PKC-β在糖尿病肾病中的作用*

杨婷婷 扬翼 朱圣炜 潘晓燕

(1.嘉兴学院医学院临床医学系2013级；2.嘉兴学院医学院病理学教研室，浙江 嘉兴 314001)

综 述

PKC-β在糖尿病肾病中的作用*

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(1.嘉兴学院医学院临床医学系2013级；2.嘉兴学院医学院病理学教研室，浙江 嘉兴 314001)

本文全面综述了蛋白激酶C-β(Protein kinase C-β，PKC-β)Ⅰ和Ⅱ两种亚型的分子特点和功能，PKC-β在糖尿病肾病的发生及发展过程中所起的作用，以及糖代谢改变、血流动力学异常、血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β，TGF-β1)等因素对PKC-β的表达的影响。

PKC-βⅠ；PKC-βⅡ；糖尿病肾病

据世界卫生组织(World health organization，WTO)估计，全球目前有超过1.5亿糖尿病患者，到2025年将增加1倍，总数可达到3亿多，其中发展中国家将呈暴发性增加，目前我国已有9200万糖尿病患者[1]。面对如此大的患病基数，加上病人饮食运动自我保健就医意识缺乏，同时由于糖尿病自身疾病和其引起的严重的并发症不同，目前我国糖尿病的治疗情况不容乐观。近年来发现，糖尿病引起的肾脏病变是糖尿病患者的致死、致残的主要原因，其中最具有特征性的病变主要是糖尿病肾小球硬化症，即糖尿病肾病(Diabetic nephropathy，DN)，它是糖尿病患者最重要的微血管慢性并发症之一，也是1型糖尿病-胰岛素依赖型糖尿病(Insulin dependent diabetes mellitus，IDDM)-患者的主要死因。据统计，DN在1型糖尿病中的患病率约为33%～40%，2型糖尿病中的患病率约为20%～25%。

1 PKC-β的特点、结构、分布

蛋白激酶C家族有3种，包括至少12种亚型。该蛋白家族通过各种底物蛋白磷酸化，参与细胞因子和激素等细胞内信号转导、离子通道调节、基因表达调控等多种重要过程。Ca2+和甘油二酯(Diacylglycerol，DG)的结合可协调活化PKC。PKC-β是其经典类型，包括PKC-βⅠ和PKC-βⅡ2种亚型，两者均由PRKCB1基因编码，是PRKCB1基因选择性剪接产生的两种不同的多肽，且二者的基因组成只有羧基末端的50个氨基酸成分不同[2]。

PKC-βⅠ的氨基数量为671，分子量为76790；而PKC-βⅡ的氨基数量为673，分子量为76933，两者的人染色体定位都在第16号染色体上，且激活剂都为磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine，PS)、Ca2+、二脂酰甘油(Diacylglycerol，DAG)、非饱和脂肪酸(Unsaturated fatty acid，FFA)[3]。PKC-βⅠ和PKC-βⅡ在DAG上的结合位点氨基酸序列相同，为SPTFCDHCGSLLYGLIHQGMKCDTCMMNVHKRCVMNVPSLCGTD；假性底物区氨基酸序列均为PSEGEESTVRFARKGALRQKNVHEVKNHKFTARFFKQPTF；ATP结合位点氨基酸序列均为LGKGSFGKVMLSERKGTDELYAVKILKKD；磷酰基转移位点氨基酸序列为LKLDNVMLDSEGHIKIADFGMCKENIWDGV[3]。

经典型PKC有调节和催化两种功能区，其中调节区包含C1、C2区，C1区为二油(Diacylglycerol，DAG)区，C2为Ca结合区；而催化区含C3、C4区，其中C3区为ATP结合区，C4区为底物结合区。

PKC-β巨噬细胞、平滑肌细胞、内皮细胞及系膜细胞等多种类型的细胞中都有表达[4]，且随机体不同的病理生理状况，其表达与定位也相应变化，如去甲肾上腺素刺激心肌细胞受体后，PKC-βⅠ和PKC-βⅡ的位置发生变化，PKC-βⅠ从胞质可溶部分转向至胞核上，同时PKC-βⅡ从核外纤维结构转位核膜和核内。而且PKC-βⅠ参与细胞增殖、分化、凋亡、血管生成等多种信号传导过程，如PKC-β可诱导心钠素(Atrial natriuretic factor，ANF)基因表达[3]。

