Rho激酶系统与慢性肾脏疾病的研究进展

吴甘霖

(湖北科技学院临床医学院，湖北 咸宁 437100)

1 Rho/Rock的结构、分布、活性调节、生理功能及抑制剂

G蛋白是细胞信号转导通路中最为经典的信号分子，包含两类：一类是与膜受体耦合的异三聚体G蛋白；另一类称为小G蛋白，分子量在20～30 kD间，根据序列同源性相近程度又分为Ras、Rab、Rho、Arf和Ran 5个亚家族。RhoA是目前研究最广泛的Rho下游信号分子，Rock又为RhoA作用的下游靶分子，目前已知的Rock分为RockⅠ 和RockⅡ，RockⅠ主要存在于心脏、肺、骨胳肌、肾脏等组织；RockⅡ主要存在于中枢神经系统。

RhoA以分子开关的形式调节细胞信号转导途径，与GTP结合后呈活化状态并发生膜转位，作用于其下游靶蛋白发挥作用。Rock接受RhoA传递的活化信号，作用于肌球蛋白磷酸酶上的目标亚单位(MYPT1)来增加胞浆内肌球蛋白轻链(MLC)的磷酸化[1]，肌动-肌球蛋白交联增加。对于平滑肌细胞MLC磷酸化水平直接决定细胞的收缩功能,对于非平滑肌细胞则主要参与肌动蛋白微丝骨架的聚合。Rho /Rock 信号通路通过级联的磷酸化/脱磷酸化反应控制细胞骨架的聚合,影响细胞的生物学行为，比如细胞和细胞之间或者和胞外基质之间的粘附、细胞迁移运动[2]、细胞的表型转化等。

2 Rock在多种慢性肾脏疾病中的研究

2.1 5/6肾切除和单侧输尿管结扎模型

Kanda等[3]利用5/6 肾切除的大鼠来研究Rho/Rho 激酶通路的作用，结果发现fasudil 治疗没有使血压降低,但减少蛋白尿排泄,改善肾小球和肾小管间质损伤,减轻细胞增生和肾组织巨噬细胞浸润。由此提示Rho/Rho 激酶通路参与了高血压肾小球硬化的进展，抑制Rho激酶具有非血流动力学的肾保护作用。N Sugano等[4]的研究证实，采用T亚型钙通道阻滞剂可阻止5/6肾切除动物模型肾小管上皮细胞转分化和肾间质纤维化，其机制可能是下调Rho激酶活性。Nagato ya k等[5]发现，Rho激酶抑制剂Y-27632在大鼠单侧输尿管结扎模型中减轻了小管间质纤维化，而血压无明显变化，说明Rock参与了输尿管梗阻动物肾脏的损伤，Y-27632抑制输尿管梗阻动物模型大鼠肾间质纤维化的作用很可能与其抑制早期巨噬细胞等炎性细胞浸润、抑制成纤维细胞和中性粒细胞的趋化性有关。

2.2 高血压大鼠模型

在自发性高血压、DOCA盐性高血压、肾性高血压等多种高血压大鼠动物模型中，我们发现RhoA/Rock通路活性的增强。使用Rock抑制剂Y27632后可明显降低以上大鼠模型的血压，但是并没有影响正常血压大鼠的血压，因此RhoA/Rock通路可能参与了高血压疾病的发生发展。

Nishikimi T[6]等的研究发现，在Dahl 盐敏感高血压大鼠的肾脏损伤中Rho激酶通过TGF-β依赖的机制参与介导肾脏纤维化，TGF-β和胶原表达增加与Rho激酶基因表达增加有关；而且fasudil在没有降低血压的情况下减少了TGF-β及胶原的表达并且改善了肾脏损伤。

2.3 糖尿病动物模型

Rock激活时从细胞质转位至细胞膜，STZ糖尿病鼠肾皮质细胞膜Rock增加了1.8倍，表明Rock激活。Fangfang Peng等[7]研究法舒地尔(10mg/kg)治疗30d对STZ鼠的作用，发现其对血糖无影响，却降低蛋白尿和8-羟化脱氧鸟苷(8-OHDG)的水平，以及TGF-β和NADPH氧化酶亚单位NOX-4的mRNA的表达。

2.4 体外实验

体外实验研究[8]提示在肾小球系膜细胞及肾小管上皮细胞发生上皮细胞转分化过程中，Rho激酶均参与肌成纤维细胞的形成；对于接受机械应力刺激培养的肾脏足突细胞，Rho激酶通过调节细胞骨架的重组引起足突结构及细胞功能的改变，Y- 27632通过抑制Rho激酶活性使足突结构恢复并改善细胞功能。

