肝再生增强因子对肾间质纤维化发病的干预作用机制及其治疗应用研究进展

于琼，蒲涛，于泓

遵义医科大学附属医院泌尿内科，贵州遵义563000

慢性肾脏病（CKD）会随着病理改变最终发展为终末期肾病。近些年来，CKD 的发病率呈明显上升趋势［1］。肾间质纤维化是导致CKD进展为终末期肾病的关键病理特征之一［2］。而肾间质纤维化的病理进展过程受多因素的调控，其包含肾小管上皮细胞损伤、成纤维细胞活化与增殖、肾小管周围毛细血管通透性改变及细胞外基质沉积等病理特征［3-4］。因此，对肾纤维化过程的调控已成为延缓CKD 进展的最具前景的手段。肝再生增强因子（ALR）是一种广泛分布于哺乳动物所有组织中的多功能生长因子［5］。动物实验研究结果显示，予缺血再灌注（I/R）大鼠外源性注射重组ALR，可减少肾小管上皮细胞凋亡，对受损肾脏起到保护作用［6］。但目前临床尚未明确ALR 在肾小管间质损伤过程中的作用及机制。现就ALR 对肾间质纤维化发病的干预作用及其临床应用相关研究进行综述。

1 ALR对肾间质纤维化发病的干预作用机制

1.1 抑制转化生长因子β（TGF-β）信号通路延缓肾间质纤维化 肾小管上皮—间充质转化（EMT）在肾小管间质纤维化的发展过程中有重要作用，进而导致CKD 的发生。相关研究表明，在缺血和（或）中毒性急性肾损伤（AKI）的小鼠模型中，ALR 表达上调，以利于增强肾小管细胞的再生，减轻肾功能障碍［7］。有证据表明，重组人ALR 参与TGF-β1诱导的肾小管EMT。已知TGF-β1是一种促肾小管EMT 的细胞因子，通过激活间质成纤维细胞、肌成纤维细胞和小管上皮细胞［8］，增加细胞外基质蛋白的生成，进一步诱导肾纤维化的发生［9］。TGF-β1也通过EMT诱导肾小管上皮细胞向肌成纤维细胞转化介导肾纤维化［10］。ALR 对TGF-β1诱导的肾小管EMT 抑制作用与抑制TGF-β1激活招募SMAD 家族成员（Smad2、Smad3）、促进NF-κB磷酸化和下调转化生长因子受体Ⅱ表达有关［11］。相关研究表明，单侧输尿管梗阻（UUO）诱导的梗阻损伤促使Smad2 和Smad3 蛋白磷酸化，进而激活了UUO 大鼠TGF-β/Smads 通路的下游信号分子，而外源性ALR 可抑制UUO 大鼠Smad2 和Smad3磷酸化［12］。

TGF-β1在肾损伤早期的肾修复过程中发挥抗炎细胞因子的作用［13］。在新月体肾小球肾炎小鼠模型中，TGF-β1抑制炎症细胞因子的释放及巨噬细胞和CD3+T 淋巴细胞的浸润，以保护受损的肾脏［14］。此外，TGF-β1也可促进巨噬细胞由促炎M1 型向抗炎M2 型转化［15］。然而，TGF-β1短期激活会促进肾修复过程，长期激活则会导致肾纤维化。TGF-β1还可通过Smad7 阻断NF-κB 通路与β-catenin/Foxo complex 相互作用［16］，或调节c-Jun N 端激酶信号通路来发挥抗炎作用［17］。在小鼠UUO 和I/R 模型中，TGF-β1也能促进β-catenin 与转录因子的相互作用，借此驱动抗炎和促纤维化反应［17］。

TGF-β1在EMT 发生中的作用已非常明确。研究发现，90%以上EMT 的发生都受到TGF-β 的直接或间接诱导［18］。相关研究表明，EMT 过程受到自噬的负调控，雷帕霉素可以通过增强自噬和抑制EMT而减轻梗阻性肾病肾纤维化。转录因子Snail1 是一种含有锌指结构的DNA结合蛋白，是诱导EMT的关键促进调节因子，也可促进肾纤维化［19］。还有相关研究表明，ALR 参与了I/R 诱导的肾小管上皮HK-2细胞自噬过程，下调HK-2 细胞的ALR 表达可上调自噬水平，而抑制自噬则使HK-2细胞凋亡增加。故而ALR 也可能通过调节自噬影响EMT 的水平，进而影响肾间质纤维化［20］。