2 PKC-β的激活与信号通路

新合成的PKC-βⅠ是一条跨细胞膜的单多肽链，在蛋白激酶1(Phosphoinositide-dependent protein kinase 1，PDK-1)的作用下，经A-loop磷酸化、自体磷酸化、折叠，使PKC-βⅠ的稳定性提高，再经进一步磷酸化折叠成假底物以相对稳定的结构从细胞膜转移到细胞质中，在钙离子、DAG、佛波酯等第二信使作用下完成假底物脂质溶解并向细胞膜转位并活化。在正常情况下，活化PKC-βⅠ很快被其磷酸酯酶如PHLPP去磷酸化并促进其最终活化[5]。

3 PKC-β在糖尿病肾病中的改变

在糖尿病肾病(Diabetic nephropathy，DN)的发生发展中，蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)信号转导途径的异常为其重要的发病原因之一。免疫组化实验结果表明，正常肾小球细胞中PKC-α，PKC-βⅠ和PKC-βⅡ均有表达；早期及临床糖尿病肾病患者肾小球中PKC-α和PKC-Ⅰ表达均明显增强，而PKC-βⅡ表达明显减弱[6]。同时有文献报道PKC亚基表达增加与其持续的激活状态有关，PKC-α和PKC-βⅠ的活性在糖尿病肾病状态下增加，同时正反馈于糖尿病肾病的发病情况。

3.1 糖代谢异常、血流动力学变化

糖代谢异常，通过糖酵解从头合成途径使DAG的合成增加，直接激活DAG-PKC通路使得PKC表达增加；也可激活多元醇通路从头合成DAG，使PKC由细胞质向细胞膜转移量增加，同时多元醇通路的限速酶能增加PKC表达。肾血流动力学的改变可以引起肾小球动脉肌源性反应，牵拉系膜细胞从而促进PKC的活化，同时由于肾素-血管紧张素系统的激活，血管紧张素Ⅱ(AngiotensinⅡ，AngⅡ)增高，可以使藕连的异三聚体G蛋白与酪氨酸激酶TK激活，并进一步产生DAG促进PKC的活化[7]。以上这些通路在糖尿病状态下，均可促进DAG-PKC通路的活化，从而导致微血管并发症的发生[8]。此外，脂代谢异常可以使组织和细胞中脂肪酸及其酯(包括DAG)聚集，导致组织中DAG水平升高，促进PKC-β活化[9]。

3.2 血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β，TGF-β1)

血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和转化生长因子-βⅠ(Transforming growth factor-β，TGF-βⅠ)是DN重要的发病因子，VEGF可以促进DN肾小球细胞外基质(extracellular matrixc，ECM)的沉积，而TGF-β1通过血管内皮细胞通透性的改变参与患者体内蛋白尿的形成。糖尿病患者PKC活性的增加，可以促进细胞内的TGF-β1、VEGF的产生和表达的增加。有研究证实，在糖尿病患者中，PKC-βⅠ表达与TGF-β1的表达呈正相关[6]，TGF-β1可以诱导足细胞凋亡，引起肾脏肥大和纤维化。

3.3 PKC调节细胞游离钙的浓度对DN患者的影响

有研究发现PKC通过调节细胞质中游离钙的浓度，使肾小球收缩功能发生变化导致肾小球系膜细胞兴奋-收缩耦联[10-11]。然而PKC引起的钙离子与系膜细胞之间是否存在进一步的反馈机制目前尚无明确研究。

4 临床应用

糖尿病肾病是糖尿病危害性最大的慢性并发症之一，其发病机制很复杂。在各型糖尿病中，高血糖是导致DN发生的一个重要原因，长期高血糖环境可诱导产生PKC信号[12]，且其所诱导的氧化应激(Oxidative stress)，如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamideadeninedinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶促进DN发生[13]。而PKC-β抑制剂可能通过抑制肾组织巨噬细胞浸润[14]，调节肾脏血管内皮生长因子(VEGF)和转化生长因子-β1(TGF-β1)[15]，以及通过降低肾小球基膜的厚度和减少微量白蛋白尿来对糖尿病患者肾脏起保护作用[16]。如PKC-β抑制剂LY333531[14]，大量研究发现PKC-β抑制剂LY333531对糖尿病肾脏NADPH与超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)有影响。具体机制为：通过抑制糖尿病肾脏NADPH氧化酶的活化与表达以及促进Cu/Zn-SOD的表达恢复SOD活性，来减少早期糖尿病肾脏的氧化损伤，从而发挥其保护肾脏作用[13]。不仅如此，LY333531还能降低血糖，减少AER、VEGF、MIF的排泄，减少DM大鼠肾小球细胞数及ECM，发挥保护肾脏的作用。