3 Rock致肾脏损伤机制的研究

3.1 血流动力学作用机制

前文已经叙述RhoA/Rock通路与高血压疾病的发生发展密切相关。除了对系统血压的影响以外，调控肾小球血流量是肾脏病治疗干预的重要靶点。肾脏微循环是一个自我调节的独特、复杂的系统，涉及肾小球滤过率和肾血流量的调节。由于其肾前性及肾后系统中的血管扩张作用，Rho激酶抑制剂可以升高肾小球血流量和肾小球滤过率。

3.2 非血流动力学作用机制

炎性细胞的迁移、浸润、增殖、系膜基质增生、肾脏固有细胞的转分化等病理过程是许多慢性肾脏疾病共同的发病机制，而Rho/Rock系统在细胞粘附、迁移、增殖和肾小管上皮细胞转分化中具有重要意义。

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3.2.1 Rock对细胞迁移的影响

在对Rock抑制剂Y-27632动力学机制研究中[9]发现，白细胞整合素LFA-1与ICAM-1介导T细胞粘附的发生依赖于Rock调节肌动球蛋白骨架的动态变化。Rock分布在T细胞尾部与F-actin共定位，Rock的活性是尾部的分离所必需的。Y-27632影响原有成熟粘着斑的运动并抑制新粘着斑的形成，成熟的粘着斑可能在细胞的迁移机制中起“刹车”作用，所以在Rock的作用被抑制后，细胞移动轨迹更直更快。

肌球蛋白Ⅱ产生的收缩力为细胞的迁移提供动力，并维持细胞形态，介导细胞信号转导。Beningo等[10]在加入肌球蛋白Ⅱ的特异性抑制剂blebbistain后，发现收缩力的产生主要依赖肌球蛋白Ⅱ的功能， Rho 信号传导途径活化后通过增加MLC磷酸化水平，调节肌球蛋白Ⅱ的活性。抑制Rock的活性后细胞的收缩力在很大程度上被抑制，所以肌球蛋白Ⅱ和Rock是细胞产生收缩力所必需的。

3.2.2 Rock对细胞增殖的影响

在自发性高血压大鼠不全切除模型的肾组织中Rock活性增强，fasudil治疗后Rock 的活性降低，肾小球和肾小管损伤指数明显改善，巨噬细胞的迁移和增殖现象明显受到抑制，其机制是通过抑制Rho的活性增加细胞周期抑制蛋白p27kip1的表达，从而抑制多种细胞的增殖。对NIH3T3成纤维细胞进行的研究发现[11]，Rho激酶的激活可升高CyclinD1 、p21Cip1、Cyclin A以及降低p27蛋白水平，进而促进细胞周期进程。

3.2.3 Rho/Rock对细胞极性、形态的影响

细胞极性是指细胞中某些胞质成分不是均等地分布，而是按一定空间顺序形成细胞成分的不同浓度梯度。Rock活化后使肌动蛋白微丝骨架特异性组装，并导致某些胞内蛋白质的重新分布，进而影响细胞的极性。Aldo Ferrari 等[12]的研究表明Rho信号通路参与了细胞极性的调控，他们发现Rock介导的收缩性、紧密连接和通道促成了小管上皮细胞向顶端的转变及细胞极性的变化；Katalin Szaszi等[13]证明肾小管上皮细胞去极化导致Rho/Rock介导的肌球蛋白轻链磷酸化。用Rock 的抑制剂Y-27632 处理HT1080 细胞,观察对其形态的影响。加入抑制剂前，细胞极化形态明显，细胞膜富含肌动蛋白束皱褶在前端,可收缩的尾部在另一端，MLC集中分布在细胞前端膜皱褶处。Y-27632处理后的HT1080细胞呈镰刀形，伪足富含F-actin，MLC在伪足、胞浆中、细胞膜皱褶处都有分布。

3.2.4 Rho/Rock对细胞转分化的影响

Rho/Rock可通过对细胞骨架蛋白的作用和相关信号通路的激活参与肾小管上皮细胞转分化。因为Rho/Rock在细胞骨架重构和SMA启动子活化中是不可缺少的，细胞骨架重构和a-SMA表达都是肌成纤维细胞(myofibroblast，MFb)表型特点。干预实验亦发现Rock抑制剂可以消除TGF-β诱导的该上皮细胞向MFb转变，因此Rho在TGF-β诱导肾小管上皮细胞转变为MFb的过程中可能起核心作用。

综上所述，Rho/Rock信号途径在各种慢性肾脏病的发病中发挥了重要的作用，深入研究该信号通路的功能将有助于阐明相关肾脏疾病的发病机制，有助于慢性肾脏疾病的防治。

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