1.2 抗肾小管细胞凋亡抑制肾间质纤维化 ALR是一种抗凋亡因子，在大鼠肾I/R 损伤后高表达于肾皮质、髓质肾小管中。已有研究表明，外源性ALR 可促进肾小管再生。I/R 是AKI 最常见的原因，可诱导肾上皮小管细胞凋亡。线粒体功能障碍是I/R 诱导细胞凋亡的主要原因之一。越来越多的证据表明，ALR 表达下调抑制磷酸酶及张力蛋白同源基因诱导激酶1（PINK1）和Parkin 活化、加重了线粒体功能障碍、增加了线粒体活性氧（ROS）水平，通过抑制线粒体自噬导致细胞凋亡增加。PINK1/parkin介导的线粒体自噬可能通过清除受损的线粒体和保存健康的线粒体从而延缓肾间质纤维化的发生发展［7，21］。也有研究表明，重组ALR 可刺激肾小管上皮细胞增殖，对肾小管细胞凋亡进程起到明显的抑制作用，在此基础上控制肾间质纤维化发展。ALR在庆大霉素和I/R 诱导的AKI 病变组织中表达增加，并可减轻肾损伤，这可能与ALR 抑制肾小管细胞凋亡、阻止NF-κB 通路激活和保护线粒体功能有关［22-23］，而下调ALR 表达可通过磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）/雷帕霉素靶蛋白（mTOR）途径来诱导细胞自噬。研究表明，干扰HK-2 细胞中ALR 的表达可增加ROS 水平，激活AMPK/mTOR 通路，增加I/R 诱导的自噬水平［24-25］。此外，ALR 抑制顺铂或马载铃酸Ⅰ诱导的自噬，从而控制肾间质纤维化的发展［26-28］。因此，ALR 在AKI 中具有肾保护作用，主要机制与抑制凋亡、控制炎症、减轻纤维化和调节线粒体生物功能等有关。

已知线粒体功能与细胞凋亡密切相关。细胞应激状态下，如缺血、缺氧和葡萄糖剥夺，均可导致线粒体损伤或功能障碍。相关研究表明，ALR 表达下调也可加重线粒体损伤或功能障碍，表现为线粒体呼吸蛋白腺嘌呤核苷三磷酸合酶亚基β、细胞色素C氧化酶亚基1和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶亚基表达下降，ROS水平和细胞凋亡相关因子表达增加，促使HK-2细胞凋亡［29］。也有学者发现，ALR的过表达可能通过抑制线粒体裂变和促进线粒体内膜融合来保护线粒体功能，减少HK-2细胞的凋亡［22］。

相关研究发现，PINK1/Parkin 可介导线粒体自噬而抑制肾纤维化过程［30］。当线粒体受损时，PINK1 积聚在线粒体外膜上，线粒体外膜从胞质中吸收Parkin 并磷酸化其泛素连接酶。磷酸化后，Parkin 将线粒体外膜中的各种蛋白泛素化，通过结合自噬选择性底物p62 蛋白和微管相关蛋白1 轻链3β 将泛素线粒体传递到自噬体，诱导自噬和受损线粒体的清除［31］。而在肾脏的损伤过程中，ALR 表达上调可活化PINK1 和Parkin 途径介导的线粒体自噬，以减少HK-2细胞凋亡，从而发挥肾脏保护作用。此外，ALR 也可通过影响AMPK/mTOR 信号通路，降低自噬通量，减少HK-2细胞凋亡。

1.3 与细胞外基质相互作用干预肾间质纤维化细胞外基质是经细胞分泌至细胞外间质的物质，形成复杂网络结构，可对组织结构起到连接作用，也能对细胞和组织生理活动起到调节作用［32］。肾间质纤维化与细胞外基质合成和降解失衡之间存在明显相关性。组织金属蛋白酶抑制物（TIMP）和基质金属蛋白酶（MMP）两种酶系的调控对细胞外基质降解作用明显。MMP 对大部分细胞外基质蛋白具有降解作用［33］。TIMP 能够明显抑制MMP 的生物学活性。在肾间质纤维化发展进程中，TIMP 表达上调，通过抑制MMP 活性使细胞外基质过度沉积于肾脏组织内。MMP/TIMP失衡在肾间质纤维化进展中发挥着重要作用。此外，大鼠模型实验表明，ALR 对肾脏组织内细胞外基质沉积具有明显的抑制作用，进而阻遏肾间质纤维化的发展进程［34］。ALR 可抑制TIMP-1 表达，使MMP-9 活性与表达水平增强，降解细胞外基质。在梗阻性肾损伤发生初期，内源性ALR 水平增加可能是机体保护性机制的一种，而损伤加重会削弱该反应，使得肾脏纤维化加重。

