于人类染色体8q24，由3个外显子和2个内含子组成，第一外显子无编码序列，只起调节作用，外显子2和3编码包含439个氨基酸残基的蛋白质，分子量为48.6U（49D）［28］。c-myc蛋白的氨基端（N端）的143个氨基酸组成转录区（TAD），是c-myc蛋白激活基因表达和转化的必需区域；中部为酸性区，非特异性DNA结合（NDB）区及核定位信号（NLS）区；羧基端（C端）的85个氨基酸残基构成碱性/螺旋—环—螺旋/亮氨酸拉链（bHLH zip）区，是myc蛋白与DNA特异性结合的区域［29，30］。
研究表明，应用脂多糖（LPS）、血小板源生长因子（PDGF）等有丝分裂原刺激细胞生长早期，以及组织损伤后处于再生修复的细胞，c-myc表达将增强，提示c-myc原癌基因表达与细胞增殖有密切关系，c-myc可能直接参与细胞生长的调控。c-myc表达产物可特异性地与细胞核内DNA结合，加速细胞周期从G1-S转变。体外实验表明，应用反义寡聚脱氧核苷酸中止c-myc表达，可阻断这一过程，抑制细胞增殖和代谢［31］；而重新活化c-myc表达又可使细胞继续循细胞周期运行。
2.2 TGF-β与c-myc及c-myc与DN关系 在田鼠肺纤维化模型中TGF-β mRNA 转录增加了5～7倍，伴随间质细胞增殖并分泌多种ECM成分。在自发性肺纤维化病人的肺巨噬细胞中有丰富的TGF-β表达，并且TGF-β的产生部位和肺泡中异常ECM沉积相一致。TGF-β可刺激培养的肝细胞产生13倍于正常细胞的Ⅰ型胶原mRNA，在血吸虫病肝硬化模型中TGF-β基因表达水平增加，肝间质细胞分泌ECM［32］。
刘志红等在研究冬虫夏草促进大鼠肾小管上皮细胞增殖时发现，应用冬虫夏草后肾小管TGF-β表达增强，且先出现c-myc原癌基因激活表达，尔后TGF-β基因表达增强［33］，且TGF-β对体外培养细胞的生长调节呈多向效应,Stouffer和Dwens曾系统观察了TGF-β对血管平滑肌细胞生长的影响，发现：(1)小剂量TGF-β仅短时间刺激细胞生长，而大剂量TGF-β起初抑制，继之可兴奋细胞生长；(2)TGF-β抑制非融合状态细胞生长，但刺激融合状态细胞生长；(3)TGF-β可强化PDGF、表皮生长因子等有丝分裂原的细胞增殖作用［34］。
Mosel HL等研究在体外培养细胞中TGF-β可直接调节c-myc的表达［35］，但Toback GA等认为TGF-β基因表达只是c-myc原癌基因激活后细胞生长的负反馈调节结果［36］。因此，两者之间的确切关系目前尚未完全明确。Nakamara T和Okada M等研究发现在DM鼠中，c-myc原癌基因出现高表达［2，3］，刘志红等［33］研究发现c-myc原癌基因参与己糖胺通路的活化，但c-myc在DN发病中起何作用，其作用机制如何，目前这方面研究甚少。
3 展望
随着DN与TGF-β关系的研究逐步深入，为今后DN防治提供了新的理论依据及手段。但迄今为止c-myc在DN发病中的作用机制及其c-myc与TGF-β之间的关系尚不明确，倘若上述问题能得以明确解决，将为开发和研制治疗DN的药物提供新的理论依据，未来DN防治必将有着美好的前景。
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作者单位：410008 湖南长沙，中南大学湘雅医院肾内科
(编辑：守 中)