衔接蛋白p66Shc和内源性大麻素系统在CIH肾损伤中作用机制

刘涛 王美婷 王蓓

1山西医科大学，太原030001；2山西医科大学第二医院呼吸内科，太原030001

阻塞性睡眠呼吸暂停 (obstructive sleep apnea，OSA)是一种全身炎症性疾病，慢性间歇低氧 (chronic intermittent hypoxia，CIH)是其最典型的病理生理特点。国内外众多研究已证实其可引起全身炎症反应和氧化应激，最终导致全身多个靶器官的损伤，目前OSA已被公认为多种疾病的独立危险因素[1]。越来越多的证据表明，OSA会直接导致肾内缺氧，造成肾损伤，并激活肾素-血管紧张素系统[2]。在伴有夜间多尿及蛋白尿症状的未经治疗的OSA患者中，慢性肾脏病是其严重的后果之一[3]。Mavanur等[4]报道，间歇低氧通过刺激交感神经系统、内皮功能紊乱、氧化应激及炎症反应引起肾损伤。p66Shc是一种衔接蛋白，调节细胞对氧化应激的反应和寿命。近年的研究发现它的缺失增加了对氧化损伤的抵抗能力并提高了存活率，其广泛参与心脑血管疾病、糖尿病肾病、急性肾损伤等的发病过程。最新研究证实它可以调节体外肾小管细胞氧化应激下及体内肾脏缺血再灌注诱导的线粒体功能紊乱[5]。在氧化应激条件下，p66Shc被磷酸化转移到线粒体膜间隙后，结合并氧化细胞色素C，导致活性氧 (reactive oxygen species，ROS)过度产生和线粒体去极化[6]。内源性大麻素受体广泛分布于中枢神经和外周的各种组织器官，内源性和外源性大麻素物质通过受体介导，在免疫调节、心血管疾病发生、能量代谢等多方面发挥作用[7]。目前对于p66Shc及内源性大麻素系统 (endocannabinoid system，ECs)是否参与CIH导致的肾损伤及可能作用机制研究甚少，本文就上述问题作一综述，以期为OSA继发的肾损伤提供早期诊断和治疗的新思路。

1 CIH与肾损伤

CIH是正常氧和低氧交替出现的过程，类似缺血再灌注损伤，可促使机体ROS产生增加，引起氧化应激反应，成为睡眠呼吸暂停靶器官损伤的重要机制。肾脏是一个高血流量、高灌注的器官，它对氧的供给和氧气张力变化更敏感，因此容易受到缺氧损伤的影响。Mavanur等[4]报道，间歇低氧通过刺激交感神经系统、内皮功能紊乱、氧化应激及炎症反应引起肾损害，主要表现为夜间多尿、肾功能改变、蛋白尿、肾小管功能受损等，但其具体分子机制尚不清楚。CIH动物模型研究[8]模拟OSA病理生理改变，发现其可引起肾脏组织结构、超微结构改变。曾奕明等[9]的研究显示经间歇性低氧暴露30 d后实验组小鼠肾组织可见超微结构的改变，表现为肾小球上皮细胞足突不同程度的融合、不同程度的系膜细胞及基质增生、肾小管上皮细胞不同程度的水肿。

2 p66Shc与肾损伤

2.1 p66Shc结构 p66Shc属于Shc A家族，广泛表达于除神经元和造血细胞外的所有哺乳动物中，主要定位于胞浆，小部分定位于线粒体膜间隙。p66Shc是细胞氧化应激和生命周期调控的关键蛋白，由N端磷酸化酪氨酸结合区、C端Src同源2区、中心脯氨酸丰富区和N端脯氨酸富集区组成，其中N端脯氨酸富集区的第36位丝氨酸(Ser36)在p66Shc调节氧化应激和凋亡中发挥重要作用。

2.2 p66Shc与ROS p66Shc是近年来研究细胞氧化应激的主要蛋白之一，参与调控线粒体介导的细胞氧化损伤过程，其作为一种氧化还原酶通过促进ROS的生成和抑制抗氧化酶的表达，增加ROS的水平[10]。在p66Shc诱发的细胞内ROS增多中，有3种主要的机制：第一，线粒体途径，该途径是ROS产生的关键。在氧化应激下，蛋白激酶C促发p66Shc磷酸化，磷酸化的p66Shc增加了对脯氨酰异构酶的亲和力，它使p66Shc异构化，之后在蛋白磷酸酶2A的作用下去磷酸化进入线粒体。第二，线粒体外途径，p66Shc通过减少鸟嘌呤核苷交换因子SOS1与生长因子受体结合蛋白2的结合，促进Rac1的激活[11-12]，进一步触发了Rac1与NADPH氧化酶结合后参与的ROS产生[13-14]。第三，限制了ROS清除酶的表达。p66Shc通过抑制叉头转录因子O(在细胞增殖/凋亡、抗氧化应激等过程中发挥作用)，从而减少了谷胱甘肽过氧化物酶1和锰超氧化物歧化酶的表达[15]；环磷酸腺苷反应元件结合蛋白 (cyclic AMP response element-binding protein，CREB)是一种转录因子，p66Shc会阻断细胞外信号调节激酶 (extracellular signal-regulated kinase，ERK)[16-17]及CREB活化，ERK及CREB活化对于诱导锰超氧化物歧化酶[18-19]生成是至关重要的。p66Shc被磷酸化转移到线粒体膜间隙后，结合并氧化细胞色素C，导致ROS过度产生和线粒体的去极化[6]。

