TGF-β1Smads信号转导通路与肾间质纤维化

TGF-β1/Smads信号转导通路与肾间质纤维化

肾间质纤维化是各种肾脏疾病进入终末期的共同病理损害，以肾间质中细胞及胶原成分集聚增多、伴有肾小管萎缩或扩张、变形及肾小管和间质毛细血管的丧失为特征。[ 1]所以采取各种措施阻止和延缓肾间质纤维化的发生发展是临床防治肾间质纤维化保护肾功能的重要目标之一。越来越多的证据表明TGFβ/ Smad 信号转导通路在肾纤维化的发生、发展中起重要作用。[ 2]为此，本研究将TGF-β1/Smads信号转导通路与肾间质纤维化间的相互作用作一综述。

一、肾间质纤维化的机制

肾小管萎缩和消失, 肾间质淋巴和单核细胞浸润及纤维组织增生, 称为肾小管间质纤维化( tubulo interst it ial fibro sis)。

1.1 肾间质纤维化的分子基础

哺乳动物体内已发现许多促肾间质纤维化的分子,同时也存在抗肾间质纤维化的分子促肾间质纤维化的分子有转化生长因子β（TGF-β），结缔组织生长因子（CTGF），血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)，内皮素-1( ET–1)，血小板源性生长因子( PDGF)等。抗肾间质纤维化的分子有γ- 干扰素( IFN -γ)，肝细胞生长因子(HGF)，基质金属蛋白酶(MMPS)，松弛素(relaxin)等[3]

1.2上皮间质转化（EMT）与肾间质纤维化

上皮-间质转化指上皮组织在发生局部损伤后诱发的上皮细胞向间质细胞表型的转化。包括失去上皮粘附特性, 表达a-SMA、肌动蛋白重排, 瓦解小管基底膜, 增强细胞移动性和侵袭性，[4]最终进入间质组织。.肌成纤维细胞是完全分化的成纤维细胞，是产生平滑肌肌动蛋白的细胞，超过1/3的肌成纤维细胞的形成和肾小管上皮细胞（TEC）发生的EMT有关，是EMT的主动来源。所以EMT可能是导致肾间质纤维化发生的最重要的机制之一。然而，一些研究表明，肝细胞生长因子[14]和骨形态形成蛋白-7是上皮间充质转化的抑制因子，能抑制上皮间充质转化的发生。[5]

二、TGFβ1/ Smad 信号转导通路

TGFβ1/ Smad 信号转导通路通过介导肾小管上皮发生EMT，从而在肾间质维化中发挥作用。

[6]

2.1转化生长因子β

2.1.1转化生长因子β的结构、受体信号传导

转化生长因子β有5种异构体，转化生长因子β1-3存在于哺乳动物中F以转化生长因子β1最丰富。转化生长因子β1 最初以无活性的形式存在于组织中。受体磷酸化是受体激活的一个重要步骤。磷酸化的转化生长因子β型受体再将信号放大并进一步传递给转化生长因子β反应的下游底物。[7]

2.1.2转化生长因子β与细胞外基质（ECM）积聚

在调节ECM 代谢的细胞因子中, 与ECM 积聚关系最密切的是TGFβ, 其主要通过以下环节导致ECM 过度积聚: (1) 刺激ECM 成分如糖蛋白、纤维连结素、黏蛋白等的合成; (2) TGF β通过抑制ECM 降解酶(如基质金属蛋白酶、纤溶酶原激活物) 的活性, 增强这些降解酶抑制物的活性, 从而减少ECM 的降解能力; (3) TGFβ能促进细胞表达a-SMA , 使其活化并发生表型转化, 转变为肌成纤维细胞(MFB) , 后者能合成和分泌大量胶原等ECM 成分[13]; (4) TGF β能增加ECM 受体的表达, 促进ECM 与细胞粘附。

2.2 Smad蛋白

Smad是TGFβ超家族信号传导的下游因子，介导TGFβ信号从胞质传入胞核，特异性调节TGF

β靶基因的表达。目前发现的9 种脊椎动物Smad 蛋白分为3 类:1) R-Smads, 包括: Smad 1、2、3、5、8, 是T GFβ1型受体激酶的底物, 其中Smad 2 、3 介导T GFβ1信号。2) Co-Smads, 包括: Smad 4 和爪蟾的Smad 4β,它通过与R-Smads 的结合参与信号传递。3 )I-Smads, 包括: Smad 6、7 , 其中Smad 7 抑制TGF-β11 介导的R-Smads 的信号传递。[8]

