细胞因子与肾间质纤维化相关性的研究进展

郑铁骑，邢翔飞

(1三峡大学医学院，湖北宜昌443000；2三峡大学人民医院)

细胞因子与肾间质纤维化相关性的研究进展

郑铁骑1，邢翔飞2

(1三峡大学医学院，湖北宜昌443000；2三峡大学人民医院)

在肾间质纤维化(RIF)过程中细胞因子具有重要作用，影响间充质细胞转分化的发生、细胞外基质的产生和积聚，如生长因子、炎性细胞因子、趋化因子。这些细胞因子相互作用形成细胞因子网络，共同影响RIF的发生、发展。对细胞因子网络在RIF的发生、发展过程中的调控作用及其相互关系进行分析，可为探讨RIF发病机制及治疗方法提供新思路。

肾间质纤维化；细胞因子；生长因子；炎性细胞因子；趋化因子；细胞外基质；间充质细胞转分化

肾间质纤维化(RIF)是慢性肾脏疾病(CKD)进行性发展的重要病理基础，涉及到肾小管上皮及间质的损伤、细胞因子和炎症介质的产生、炎性细胞的浸润、成纤维细胞的增殖、细胞外基质(ECM)的积聚等相互关联的过程。按病理进程可分为细胞损伤和激活、促纤维化形成的信号传递、纤维化形成及肾功能损害四个阶段，是各种慢性肾脏疾病发展为终末期肾衰竭(ESRD)的最终共同结果。在RIF进程中细胞因子发挥着重要的调控作用，既能促进纤维化形成，又有抑制纤维化的作用，甚至在RIF晚期参与肾组织修复。现将细胞因子与RIF相关性的研究进展综述如下。

1 生长因子

1.1 转化生长因子-β1(TGF-β1) TGF-β1是致纤维化细胞因子中最重要、最强效的细胞因子，TGF-β1通过正常的Smad途径及非经典的Smad途径(RhoA、ERK、p38 MAPK、JNK、Wnt/β-catenin等)，可发挥活化炎性细胞、介导炎症反应、促进肾小管上皮细胞向间充质细胞转分化(EMT)、刺激ECM过度合成和聚积，还可以通过介导多种细胞因子的致纤维化作用，多种途径共同促进RIF的发生。TGF-β1促进ECM成分(纤维连接蛋白、层粘连蛋白、蛋白多糖及胶原) 的合成，减少ECM降解酶合成及增加降解酶抑制剂的合成。TGF-β1能促进 ECM 受体-整合素的合成，增加细胞基质之间的相互作用，并刺激金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP)的表达，下调ECM降解，最终导致ECM合成和分解不平衡[1]。TGF-β1能够诱导上皮细胞分化，刺激成纤维细胞增殖并转分化为肌成纤维细胞。完全分化的肾小管上皮细胞失去上皮细胞特性，E-钙黏蛋白及细胞角蛋白表达降低，并获得间充质特性，表现为细胞形态改变、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)与胶原蛋白表达增加及迁移能力增强[2]。最新的证据表明，肾小管上皮细胞去极化和参与纤维化的基因表达可以驱动RIF，而不需要经历表达α-SMA完整的过渡到肌成纤维细胞[3]。TGF-β1在EMT进程中发挥重要作用。Xavier等[4]研究发现，特异性消耗内皮细胞TGF-β1可抑制EMT和减轻小鼠RIF症状。通过抑制TGF-β1的下游信号通路Rho/ROCK，可以有效降低肾脏炎症及纤维化的发生[5]。因此，抑制TGF-β1的表达或抑制其生物学活性，减少TGF-β1特异性受体的产生及阻断TGF-β1介导的信号通路成为目前治疗RIF的重要研究方向。

1.2 肝细胞生长因子(HGF) HGF是一种重要的抗纤维化因子，通过促进内皮细胞、上皮细胞的有丝分裂，诱导上皮细胞迁移，影响细胞增殖和分化，参与肾小管的修复与再生。HGF通过ERK-1/2途径阻断TGF-β1/Smad信号传导，减少成纤维细胞的活化，抑制由TGF-β1诱导的α-SMA和Ⅰ型胶原的表达，抑制ECM的过度积聚[6]。张彩云等[7]发现,持续的高糖刺激会降低人近曲小管上皮细胞的活性，加入一定量的外源性HGF可以减轻高糖刺激引起的细胞凋亡，增加上皮细胞增殖，同时可以通过抑制TGF-β的表达减轻RIF。Nakamura等[8]发现,高浓度的HGF通过激活HGF/c-Met信号通路，可减少脂多糖诱导的肾损伤，减少肾脏慢性炎症和RIF的发生。目前研究认为,在RIF过程中，TGF-β和HGF在调控肾小管上皮细胞增殖和凋亡以及在肾组织重新修复与肾纤维化的平衡关系中起着显著的作用。