2.3 p66Shc与急性肾损伤 p66Shc在肾脏中的表达已被证实，且在肾小管上皮细胞中表达较高[20]，在肾小球系膜细胞表达较低。线粒体功能障碍与缺血再灌注诱发的急性肾损伤潜在病理机制已被证实[21]。临床和实验研究发现，ROS在组织损伤和细胞凋亡中起着重要作用，尤其是在再灌注过程中[22]。p66Shc被证明可以调节体外肾小管细胞氧化应激下及体内肾脏缺血再灌注诱导的线粒体功能紊乱[5]。Giorgio等[6]研究报道p66Shc利用线粒体电子传递链通过氧化细胞色素C生成线粒体H2O2。另有学者研究发现Ser36-磷酸化的p66Shc通过抑制EGFR-RAS-ERK途径，导致细胞死亡[5]。研究表明，过量的ROS产生诱导线粒体渗透性转换孔[23-24]形成和打开，这会使线粒体膜迅速去极化，在肾脏中进一步促进细胞凋亡或死亡。短周期重复低氧-复氧的病理学机制与缺血再灌注类似，提示p66Shc可能参与OSA继发的肾损伤的发病机制。

线粒体渗透性转换孔是一个非特异性孔道，它跨越了线粒体内外膜，通常是关闭的，但在不同的病理生理条件下被打开，导致ATP合成减少和随之而来的坏死，这在肾缺血再灌注损伤中普遍存在。孔道的开启和随后细胞死亡可以通过线粒体渗透性转换抑制剂如环孢素Cs A或抗氧化剂来阻止。这为临床治疗ROS介导的肾损伤提供了可能依据。

3 ECs与肾损伤

本课题组在之前的研究工作中发现OSA患者存在ECs紊乱，ECs通过不同的作用机制参与OSA导致的糖、脂代谢异常[25]、心肌肥厚[26]、骨质疏松症[27]、脑损伤[28]等多种病理过程，且表明CB1R拮抗剂利莫那班干预可以减轻上述病理改变。然而，ECs是否参与OSA继发的肾损伤的发病及其可能的作用机制，目前尚缺乏相关研究。

目前已知的ECs主要由2个膜受体 (CB1R和CB2R)和2个主要的内源性配体N-乙酰花生四烯酸氨基乙醇和2-花生四烯酸甘油组成。这2种受体也在单核细胞/巨噬细胞中表达，这意味着与炎症过程相关。最近在单核细胞中进行的一项研究表明CB1R激活了细胞内级联反应，通过诱导氧化应激来进一步促进炎症因子产生，而该过程可被激活的CB2R抑制[29]。

CB1R和CB2R在人类和啮齿类动物的肾脏中均有表达，特别是在肾小球系膜细胞、足细胞以及肾小管近端上皮细胞。足细胞是肾小球高度分化的细胞类型，是肾小球滤过屏障的重要组成部分，其结构完整性是维持肾小球功能正常的关键，而足细胞损伤是几种肾脏疾病进展的基础[30]。除了在肥胖和代谢并发症方面的研究外，ECs还牵涉到慢性肾脏病的发病机制，包括糖尿病肾病。

在体外，暴露在高糖环境中的足细胞CB1R表达增加，这种效果可被CB1R拮抗剂消除[31]。有报道[32]，特定于足细胞的CB1R基因缺失可以部分保护链脲霉素诱发的肾小球功能障碍。可能机制如下：来自足细胞的CB1R缺乏，可以减轻高糖诱导的肾小管上皮细胞中脂质运载蛋白2(其表达与细胞凋亡相关)过度表达，这可能与蛋白尿降低相关，因为有研究表明白蛋白通过诱导Ca2+依赖的内质网应激，导致脂质运载蛋白2过表达，促进了肾小管损伤[33]。另外，白蛋白的增加可以诱导肾小管细胞分泌肿瘤坏死因子α、单核细胞趋化蛋白1和血小板衍生生长因子，这些细胞因子可以触发间质纤维化[34]。另一种解释是，足细胞和近端肾小管细胞之间的旁分泌互动，损伤的足细胞释放各种细胞因子，包括肿瘤坏死因子α、血管内皮生长因子A、转化生长因子β和IL-6[35-36]，这些细胞因子可能到达肾小管细胞并影响它们的活动。Jourdan等[37]发现，当足细胞受到高葡萄糖或血管紧张素Ⅱ的损害时，可以释放内源性大麻素样物质，而释放的内源性大麻素样物质也可以在邻近的细胞上产生作用，包括肾小管上皮细胞。

4 展望

OSA及其并发症越来越受到人们的关注，国内外研究在疾病的诊断及治疗等方面取得了一定的进展。现有研究表明p66Shc通过氧化应激和凋亡、内源性大麻素受体CB1R通过促进炎症反应等机制参与肾损伤的发病过程，但CIH中p66Shc和内源性大麻素受体参与肾损伤的分子机制尚不明确，因此进一步探讨其具体机制有望为OSA继发的肾损伤提供新的治疗靶点。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突