2.3 TGFβ1与Smad蛋白

TGF-β首先与2型受体结合成复合物, TGFβR2 二聚化后与TGF2结合形成四聚体, 同时TGFβ发生构系的改变, 被TGFβR 2 所识别并结合, 形成TGFβR2 2TGFβ2TGFβR2复合物, 复合物中TGFβR2 被TGFβR2磷酸化后激活TGFβR2 , 将信号转入细胞内, 使Smads2、3 蛋白中的丝氨酸磷酸化,此步骤可被Smad7 抑制。磷酸化的Smad2, 3 蛋白与Smad4 蛋白结合转运到细胞核, 它们可能和另外一些转录因子相互作用或相互激活,来调节靶基因的转录.[9]

三、TGF-β1/Smads信号转导通路与肾间质纤维化

3.1 TGF-β1/ Smad 信号转导通路与EMT

3.1.1TGFβ1 / Smad 信号转导通路诱导EMT

研究发现TGFβ1 以剂量和时间依赖的方式诱导p-Smad 2和向核内转位, 同时伴有1、2、3型胶原的表达及肾小管上皮细胞向肌成纤维细胞的转分化, 表明T GFβ1/ Smad 信号转导通路在肾小管上皮细胞向肌成纤维细胞转分化的过程中起关键的作用。[ 10]肌成纤维细胞是肾间质纤维化中主要效应细胞。在肾间质纤维化中, 肾小管上皮细胞可转化为肌成纤维细胞, 这种上皮间充质转化使得肾小管上皮细胞失去上皮细胞的表型, 获得间充质的特点, 如: 肾小管上皮细胞钙黏素的表达减少、肾小管上皮细胞表达平滑肌特有的肌动蛋白(SMA) 等。[5]另有研究发现在133 例不同肾病的肾活检标本发现人肾间质纤维化中存在不同程度EMT。[12] 3.1.2 TGFβ1 / Smad 信号转导通路的负调节因子对EMT 逆转的作用机制

Smad 7 阻断Smad 2、3 的激活而抑制T GFβ1诱导的EMT。Smad 7 是TGFβ1 / Smad 2、3 和NF-kB 信号系统关键的负调节蛋白。Lan H. Y.研究发现, 将Smad 7 基因转入肾小管上皮细胞后,Smad 7 的过度表达通过阻断p-R-Smads 及R-Ｓｍａｄ/ Co-Smads 复合体的形成及EMT 过程, 可以抑制很多慢性肾脏疾病模型( UUO 模型、残余肾、新月体肾小球肾炎等) 纤维化的形成。[10]

3.2Ｓmad3依赖性β1整联蛋白基因与ＥＣＭ

整联蛋白介导的ＥＣＭ信号是调节生长因子信号转到中重要的一步。包括表皮生长因子，肝细胞生长因子和血管内皮生长因子。在这些整联蛋白家族成员中，整连蛋白β１是最关键的一个，它可与不同的亚基相配，是它成为许多类型ＥＣＭ的受体．整联蛋白基因的表达对ＴＧＦ－β１介导的ＥＭＴ很重要。此外，在整联蛋白β１启动子序列中的Smad和Smad结合元件（ＳＢＥ）和ＴＧＦ－β１诱导的整联蛋白基因的表达有关。在体内研究也表明了在肾纤维化中整联蛋白β１的上调。在鼠模型和人样本中有整联蛋白β１和β１与ＳＭＡ的共表达。此外，整联蛋白β１信号的阻断减少了ＵＵＯ诱导的肾纤维化。[5]

３.３TGF-β1/Smads信号转导通路与肾间质纤维化

通过检测单侧输尿管梗阻( UUO) 大鼠肾脏组织转化生长因子-β1( TGF-β1) 和Smad3 的表达，探讨TGF-β1 /Smad3信号通路在肾间质纤维化( RIF) 中的作用。( 1) 病理学检查显示，肾小管上皮细胞萎缩，胶原纤维化形成，弥散性单核细胞、淋巴细胞浸润，RIF 指数显著增高，梗阻时间越长，RIF 指数越高; ( 2) 肾脏组织Smad3 蛋白及其mRNA 表达均增高，梗阻时间越长，表达水平越高; ( 3) 肾脏组织TGF-β1、Col-Ⅳ和FN 的蛋白表达均增高，梗阻时间越长，表达水平越高。结论是UUO 所致RIF 大鼠肾脏组织TGF-β1及Smad3 表达均显著升高，梗阻时间越长，表达水平越高，RIF 程度越重。TGF-β1 /Smad3 信号通路可能参与了RIF 的发生发展。[11]

UUO模型大鼠建模后第14 天可出现显著的肾间质纤维化; 建模早期肾间质中α-SMA