1.3 血小板衍生生长因子(PDGF) PDGF能促进血管平滑肌细胞和单核细胞迁移、增殖，调节炎性细胞因子的释放，发挥重要的促纤维化作用。PDGF通过刺激TGF-β1、CTGF等细胞因子的表达促使肌成纤维细胞增生，增加ECM积聚并抑制其降解。血小板源生长因子C(PDGF-C)通过PDGF-α受体作用于人成纤维细胞和平滑肌细胞，PDGF-C可促进肾脏成纤维细胞分泌CCL2、CCL3等趋化因子，使各种炎症细胞向病变部位聚集，加重肾间质慢性炎症浸润及炎性细胞因子生成。而抗PDGF-C治疗能使CCL-2、CCL-5分别下降85%和75%，减少白细胞浸润和抑制炎症反应[9]。

1.4 结缔组织生长因子(CTGF) CTGF是一种促纤维化细胞因子，作为TGF-β1的下游信号介质协同TGF-β1促进 ECM沉积和EMT发生。TGF-β1可诱导多种细胞分泌CTGF，而CTGF又作用于相关细胞，参与TGF-β1对这些细胞的促增生和ECM合成作用[10]。CTGF可上调系膜细胞中纤维连接蛋白(FN)、Ⅰ型、Ⅳ型胶原及纤溶酶原激活物抑制因子的表达，能刺激成纤维细胞的活化和增殖，并诱导EMT[11]。CTGF能通过内皮细胞的整合素受体发挥其趋化作用，能促进多种ECM成分及纤维连接蛋白、层黏连蛋白的产生，抑制 ECM的降解。刘洋等[12]在成纤维细胞中检测出CTGF mRNA 的表达与炎症期相比明显升高，高表达的CTGF 可以促进细胞的迁徙、增殖以及基质产生，同时也促进纤维化。肾脏纤维化进程中CTGF的表达水平与TGF-β1、PDGF相一致，三者可能相互作用促进RIF。

1.5 血管内皮生长因子(VEGF) VEGF能特异性促进血管内皮细胞增殖，可通过影响血管生成及抗内皮细胞凋亡等作用加速RIF进程。VGEF的表达受多因素调控，TGF-β1、表皮生长因子(EGF)、PDGF等均可促进VEGF表达。周青等[13]证实，TGF-β1可通过Smad信号传导途径诱导肾小管上皮细胞合成VEGF，增加炎症细胞的浸润、加速EMT的发生和促进ECM的堆积。

2 炎性细胞因子

2.1 白细胞介素(IL) IL-1在RIF过程中能促进多种趋化因子的表达，提高 ICAM-1、VCAM-1和E-钙黏蛋白的表达水平，通过激活巨噬细胞和淋巴细胞产生更多的细胞因子和生长因子，促进 EMT 的发生，引起RIF。IL-1还能促进 ECM 积聚，刺激肌成纤维细胞增殖[14]。IL-6通过诱导细胞因子产生，合成急性期反应蛋白，促进细胞黏附分子表达，使炎性细胞聚集，诱导成纤维细胞的增殖及生长。IL-17是一种主要的促炎因子，IL-17A作为其重要代表，参与白细胞的动员、聚集和活化，通过促进内皮细胞和成纤维细胞分泌多种细胞因子和趋化因子参与细胞外基质重塑。IL-18是一种新型的促炎细胞因子，在炎症级联反应中居中心地位，可导致其他炎症因子如IL-1β、TNF-α的产生，并可上调 ICAM-1，参与肾脏的炎症反应过程，在体外研究中表明，IL-18以时间-剂量依赖性直接导致肾小管间质纤维化及肾小管上皮细胞凋亡[15]。IL-10被称为细胞因子合成抑制因子，能抑制多种细胞因子合成，可抑制活化的单核/巨噬细胞中前炎症因子如 IL-1、IL-6、TNF-α和趋化因子的合成，IL-10可能是通过抑制单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)的释放及减少肾间质炎性细胞浸润改善RIF[16]。

