肾小管上皮细胞表型转化与糖尿病肾病

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肾小管上皮细胞表型转化与糖尿病肾病

李能娟李红

【摘要】肾小管病变及肾问质纤维化在糖尿病肾病中的重要作用逐渐被认识，其中肾小管上皮细胞向间充质细胞转化（ＥＭＴ）可能是其发挥作用的关键环节，与肾间质纤维化的程度相平行。在糖尿病肾病中引发ＥＭＴ的因素主要有高血糖、晚期糖基化终末产物、蛋白尿、血管紧张素Ⅱ、结缔组织生长因子等。

【关键词】糖尿病。肾病；上皮细胞向间充质细胞转化；肾间质纤维化

Ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ－ｔｏ－ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉａｂｅｔｉｃｎｅｐｈｒｏｐａｔｈｙⅡⅣｅ略扣ｎ，１１舶愕．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎ—ｄｏｃｎ加ｌｏｇｙ，ＴｈｅＦｉｒｓｔＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＭｅｄｉｃｉｎｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１０００３，Ｃｈ／ｎａ

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｒｅ耐ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｆｉｂｒｏｓｉｓｐｌａｙｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｄｉａｂｅｔｉｃｎｅｐｈｒｏｐａｔｈｙ，ａｎｄｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ－ｔｏ－ｍｅ￥一ｅｎｃｈｙｍａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ（ＥＭＴ）ｍａｙｂｅｔｈｅｋｅｙｓｔｅｐ．Ｈｙｐｅｒｇｌｙｃｅｍｉａ，ａｄｖａｎｃｅｄｇｌｙｃａｆｉｏｎｅｎｄｐｒｏｄｕｃｔｓ（ＡＧＥｓ），ａｎ·ｇｉｏｔｅｎｓｉｎ１Ｉ，ａｌｂｕｍｉｎｕｒｉａ，ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｅｔｉｓｓｕｅｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒａｎｄｏｎ，ｍａｙｔｈｅｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓｏｆＥＭＴｉｎｄｉａｂｅｔｉｃｎｅｐｈｒｏｐａｔｈｙ．

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ｄｉａｂｅｔｉｃｎｅｐｈｒｏｐａｔｈｙ；Ｅｐｉｔｈｅｆｉａｌ－ｔｏ－ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；Ｒｅｎａｌｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｆｉｂｒｏｓｉｓ

（ＩｎｔｅｒｎＪＥｎｄｏｃｎｎｏＺＭｅｔａｂ，２００６，２６：２７７—２７９）

糖尿病肾病（ＤＮ）是糖尿病最为常见的慢性微血管并发症之一。在美、日和欧洲等发达国家和地区ＤＮ已成为终末期肾脏疾病的首位病因（约占３５％），在我国这一比例也逐年上升。该病的发病机制迄今尚未完全阐明，既往认为ＤＮ的早期病变部位在肾小球，近年来的研究发现肾小管病变无论从发病时间或发病机制看均有其独立性，并且肾小管病变及肾间质纤维化的程度与肾功能的相关性比肾小球硬化与肾功能的相关性更为密切，故小管间质纤维化的发生机制越来越受到人们重视。间质纤维化受很多因素的影响，肾小管上皮细胞向问充质细胞转化（ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ—ｔｏ—ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，ＥＭＴ）可能在肾间质纤维化中起重要作用【１Ｊ。本文主要讨论ＥＭＴ及ＤＮ中发生ＥＭＴ的可能机制。

１肾小管上皮细胞表型转化的概念

表型转化（ｐｈｅｎｏｔｙｐｅｔｒａｎｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）指某种细胞在环境改变时失去其特定的表型特征而获得另一种表型特征。一般情况下，起源于间充质的细胞才具有转化的潜能。肾小管上皮细胞正常情况下表达上皮细胞的标志蛋白——角蛋白（ＣＫ），不表达问质细胞的标志蛋白——波形蛋白（Ｖｉｍ）及ａ一平滑肌肌动蛋白（小ＳＭＡ），但在病理状态下，肾小管上皮细胞具有向间质细胞转化的能力。这种肾小管上皮细胞在病理条件下失去上皮细胞的特性而获得肌成纤维细胞的特性，转化为问质肌成纤维细胞的过程称为ＥＭＴ。有学者发现，肾小管间质区的成纤维细胞约

作者单位：３１０００３杭州，浙江大学医学院附属第一医院内分泌科４２％来源于肾小管上皮细胞，另有２７％来源于骨髓组织１２Ｊ。表明在一些致病因素的作用下，肾小管上皮细胞可以转化为间质成纤维细胞或肌成纤维细胞，而后者作为组织纤维化的效应细胞，直接参与纤维化的过程。目前关于肾间质纤维化中小管上皮细胞表型变化的现象，命名还很不一致。

