系膜细胞、TNF-α、NF-κB与肾小球纤维化

     【摘要】 肾纤维化是大多数免疫和非免疫性肾脏疾病的共同病理特征，是多种肾脏疾病进行性肾功能丧失的最后通路。系膜细胞是维持正常肾小球结构和功能需要的三种肾小球细胞之一，下面浅括肾小球细胞、TNF-α、NF-κB在肾小球纤维化过程中的相互内在关系。

    【关键词】 系膜细胞；TNF-α；NF-κB；肾小球纤维化

      肾纤维化是大多数免疫和非免疫性肾脏疾病的共同病理特征，是多种肾脏疾病进行性肾功能丧失的最后通路。当肾纤维化已经启动后，若不给予适当的治疗，那么即使在起始致病因素去除后纤维化仍会进行，这说明继发性机制在后续肾损伤中起着重要的作用［1，2］。近年来由于细胞分子生物学技术的发展，推动了对肾脏细胞生物学研究的深入，从而证实肾脏细胞的活化增殖对进展性肾病的发生、发展有着重要的影响。而在慢性进展性肾小球疾病中，肾小球固有细胞不但是受害的靶细胞，而且通过细胞活化产生多种细胞因子、生长因子等活跃的调节分子参与疾病的发展过程。它们可以直接合成ECM，也能够产生蛋白酶调节ECM的代谢。

    1 肾小球系膜细胞

    系膜细胞是维持正常肾小球结构和功能需要的三种肾小球细胞之一，目前已知系膜细胞至少有2种，一种是平滑肌样细胞，占绝大多数，为肾小球固有细胞；另一种是Ia-阳性的吞噬细胞，为骨髓源性细胞。肾小球系膜细胞是多种细胞因子的分泌源，同时又是多种细胞因子作用的主要靶细胞，具有许多重要的生理功能，如分泌细胞基质，产生细胞因子，通过收缩与扩张作用，参与肾小球血流动力学的调节，其所具有的吞噬功能又使它在肾小球系膜区大分子物质的清除中扮演重要角色，此外它还参与免疫调节功能，是肾小球中功能最为活跃的一类固有细胞。正常情况下，肾小球系膜细胞仅行使收缩、吞噬及维持基质的正常代谢等功能。在病理情况下，系膜细胞可通过自分泌或旁分泌形式释放多种细胞因子，使细胞外基质产生增加，而某些高浓度的细胞因子又反过来促进系膜细胞的增殖，进而加重肾小球的损害。系膜细胞是分泌产生细胞外基质的主要细胞之一，而系膜基质聚集则是肾小球硬化机制的关键。

    系膜细胞损伤后，细胞及基质发生一系列的改变,参与肾小球纤维化的形成，包括表型转化、系膜细胞的过度增生、系膜基质产生过多和降解减少、系膜细胞异常凋亡等。（1）表型转化：在病理情况下，损伤后的系膜细胞由静止状态转而表现为细胞增殖活跃，表达a-平滑肌肌动蛋白和胎儿型肌球蛋白，具有了肌纤维细胞样特性，增强合成ECM蛋白，引起细胞外基质增多。（2）系膜细胞的过度增生：表型转化后的系膜细胞，可导致各种细胞因子释放增加，一方面导致系膜细胞过度增生以及基质合成显著增加以及降解减少；同时导致其他各种固有细胞损伤，肾小球损伤进行性发展。（3）系膜基质产生过多和降解减少：肾小球固有细胞产生或者调节的TGF-β、结缔组织生长因子、降解酶以及其抑制系统等共同作用导致：①ECM合成增加；②降解减少；③ECM的沉积［3］。（4）系膜细胞异常凋亡：系膜细胞过度凋亡可能是晚期肾小球纤维化肾小球细胞丢失的主要原因。慢性肾病时多种致病因素，如脂质异常、RAS作用过强和高血糖等，均可诱导系膜细胞凋亡。