2.2 肿瘤坏死因子-α(TNF-α) TNF-α可上调 MCP-1、ICAM-1 和 VCAM-1 等细胞因子，还可以协同其他细胞因子如 ET-1、TGF-β1共同刺激肾间质成纤维细胞增殖和 ECM 沉积。TNF-α能够增加系膜细胞 IL-6 mRNA的表达，加速系膜细胞的增殖和ECM的合成[17]。肾损伤过程中，高糖刺激能增加TNF-α 的表达，促进肾小管上皮细胞合成FN和蛋白多糖，既促进肾间质炎性细胞因子的产生，又可刺激肾间质成纤维细胞的形成[18]。

3 趋化因子

趋化因子是细胞因子中最大的亚家族，趋化因子及其受体能驱使炎症细胞向损伤部位聚集，在炎症反应中发挥重要作用。RIF的炎症反应过程中，MCP-1/CCL2、CCL3等作为炎性细胞趋化因子能够特异性的趋化单核/巨噬细胞到达受损的肾组织，导致细胞因子持续活化和局部蛋白酶破坏基膜。MCP-1通过影响病变肾组织炎症反应，增加IL-8、活性氧(ROS)、NO和TGF-β1等促纤维化因素的产生，MCP-1可促进巨噬细胞分泌TGF-β1，增加胶原蛋白以及纤维连接蛋白的表达[19]。通过抑制MCP-1的受体CCR2，可降低CCL2、CCL3等趋化因子在肾脏的表达，改善RIF[20]。肾脏TGF-β1表达导致MCP-1生成增多，过量的MCP-1又可以募集活化的巨噬细胞加剧ECM的生成和积聚[21]。

4 其他

4.1 血管紧张素Ⅱ(AngⅡ) AngⅡ是一个促纤维化和促炎症反应的细胞因子，可以刺激肾小球系膜细胞分泌IL-6、TNF-α和MCP-1等炎性细胞因子，增加肾脏CTGF的表达及促进EMT发生，减低ECM的降解能力，还能增加TGF-β1-Smad2/3信号通路的激活，促使RIF[22]。AT1受体拮抗剂和血管紧张素转换酶抑制剂在体内和体外均有改善RIF的作用，进一步证实了Ang Ⅱ的促纤维化作用。

4.2 内皮素(ET-1) ET-1是一种强效的血管收缩剂，也是一种很重要的促纤维化因子，在各种肾损伤(肾小管坏死、间质炎症和肾纤维化)中发挥重要作用。ET-1能刺激TGF-β1的产生，上调肾间质成纤维细胞的Ⅰ型胶原、金属蛋白酶组织抑制物(TIMP-1)的基因表达，从而促进血管平滑肌及肾脏间质成纤维细胞增殖，ECM积聚，参与RIF的形成。ET-1增加ACE活性促进AngⅡ产生，AngⅡ可上调ET-1的表达。ET-1引起肾血管收缩、肾血流量下降，供血区域缺氧，增加HIF-1相关的下游因子表达及基质增生[23]。

4.3 干扰素-γ(IFN-γ) IFN-γ是经典的抗纤维化因子，重组 IFN-γ已用于多种纤维化疾病。IFN-γ通过调节成纤维细胞分泌 PDGF、细胞间黏附分子和血管细胞黏附分子等发挥抗纤维化作用。IFN-γ表达上调可减少肾间质Ⅰ型、Ⅳ型胶原生成，显著降低RIF程度。Giannopoulou等[24]发现，IFN-γ可以抑制TGF-β1的促纤维生成作用。在体外培养的人肾小管上皮细胞中加入IFN-γ可抑制TGF-β1诱导的活化α-SMA、纤维蛋白和纤溶酶原激活物抑制剂(PAI-1)表达，这一作用与IFN-γ启动ERK1/2和STAT3的持续活化有关。

RIF是多种细胞因子介导、多通道信号转导，以ECM过度沉积和成纤维细胞的活化及增殖为特征，导致肾组织结构破坏及功能逐渐丧失的病理过程。持续的慢性低度炎症、ROS的生成及高血糖刺激造成肾脏固有细胞损伤及转型，并释放各种细胞因子影响EMT的发生、ECM的产生和积聚，各种细胞因子相互作用形成细胞因子网络，共同影响RIF的发生发展。另外，HGF及IL-10等抗纤维化的细胞因子也在改善RIF及修复肾组织过程中发挥重要作用。深入认识细胞因子网络在RIF进程中的作用，了解相关细胞因子及其相关信号通路、抑制剂、受体等与RIF的联系，对于研究RIF的药物治疗及探索如何延缓RIF的病理进程具有重要意义。

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邢翔飞(E-mail: xingxfemail@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.06.038

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1002-266X(2017)06-0107-04

2016-08-18)