羅瑩瑩，王小琴，鄧丹芳，孫龍，林臘梅

(1.湖北中醫(yī)藥大學中醫(yī)臨床學院，武漢430061;2.湖北省中醫(yī)院 湖北省中醫(yī)藥研究院 湖北中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院腎病科，武漢430074)

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病的慢性并發(fā)癥，2017年全球DN造成的傷殘調(diào)整壽命年損失為1 100萬人年，是慢性腎病傷殘調(diào)整壽命年損失的首要原因［1］。DN也是發(fā)達國家終末期腎病和我國慢性腎病的主要病因，占我國慢性腎病發(fā)病原因的26.96%［2］。

既往一般認為DN是一種腎小球疾病，但隨著研究的深入認為，與腎小球損傷相比，腎小管病變和腎間質(zhì)纖維化可作為相對獨立的發(fā)病機制用來預測腎臟疾病進展。腎小管間質(zhì)纖維化(tubulointerstitial fibrosis，TIF)是DN的重要特征，輕度的TIF足以增加腎小球損傷的易感性，形成腎小管損傷——腎小球損傷的惡性循環(huán)［3］。TIF主要以間質(zhì)膠原沉積、炎癥細胞浸潤、腎小管細胞損傷丟失、成纖維細胞積聚和管周微血管稀疏為特征［4］。研究TIF相關調(diào)控機制，及時有效地干預致病靶點，對治療DN至關重要。TIF通常呈局灶性階段性分布，提示局部組織微環(huán)境可能在TIF發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用［5－6］。但目前TIF的具體發(fā)生、發(fā)展機制仍不清楚。為更好地探究微環(huán)境影響DN TIF發(fā)生、發(fā)展的可能作用機制，現(xiàn)就DN中局部炎癥、代謝紊亂、腎臟微血管等腎小管周圍微環(huán)境及上皮－間充質(zhì)轉化(epithelial mesenchymal transition，EMT)對DN TIF進程的影響進行綜述，為DN的預防與治療提供新思路。

1 腎臟損傷與促纖維化微環(huán)境的形成

1.1 TIF誘導期炎癥微環(huán)境的形成 長期高血糖狀態(tài)誘導間質(zhì)損傷和炎癥細胞浸潤，在損傷組織自我修復過程中，免疫細胞能夠合成多種促纖維化的細胞因子，免疫炎癥微環(huán)境持續(xù)存在使得這種修復過程成為進行性腎間質(zhì)纖維化的中心驅動因素［7］。糖尿病狀態(tài)下腎小管間質(zhì)炎癥細胞浸潤，激活的巨噬細胞與樹突狀細胞、T淋巴細胞及活化的腎臟固有細胞共同參與調(diào)節(jié)適應性免疫，持續(xù)的細胞因子壓力和多余炎癥細胞的積聚是促進DN腎小管間質(zhì)損傷和TIF的主要效應器［8－10］。

DN中巨噬細胞浸潤促進TIF的進展［11］。在損傷的初始階段，主要由γ干擾素和脂多糖誘導M1型巨噬細胞浸潤，進而參與組織炎癥反應;當損傷持續(xù)存在時，不斷聚集的脂多糖可通過激活核因子κB，促進其下游一系列炎癥介質(zhì)釋放，過度釋放的炎癥因子進一步激活核因子κB形成正反饋環(huán)放大效應，引發(fā)腎臟組織損傷的“瀑布效應”。隨著疾病的進展，巨噬細胞在白細胞介素－4和白細胞介素－13的誘導下轉變?yōu)镸2表型，分泌白細胞介素－10等抗炎介質(zhì)，抑制腎臟炎癥反應進入組織修復階段［12－13］。M2型巨噬細胞合成并釋放轉化生長因子－β(transforming growth factor－β，TGF－β)、成纖維細胞生長因子和表皮生長因子受體等影響纖維形成的產(chǎn)物，形成局部纖維化微環(huán)境，抑制腎小管上皮細胞(tubular epithelial cell，TEC)和間質(zhì)微血管內(nèi)皮細胞的生長，刺激淋巴細胞趨化并誘導成纖維細胞的募集和增殖［14－16］。骨髓來源的巨噬細胞為肌成纖維細胞(myofibroblast，MyoF)的前體細胞之一，在腎臟損傷局部微環(huán)境中經(jīng)歷巨噬細胞－MyoF轉化，可直接參與腎小管間質(zhì)細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的合成［17］。此外，TEC損傷后修復性M2型巨噬細胞浸潤產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白酶9可使腎臟基底膜屏障降解，并通過Wnt/β聯(lián)蛋白途徑參與TEC的EMT過程。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制M2型巨噬細胞浸潤可減少間質(zhì)成纖維細胞的活化及ECM的沉積［18－19］。