    Border把肾小球硬化的病理特点归纳为：（1）系膜基质的增多或系膜区增宽；（2）GBM增厚及不规则；（3）肾小球毛细血管襻的闭塞并伴滤过面积减少［4］。ECM从形态上分为肾小球基底膜及系膜基质两部分，实验研究可以看到系膜细胞及基质增多的相关性。系膜基质的生化成分包括Ⅳ型胶原、糖蛋白和蛋白多糖。体外培养证实肾小球的三种固有细胞均能产生ECM，其中以系膜细胞为最强，系膜细胞产生系膜基质，正常状态下产生和消除处在动态平衡，当系膜细胞或清除防御功能受抑制时，便可产生过多的系膜基质［5］。过量聚积的系膜基质可以导致毛细血管被挤压、闭塞、滤过面积减少，最终导致肾小球硬化的发生及肾功能衰退。系膜基质的聚积还可导致系膜清除功能障碍，使进入系膜区的致病因子不能被及时清除，而导致肾损害进一步加重。ECM通过与细胞膜上的特异受体整合素结合，对细胞的增殖、分化、物质合成等生物功能具有重要调控作用［6］。因此，ECM的异常聚积，也可导致细胞功能异常，加重肾脏损害。

    肾小球系膜细胞及基质增多是多种类型肾小球疾病常见而又突出的病理形态学特征，是肾小球走向纤维化的重要因素之一，最终导致肾小球纤维化和间质纤维化。体内外多种物质包括内毒素、免疫复合物、糖基化终末产物、各种炎性介质和细胞因子都可导致肾小球系膜细胞增殖，而增生的系膜细胞分泌的ECM沉积，逐渐使肾小球纤维化。另外各种原发性病理损伤也可通过不同疾病类型特异的病理过程，使部分肾小球受到损害、功能性肾单位减少，进而引起肾小球发生一系列的代偿性改变，如系膜细胞肥大、增殖及细胞间质合成代谢加强等。这种肾小球系膜的代偿性变化的结果，反过来又会造成另一部分肾小球的损害、功能性肾单位进一步减少以及剩余功能性肾小球的进一步代偿，最终导致了肾小球硬化的肾脏病理改变［7］。越来越多的研究表明，一些细胞因子在肾小球这一继发性病理发展过程中起关键作用，而给予一些细胞因子的拮抗剂，如抗体，或抑制性的细胞因子可溶性受体，可有效地抑制肾小球系膜细胞在体内或体外的增殖以及系膜细胞间质成分的合成与分泌，防止动物实验模型中肾小球的继发性病理改变，使肾功能得到明显的改善。

    2 肿瘤坏死因子-α

    TNF是机体炎症与免疫的重要调节因子，且对人及动物肿瘤细胞有细胞毒性和细胞生长抑制作用，活化单核巨噬细胞产生的TNF称TNF-α，活化T淋巴细胞也可产生TNF称TNF-β，旧称淋巴毒素。TNF除了能引起体内某些肿瘤组织的出血坏死和体外直接杀伤某些肿瘤细胞外，还有许多生物学活性：（1）对肿瘤细胞的作用；（2）致热作用；（3）对白细胞的作用；（4）对内皮细胞作用；（5）对巨噬细胞/单核细胞的作用；（6）促进纤维母细胞增殖；（7）抑制脂蛋白脂酶活性；（8）抗感染作用；（9）抗病毒作用。近年来的研究表明，肾脏的多种细胞，包括肾小球系膜细胞近曲小管上皮细胞及肾脏中的血液细胞均可产生TNF-α［8］。Mathison等应用动物实验放射自显影方法研究显示，静脉注射已标记的LPS后，在肾脏中浓度较低。然而，静脉注射未标记的内毒素后，肾脏中TNFmRNA的表达量及时间较其他组织（包括肝脏）高且时间长［9］。Baudl等应用分子杂交Northern blot方法，进一步证实了未经刺激的系膜细胞有微弱TNF-αmRNA表达［10］。而系膜细胞给LPS激活后，TNF-α基因表达呈两条杂交带，一条粗带和一条窄带。至少1h后便才可测得TNF-α的活性，2h达高峰，以后便逐渐下降［11］。系膜细胞不仅在内毒素刺激下产生TNF-α，而且在补体片段，免疫复合物、血小板源生长因子、表皮生长因子、血小板活化因子及白细胞介素-1（IL-1）等刺激下也可分泌TNF-α［12］。TNF-α对系膜细胞有多种作用，通过许多不同途径影响系膜细胞的功能和结构：（1）TNF-α单独或与IL-1协同增加系膜细胞合成PGE2、PGE2a和6-keto-PGEIa；（2）诱导IL-1的产生；（3）活性氧的释放；（4）凝血机能的改变；（5）TNF-α有促进系膜细胞增殖的作用；1985年，Kobayashi观察，TNF-α浓度与系膜增殖性肾炎病理改变程度有关，提示TNF-α是导致系膜增殖性肾炎细胞增殖、硬化、疾病恶化的重要因素之一［13］。