２ＥＭＴ发生的主要过程

Ｌｉｕ等Ｌ３ｊ研究表明，该转化过程包括以下４个关键步骤：（１）肾小管上皮细胞间黏附丢失。（２）从头合成的ａ．ＳＭＡ的表达和肌动蛋白的重新组成。（３）肾小管基底膜的破坏。（４）细胞的移动和浸润增加。这４个步骤是小管上皮细胞转变为肌成纤维细胞的关键。正常状态下肾小管上皮细胞通过细胞间黏附机制紧密连接在一起，Ｅ．钙黏蛋白是组成肾小管上皮细胞间紧密连接的重要成分，在保持细胞完整性和极性中起重要作用。转化生长因子（－Ｉ＿｛Ｇ下）．岛诱导的ＥＭＴ最早改变就是抑制Ｅ．钙黏蛋白表达，肾小管上皮细胞表型转化发生的基本步骤之一，就是细胞间紧密连接的破坏，上皮细胞丧失黏附特性，从基底膜上脱落下来，胞浆内细胞骨架重排，表达新的表型如ａ．ＳＭＡ，胞浆内肌丝也从上皮型的ＣＫ转变为间质细胞的Ｖｉｍ。这些变化可能为细胞迁移、侵袭、收缩能力的增强提供了形态学基础。由于肾小管上皮细胞与间质肌成纤维细胞被肾小管基底膜分开，因此必须破坏肾小管基底膜，转化后的肾小管上皮细胞才能迁移到问质。实验证实伴随ＥＭＴ的发生，可破坏基底膜的酶——基质金属蛋白酶（ＭＭＰ）一２和ＭＭＰ．９表达增加，随后转化后的细胞通过受损的基底膜进入间质区。获得侵袭能力并最终迁移到小管

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旁间质区是转化后的细胞必须经历的过程ＨＪ。

但有研究表明晚期糖基化终末产物（ＡＧＥｓ）诱

导的ＥＭＴ最先改变的是ａ．ＳＭＡｍＲＮＡ，比Ｅ．钙黏蛋白的丢失要早２０多个小时ｂｊ。这种不同还有待进

一步研究。

３ＥＭＴ的发生机制

关于肾小管上皮细胞表型转化的机制目前尚不

十分清楚。其机制可能如下。

３．１间充质细胞决定基因的激活在病理条件下，某些间充质细胞决定基因如成纤维细胞特异蛋白一１

（ＦＳＰ．１）基因、ｖ．ｓｒｃ、ｖ．ｒｏｓ、ｖ．ｍｏｓ、ｃ—ｆｏｓ基因被激活，则

上皮细胞基因如Ｅ一钙黏蛋白基因关闭，不表达上皮

细胞标志物ＣＫ，转而表达问充质细胞标志物Ｖｉｍ，发生上皮细胞表型转化∞Ｊ。

３．２细胞因子及代谢产物的作用两者参与了上

皮细胞表型转化的发生，并可能是表型转化发生的重要机制。如ＴＧＦ舨碱性成纤维细胞生长因子（ｂＦＧＦ）、表皮生长因子（ＥＧＦ）、ＭＭＰ．２、ＭＭＰ．９、结缔组织生长因子（ＣＴＧＦ）、白细胞介素（ＩＬ）．１等。目前对于细胞因子参与表型转化的研究颇多，其中对ＴＧＦ．Ｂ的研究最多，且被认为是最重要的诱导上皮细胞表型转化的细胞因子，其他细胞因子是通过调节ＴＧＦ—Ｊ３的生成来发挥影响上皮细胞表型转化作用的。Ｆａｎ等１７ｊ研究了Ｔ６Ｆ－ｐ作用于鼠肾小管上皮细胞的效果，发现随着ＴＧＦ．｜３剂量增加，肾小管上皮细胞表达ａ．ＳＭＡ细胞的百分比增加，而表达上皮细胞黏附分子Ｅ一钙黏蛋白的细胞在ＴＧＦ．Ｂ浓度为５０弘ｇ／嘴养液中培养６ｄ后完全消失；还发现Ⅱ，１呈剂量依赖性的诱导上皮细胞转分化的发生，使用ＩＬ．１抗体和ＴＧＦ．Ｂ抗体能抑制上皮细胞转分化出现，因此认为ＩＬｌ可诱导上皮细胞表型转化，且依赖于ＴＧＦ．岛。ＴＧＦ一岛通过Ｓｍａｄ依赖与非Ｓｍａｄ依赖途径诱导ＥＭＴ［８］。非Ｓｍａｄ依赖的信号转导途径包括丝裂原活化蛋白激酶（ＭＡＰＫ）一ｐ３８、Ｒｈｏ、Ｒｈｏ相关丝氨酸一苏氨酸蛋白激酶（ＲＯＣＫ）等。其中重要的一条通路就是ＭＡＰＫ信号转导通路，包括细胞外信号调节激酶（ＥＲＫ）、ｃ—Ｊｕｎ氨基末端激酶／应激激活蛋白激酶（ＪＮＫ／ｓＡＰＫ）、ｐ３８ＭＡＰＫ。ｒＩ℃Ｆ—Ｂ】可激活这３种酶，其中ＥＲＫ途径与ＥＭＴ有关，是ＭＡＰＫ信号转导通路的经典途径。但目前认为在ＥＭＴ中最重要的信号转导途径是ＴＧＦ一岛一Ｓｍａｄｓ途径。