樹突狀細胞廣泛存在于腎小管間質(zhì)中，可通過激活抗原特異性T淋巴細胞觸發(fā)適應性免疫應答，從而啟動DN中的組織損傷和修復。研究發(fā)現(xiàn)，阿托伐他汀可通過抑制P－選擇素的表達和樹突狀細胞遷移抑制腎小管間質(zhì)損傷［20］;而抑制CD103+樹突狀細胞介導的CD8+T細胞反應可減輕DN大鼠腎功能損傷及纖維化［21］。大量研究顯示，發(fā)生炎癥和纖維化的腎臟組織均有明顯的T淋巴細胞浸潤，T細胞激活后產(chǎn)生趨化因子和細胞因子，誘導單核細胞募集從而增強炎癥反應;此外，T細胞產(chǎn)生的TGF－β1在慢性腎功能不全時可通過EMT途徑調(diào)節(jié)成纖維細胞的分化，進而促進MyoF積累，影響TIF進展［22－25］。Tapmeier等［26］研究發(fā)現(xiàn)，耗竭單側輸尿管梗阻小鼠模型CD4+T細胞或淋巴細胞缺陷RAG－/－小鼠的腎臟纖維化程度減輕;用CD4+T細胞重建RAG－/－小鼠可恢復單側輸尿管梗阻模型誘導的腎纖維化嚴重程度，表明CD4+T細胞在腎纖維化中起關鍵作用。

由此可見，DN作為一種微血管病變，在病變早期即出現(xiàn)以炎癥細胞浸潤和纖維化為特征的腎小管間質(zhì)病變，這種變化導致腎小球高壓及濾過率的降低。M2型巨噬細胞被認為具有“腫瘤相關巨噬細胞”的功能，在一定程度上影響組織從炎癥修復向“炎－癌”的轉化。探索實現(xiàn)巨噬細胞M2到M1型轉化的機制和藥物，將有助于早期控制纖維化腎病。

1.2 代謝微環(huán)境與腎小管間質(zhì)損傷 腎臟的代謝活動需要高氧的支持，一氧化氮(nitric oxide，NO)通過舒張血管增加腎血流量和氧氣釋放，是腎臟微血管內(nèi)氧供應和消耗的主要調(diào)節(jié)因子［27］。DN中NO代謝紊亂，除1型DN早期NO合成升高外，DN中NO的代謝通常受損。高血糖本身和(或)晚期糖基化終末產(chǎn)物都可通過抑制腎內(nèi)皮一氧化氮合酶減少NO的產(chǎn)生［28－29］。微血管系統(tǒng)損傷、氧彌散降低以及腎臟細胞代謝異常等造成缺氧狀態(tài)，缺氧繼而可對TEC、間質(zhì)炎癥細胞、內(nèi)皮細胞等細胞的代謝產(chǎn)生深遠影響［27］。缺氧誘導因子(hypoxia－inducible factor，HIF)是調(diào)控氧穩(wěn)態(tài)的關鍵轉錄因子，在缺氧條件下，HIF－α無法被降解而與HIF－β結合為穩(wěn)定的二聚體，隨后進入細胞核中并誘導下游血管內(nèi)皮生長因子、金屬蛋白酶組織抑制物、結締組織生長因子等一系列靶基因的轉錄，從而對血管生成、細胞增殖和腎間質(zhì)過量ECM的沉積產(chǎn)生重要影響［30］。糖尿病低氧環(huán)境下，HIF－1α的高表達可致p53上調(diào)，導致TEC在G2/M期停滯，并激活TGF－β和結締組織生長因子介導的纖維化信號通路，導致ECM生成和TIF的發(fā)生［31］。在慢性腎病小鼠模型中，缺氧可上調(diào)與腎小管細胞HIF－1α激活相關的血管內(nèi)皮生長因子、纖維連接蛋白和1型膠原蛋白的表達，明顯加重腎纖維化［32］。

研究表明，抑制高糖/缺氧誘導的HIF－1α積累，可有效阻斷TEC的EMT過程，從而減輕DN小鼠的TIF進展［33］。高糖可以誘導活性氧類的產(chǎn)生，使腎小管細胞出現(xiàn)氧化應激特征。在慢性高血糖環(huán)境中，TEC合成活性氧類產(chǎn)物和趨化因子等炎癥介質(zhì)，經(jīng)自分泌或旁分泌途徑透過緊密連接屏障進入腎間質(zhì)，造成細胞DNA損傷、脂質(zhì)過氧化等參與腎間質(zhì)損傷［34－35］。有研究發(fā)現(xiàn)，DN小鼠的腎小管中積累了過量的晚期氧化蛋白產(chǎn)物，可引起腎小管的線粒體功能障礙和氧化應激，并通過蛋白激酶C信號通路和CD36受體途徑加重早期DN的TIF［36－37］。通過減少氧化物生成和蛋白質(zhì)氧化，改變受損腎小管細胞的氧化還原能力，減少活性氧類的產(chǎn)生來源，可有效改善DN模型氧化應激所致的腎小管間質(zhì)損傷和TIF［38］。