1.4 抑制炎症反应干预肾间质纤维化 已知炎症是I/R损伤中肾脏损伤起始和加重的主要因素。在炎症状态下，中性粒细胞脱颗粒可导致正常细胞破坏。有证据表明，促炎细胞因子如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素（IL）1β和IL-6参与了I/R后反应［35］。NF-κB通路长期以来被认为是一种典型的促炎信号通路，主要基于NF-κB在促炎基因（包括细胞因子、趋化因子和黏附分子）表达中的作用［36］。转录因子p65 是NF- κB 家族成员，大多数NF-κB 靶基因受p65 调控［37］。实验发现，p65 基因敲除的大鼠外周血管炎症较轻［38］。相关研究表明，I/R 后ALR 处理降低了p65 mRNA 和蛋白的表达，并显著抑制NF-κB 活化，这可能与下调细胞因子和趋化因子的表达有关［23］。研究显示，重组人肝细胞再生因子（rhALR）可减轻I/R 诱导的中性粒细胞浸润，还能抑制单核细胞趋化蛋白1、IL-1β、IL-6 mRNA 和蛋白的表达［39］。炎症与MAPK 和NF-κB 通路的激活有关，缺氧/再氧化（H/R）可刺激细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun 氨基酸末端激酶（JNK）、p38丝裂源激活蛋白激酶磷酸化，并导致NF-κB 向细胞核转移；下调ALR 可抑制ERK、JNK、p38 磷酸化及NF-κB 的转录活性，从而干预HK-2细胞H/R的进程。

目前发现TLR4/NF-κB 信号通路参与了多种纤维化过程［40］。红景天苷可通过改善肾功能，减轻体外细胞基质沉积，缓解UUO 小鼠和TGF-β1诱导的HK-2 细胞中EMT 标志物蛋白的表达，从而发挥抗炎和肾脏保护作用。此外，红景天苷处理显著减少炎症因子（IL-1b、IL-6和TNF-α）释放，并抑制脂多糖诱导的HK-2 细胞TLR4/NF-κB 和MAPK 信号通路激活［3］。也有研究表明，姜黄素可通过TLR4/NF-κB途径缓解TGF-β1或LPS 诱导的HK-2 细胞的EMT 和炎症反应［41］。还有学者发现，人脐带来源间充质干细胞条件培养基可抑制肾小管间质炎症和肾间质纤维化，机制与抑制TLR4/NF-κB 信号通路有关［42］。以上研究结果提示，ALR 可能通过TLR4/NF-κB 通路来干预肾间质纤维化的发展进程。

2 基于ALR的方案在肾间质纤维化治疗中的应用

相关研究发现，ALR 在再生肾小管上皮细胞（RTECs）中的表达随损伤加重而增加，ALR 可抑制肾组织局部炎症病理改变，促进RTECs 的再生和修复［43］。此外，rhALR 能明显降低慢性肾衰竭大鼠血清BUN、Scr水平，减轻肾间质纤维化及肾小球硬化。相关研究报道，应用rhALR干预后，大鼠体内毒素水平减低，肾小球硬化程度减轻，Ⅳ型胶原、TIMP-1 表达减少，MMP-9 表达增加，细胞外基质沉积减轻［34］。rhALR 可以通过作用于MMP-9/TIMP-1 延缓肾小球硬化进程，对5/6 肾切除大鼠慢性肾衰竭模型有保护作用。大鼠与人具有高度同源性，ALR 在临床上也有望作为治疗肾间质纤维化的一种手段。

综上所述，ALR 生物学效应明显，在肾脏疾病的发生发展中发挥着重要作用。随着相关研究的不断深入，ALR 在肾间质纤维化发展进程中的作用机制将会逐一被探明，有助于肾脏疾病研究人员从更多层面了解以肾间质纤维化为基础的肾脏疾病的发生原因、症状表现、预防与治疗措施以及预后评估，也可从不同方面对ALR 的组织表达、生物学功能和免疫调节功能的发挥进行探讨。临床有望通过应用ALR 预防和治疗肾纤维化，控制疾病进展，降低肾纤维化高危患者的发病风险，改善预后。