３．３基质胶原成分的作用Ｚｅｉｓｂｅｒｇ等旧Ｊ观察到胶

原的成分和装配调节转分化的发生。Ⅳ型胶原是基

底膜的重要组成成分，它能维持近端小管上皮细胞

的上皮细胞表型，而工型胶原可促进上皮细胞向问充质细胞表型转化。Ⅳ型胶原的原体由胶原的ａ多肽链ｃ端的ＮＣｌ区调节，重组的ａｌＮＣｌ区能抑制Ⅳ型胶原装配，致基底膜结构的破坏，重组的ｃｄＮＣｌ区能诱导小管上皮细胞出现类似纤维细胞的形态变化，并使近端肾小管上皮细胞产生更多的ＴＧＦ．Ｇ，而ＴＧＦ－口又能促进表型转化。该研究还报道用含工型胶原的培养液或用可溶性的ａｌＮＣｌ区破坏肾小管的基底膜可以促进小管细胞转化；相反，用含Ⅳ型胶原的培养液则能稳定上皮细胞表型。

４糖尿病发生ＥＭＴ的可能相关因素

ＤＮ的发生是诸多因素综合作用的结果，研究认为ＥＭＴ是肾小管间质纤维化发生、发展的始动因素之一。在１型糖尿病并发肾病患者的肾组织活检中也发现ＥＭＴ，完整小管上皮细胞的ＳＭＡ免疫染色提示，形态改变之前的早期表型转化过程表现为间质细胞标记物的表达ｕ０Ｉ。表明糖尿病时许多代谢因素及细胞因子等的改变参与ＥＭＴ。

４．１ＡＧＥｓ目前ＡＧＥｓ对肾小管间质纤维化作用的具体机制还不完全清楚。Ｏｌｄｆｉｅｌｄ等【１０Ｊ对体外培养的大鼠近曲小管上皮细胞（ＮＲＫ５２Ｅ）进行观察，发现ＡＧＥｓ可以诱导ＥＭＴ的发生，并且呈剂量及时问依赖关系。６ｄ后约有７５％近端肾小管表达Ｑ．ＳＭＡ，且ａ—ＳＭＡ蛋白合成增加，高浓度的ＡＧＥｓ可使Ｑ．ＳＭＡ蛋白合成增加２倍以上。ＡＧＥｓ的这种作用可以被ＡＧＥｓ受体（ＲＡＧＥ）抗体或ＴＧＦ．８抗体阻断，说明它的这种作用是由ＡＧＥｓ与ＲＡＧＥ结合后激活ＴＧＦ－ｐ。所介导的。体内研究得到同样的结果，在ＳＴＺ诱导的糖尿病大鼠，用ＡＧＥｓ的抑制物（ＡＬＴ７１１）可以使细胞表型转化减弱，同时伴有小管区ＡＧＥｓ和ＴＧＦ．岛表达的减少。ＡＬＴ７１１不能使ａ．ＳＭＡ及ＴＧＦ一岛的表达完全受抑制，说明还存在其他的机制参与ＥｌＶｌＴ。如ＡＧＥｓ还可以通过ＲＡＧＥ激活ＭＡＰＫ激酶（ＭＥＫ）１．ＥＲＫｌ／２途径诱导ＥＭＴ，不依赖ＴＧＦ．岛作用［５］５。

４．２血管紧张素一Ⅱ（ＡｎｇⅡ）作为肾素一血管紧张素系统中最主要的血管活性肽，通过Ａｎｇ１１１型受体（ＡＴｌＲ）在肾间质纤维化中发挥关键作用。ＡｎｇⅡ除了血流动力学作用和促进细胞生长外，还可以直接作用于肾问质纤维化的主要效应细胞——肾间质成纤维细胞及肾小管上皮细胞。在ＴＧＦ—Ｂ】诱导肾小管上皮细胞发生表型转化过程中，Ａｎ９１Ｉ显示了强大的促进作用ｕ１｜。仅仅以浓度为１０“ｍｏＬ／Ｌ的ＡｎｇⅡ并不能诱导ＥＭＴ，提示它并不是ＥＭＴ的诱发因子。但是，在培养的肾小管上皮细胞中同时加入ＡｎｇＩＩ和ＴＧＦ．岛，则发现ＴＧＦ一口】诱导ＥＭＴ的作用显著增强。可见，血ｇⅡ可以协同ＴＧＦ－ｐ１共同调节ＥＭＴ。更重要的是，Ａｎ９１Ｉ还是一种促生长因子，它可以直接作用于间质成纤维细胞促使其增生。用血管紧张素转换酶抑制剂或ＡＴｌＲ拮抗剂降低肾小管上皮细胞ＴＧＦ．ｐ】的表达，减少ＥＣＭ的产生和核因子一ＫＢ的激活，并抑制成纤维细胞的增殖，阻止其向

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