脂肪酸氧化是近端小管細胞代謝的首選能源。腎小管細胞線粒體的氧化損傷和功能障礙可導致DN腎臟循環(huán)中脂肪酸的攝入與消耗失衡。糖尿病模型小鼠腎TEC內(nèi)的脂質(zhì)積聚具有細胞毒性，是導致腎小管萎縮的發(fā)病機制之一。有研究表明，過氧化物酶體增殖物激活受體是調(diào)節(jié)脂肪酸攝取和氧化的關鍵轉錄因子，過氧化物酶體增殖物激活受體γ途徑異?？梢鹉I小管細胞脂質(zhì)代謝紊亂，導致腎小管擴張、TIF和腎功能受損［39］。在DN中，炎癥和纖維化信號通路被激活，腎小管補體C5a水平升高，C5a/C5aR信號通路激活影響腎小管細胞脂質(zhì)代謝，并通過磷脂酰肌醇－3－激酶/蛋白激酶B通路驅動腎小管細胞TGF－β的分泌;經(jīng)C5a抑制劑治療糖尿病小鼠腎臟中脂質(zhì)積聚減少，腎小管間質(zhì)損傷和纖維化亦有所減輕［8］。

DN的核心是代謝紊亂，糖代謝異常影響氧和脂質(zhì)等其他代謝的調(diào)控，局部代謝環(huán)境的失調(diào)引發(fā)糖尿病腎臟微炎癥，并誘導腎小管間質(zhì)損傷和纖維化發(fā)生。

1.3 腎小管周圍血管微環(huán)境改變 腎臟微血管功能障礙既是糖尿病間質(zhì)缺氧損傷的結果，又是創(chuàng)造缺氧微環(huán)境、加速TIF反應的必要因素［40］。腎小管周圍毛細血管內(nèi)皮細胞是DN高糖缺氧損傷的重要靶點，具有向間充質(zhì)細胞轉化的能力。暴露于DN缺氧微環(huán)境中的微血管內(nèi)皮細胞，可激活TGF－β途徑誘導的內(nèi)皮細胞間充質(zhì)轉化反應，其內(nèi)皮細胞的特異性表型標志物下調(diào)并轉化為成纖維細胞，造成微血管內(nèi)皮功能紊亂及管周毛細血管稀疏，從而加劇腎小管間質(zhì)缺氧損傷及TIF的病理過程［41］。

血管周細胞位于內(nèi)皮細胞基底側，是構成腎間質(zhì)微血管和組織間隙屏障的一部分，與內(nèi)皮細胞共同維持腎小管周圍脈管系統(tǒng)的穩(wěn)定。在糖尿病TIF發(fā)展過程中，周細胞不僅直接參與病理性血管收縮，并作為MyoF前體細胞之一，通過分化為MyoF而促進ECM的積累，促使間質(zhì)纖維化瘢痕形成。周細胞具有維持毛細血管穩(wěn)定性、完整性和通透性的作用，其缺乏可導致管周毛細血管稀疏，毛細血管氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的輸送受損;內(nèi)皮功能紊亂反過來加重腎小管間質(zhì)損傷和腎小管萎縮，如此形成的惡性級聯(lián)反應促進糖尿病TIF的快速形成［42－43］。

2 微環(huán)境促進間質(zhì)纖維化形成

2.1 MyoF來源與腎小管EMT 在腎纖維化的發(fā)病機制中，盡管MyoF不是唯一能夠分泌基質(zhì)蛋白的細胞，但活化的MyoF通常被認為是產(chǎn)生基質(zhì)的主要細胞［44］。腎臟MyoF的來源尚不清楚，目前認為MyoF來自腎周細胞、血管周圍成纖維細胞或間充質(zhì)干細胞樣細胞以及骨髓來源細胞(巨噬細胞和纖維細胞)和內(nèi)皮細胞［45］。而TEC通過EMT過程產(chǎn)生的MyoF占間質(zhì)所有MyoF的比例尚存在爭議。長期暴露于炎癥和缺氧等微環(huán)境的TEC易受損而從細胞連接處釋放出來，逐漸失去上皮特征及上皮細胞標志物并獲得更多的間充質(zhì)特征，遷移到腎小管外間質(zhì)空間，最終活化為MyoF(即EMT)，大量ECM產(chǎn)生導致正常腎臟結構的破壞和腎功能的逐漸喪失［46］。有研究通過多種轉基因小鼠模型觀察到5%的腎臟MyoF來自經(jīng)EMT的TEC［47］，而另有研究報道，約30%的MyoF來源于EMT［48］。