    3 核因子-κB

    NF-κB最早是从B细胞的核抽提物中发现的一种能与免疫球蛋白κ链基因的增强子κB序列特异性结合的核蛋白因子，因而称为NF-κB。NF-κB是一种具有多向性调节作用的蛋白质因子，参与基因尤其是与机体防疫反应有关的基因表达调控。除免疫细胞外，全身许多组织细胞，包括肾脏的组织细胞在内均存在NF-κB的转录调控。随着对NF-κB作用机制的更深入了解，更多的药物用于NF-κB的研究，将利于阐明某些疾病的分子机制。

    肾小球系膜细胞增殖在各种肾小球疾病的发生发展中扮演着重要的角色，近年研究发现，NF-κB与肾小球系膜细胞增殖和分泌炎症因子密切相关。GuiJarroc等［14］发现体外培养的肾小球系膜细胞中NF-κB的活化能促进系膜细胞增殖，且对系膜细胞分泌的多种化学因子起着中心调节作用。有学者将NF-κB反义寡核苷酸经左肾动脉导入抗Thy1.1模型鼠中，发现可减少系膜细胞增生和TNF-α等细胞因子的表达［15］。近期研究证实，NF-κB能调节体外培养的系膜细胞分泌粘附分子，体内实验发现在脂多糖（LPS）诱导的小鼠中，抗氧化剂乙酰半胱氨酸在阻抑小鼠肾小球系膜细胞NF-κB活化的同时亦抑制ICAM-1的表达［16］。单核细胞趋化因子-1（MCP-1）是参与肾小球炎症的重要因子，文献报道肾小球系膜细胞内NF-κB活化与MCP-1表达显著相关，把NF-κB亚基蛋白的反义寡核苷酸片段转移至培养中的人类肾小球系膜可明显降低MCP-1mRNA的表达［14］。Ruiz［17］等报道，在实验性免疫复合物性肾炎，血管紧张素正是通过激活NF-κB促进MCP-1合成参与肾脏组织中单核细胞的募集反应，参与肾组织的炎症反应。上述研究提示，NF-κB与肾小球系膜细胞关系密切，通过调节NF-κB的活性可调控系膜细胞的增殖及其炎症因子的分泌。

    TNF-α是NF-κB的重要诱导因子，参与构成NF-κB的正反馈环，TNF-α的表达不仅诱导NF-κB激活，而且由NF-κB活化对其进行转录调控。NF-κB活化后可增强TNF-α基因的转录，使TNF-α产生和释放增多，进而再次激活NF-κB产生级联瀑布效应加重与NF-κB相关疾病的恶化。另外TNF-α作为一种前炎症细胞因子可以自分泌和旁分泌的形式促进系膜细胞增殖，且可诱导系膜细胞分泌其他细胞因子，故两者在肾小球疾病向纤维化方向发展具有协同作用。是肾纤维化病理进程中一对重要的因子，有着十分重要的理论和现实意义。

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    作者单位：212300 江苏丹阳，丹阳市中医院内科

　  (编辑：汪 洋)