5 结语

糖代谢异常、血流动力学变化、脂代谢异常等改变可以使得PKC-β活性增加，同时引起肾素血管紧张素系统的激活，促进TGF-β1和VEGF的表达，两者在多个环节上参与糖尿病肾病的发生,最终引起糖尿病肾病的发生[16]。PKC-β抑制剂可通过减少早期糖尿病肾脏的氧化损伤、降低血糖、抑制VEGF及TGF-β1的表达等起到保护肾脏的作用。故使用PKC-β抑制剂治疗糖尿病肾病很可能是将来糖尿病肾病治疗方法的研究热点。

1 Yang W, Lu J, Weng J, et al. Prevalence of diabetes among men and women in China[J]. New Eng J Med, 2010, 362(25): 1090-1011.

2 冯瑞娥, 陈杰, 崔全才,等. PKCβ1和PKCβ2在早期胃癌中的表达[J]. 世界华人消化杂志, 2003, 11(9): 1286-1289.

3 何志巍, 姚开泰. 蛋白激酶C同工酶分子结构及功能研究进展[J]. 生理科学进展, 1998, 29(4): 307-313.

4 Geraldes P, King G L. Activation of protein kinase C isoforms and its impact on diabetic complications[J]. Circ Res, 2010, 106(8): 1319-1331.

5 沃冠群, 姚源璋. PKCα、PKCβⅠ与早期糖尿病肾病关系[J]. 现代中西医结合杂志, 2013, 22(1): 106-108.

6 姚丽君, 王剑青, 毛艳, 等. 蛋白激酶C-α、蛋白激酶C-βⅠ和蛋白激酶C-βⅡ在糖尿病肾病患者肾小球中的表达及其意义[J]. 临床内科杂志, 2007, 24(7): 464-466.

7 Mccarty MF. A central role for protein kinase C overactivity in diabetic glomerulosclerosis: implications for prevention with antioxidants, fish oil, and ACE inhibitors[J]. Medi Hyp, 1998, 50(2): 155-165.

8 Meier M, King GL. Protein kinase C activation and its pharmacological inhibition in vascular disease.[J]. Vasc Med, 2000, 5(3):173-185.

9 Kim W, Khan NA, Mcmurray DN, et al. Regulatory activity of polyunsaturated fatty acids in T-cell signaling[J]. Prog Lipid Res, 2010, 49(3): 250-261.

10黄颂敏, 张海燕, 徐勇,等. 蛋白激酶介导的系膜细胞内钙变化在早期糖尿病鼠肾小球高滤过中的作用[J]. 中华糖尿病杂志, 2003, 11(2): 114-117.

11Kreisberg JI, Karnovsky MJ. Glomerular cells in culture[J]. Kidney Int, 1983, 23(3): 439-443.

12伍婷婷, 曾吉, 张百芳,等. 蛋白激酶C-β抑制剂LY333531对1型糖尿病大鼠肾功能的影响[J]. 微循环学杂志, 2015, 25(3): 13-16.

13高霞, 叶凤, 周赤燕,等. PKC-β抑制剂LY333531对糖尿病肾脏NADPH氧化酶与SOD蛋白表达的影响[J]. 首都医科大学学报, 2011, 32(3): 392-396.

14林辉, 吴永贵, 赵珉,等. PKCβ抑制剂LY333531对大鼠糖尿病模型肾脏巨噬细胞浸润的影响[J]. 现代免疫学, 2004, 24(6): 503-506.

15邹敏书, 余健, 聂国明,等. 蛋白激酶Cβ抑制剂LY333531对糖尿病大鼠肾脏血管内皮生长因子和巨噬细胞移动抑制因子表达的影响[J]. 中华实用儿科临床杂志, 2007, 22(8): 587-588.

16姚丽君, 王剑青, 邓安国,等. 蛋白激酶C-βⅠ，βⅡ在糖尿病肾病小鼠肾组织中的分布、表达及替米沙坦对其影响[J]. 中华医学杂志, 2007, 87(28): 1991-1995.

Role of PKC-β in diabetic nephropathy*

Yang Ting-ting1, Yang Yi1, Zhu Sheng-wei1, Pan Xiao-yan2△

(1.Grade 2013, Department of Clinical Medicine, Jiaxing University School of Medicine; 2.Department of Pathology, Jiaxing University Medical College, Zhejiang Jiaxing 314001)

浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目(编号：2015R417002)

杨婷婷，女，临床医学专业2013级本科生，Email：15157313942@139.com。

△通讯作者：潘晓燕，女，副教授，主要从事天然产品的心血管保护作用，Email：jxpanxiaoyan@yeah.net。

2016-10-27)