TEC的EMT主要依賴于EMT誘導轉錄因子的調(diào)控，EMT誘導轉錄因子可調(diào)節(jié)EMT各組成部分的表達［49］。長期的DN基礎及臨床研究發(fā)現(xiàn)，成纖維細胞生長因子－2作為促纖維化生長因子，可以誘導人TEC發(fā)生EMT，其特征表現(xiàn)為緊密連接和黏附連接的主要成分(ZO－1和E－cadherin)表達下調(diào)，TEC G2期阻滯并獲得纖維化的分泌表型［50－51］。EMT的激活導致細胞極性喪失，細胞間連接破壞，管狀基底膜降解以及細胞外基質(zhì)重組，這一系列事件被稱為纖維化的宿主修復反應［52］。

EMT被認為是上皮和間充質(zhì)表型之間的一組多重動態(tài)過渡狀態(tài)［53］。在EMT反應中，并非所有TEC都完成了向成纖維細胞表型的轉化。損傷后的TEC具有間質(zhì)特征，能夠產(chǎn)生多種促纖維化因子和細胞因子，但仍附著在基底膜上，即“部分EMT”［54－57］。TEC轉化為MyoF的中間狀態(tài)反映了EMT轉錄驅動和抑制的微妙平衡。TEC的這種可塑性意味著EMT程序可能是一種可逆的細胞程序，它將上皮細胞暫時置于準間充質(zhì)細胞狀態(tài)，并且在可逆過程中恢復到上皮狀態(tài)，而該細胞程序取決于特定的細胞環(huán)境以及細胞的生理或病理狀態(tài)［58］。研究表明，在TEC沒有完全轉化為MyoF的情況下，部分EMT足以通過觸發(fā)細胞周期停滯而導致TEC功能障礙，從而促進促纖維化細胞因子的分泌和纖維化［59－60］。關于損傷腎臟中MyoF的來源比例(EMT、內(nèi)皮－間充質(zhì)轉化、固有成纖維細胞、周細胞等)仍有爭議，但現(xiàn)已明確EMT所致的腎間質(zhì)纖維化是DN的重要環(huán)節(jié)之一，而細胞EMT的機制還有待進一步研究。

2.2 MyoF活化微環(huán)境 腎纖維化病變在腎實質(zhì)內(nèi)并非均勻分布，通常起始于某些病灶部位［5－6］。這些部位通過特殊機制招募和富集可溶性促纖維化因子，激活并增殖間質(zhì)成纖維細胞，進而產(chǎn)生大量的細胞外基質(zhì)成分［61］。細胞黏合素C(tenascin－C，TNC)是一種外分泌型基質(zhì)糖蛋白，參與細胞的增殖、分化、遷移、黏附、凋亡等過程，可與多種促纖維化因子結合，如TGF－β1、血小板衍生生長因子和成纖維細胞生長因子－2等［62］。TNC通過組織促纖維化微環(huán)境在MyoF激活中起重要作用。體外促纖維化因子音猬因子、TGF－β1、Wnt可刺激成纖維細胞表達TNC，而TNC可以選擇性地促進腎間質(zhì)成纖維細胞的增殖及增殖相關基因的表達;體內(nèi)在單側輸尿管梗阻或缺血再灌注損傷腎臟中的TNC表達迅速增加，并主要定位于腎間質(zhì)中富含成纖維細胞的部位［61］。另有研究發(fā)現(xiàn)，TNC可與Wnt配體結合并從周圍環(huán)境中招募Wnt配體，隨后將其呈遞給鄰近細胞［63］。由此可見，TNC是促進MyoF活化微環(huán)境的主要組成部分，TNC在TIF過程中作為“分子海綿”從周圍微環(huán)境中募集促纖維化因子，其中包括TNC在內(nèi)的基質(zhì)細胞蛋白、纖維蛋白、糖蛋白、促纖維化因子(如TGF－β1、Wnt、音猬因子、腫瘤壞死因子－α)以及外泌體構成了MyoF活化和增殖微環(huán)境的主體［64］。這種微環(huán)境在介導TIF炎癥細胞浸潤、代謝紊亂、血管功能缺陷和TECs萎縮中起關鍵作用。

2.3 腎小管間質(zhì)纖維化形成 在糖尿病腎臟炎癥、代謝紊亂、腎小管周圍血管微環(huán)境改變等一系列因素的交互作用下，多種類型固有腎臟細胞以及免疫細胞的參與共同導致DN間質(zhì)纖維瘢痕形成及腎臟功能喪失。Janus激酶/信號轉導及轉錄激活因子、TGF－β/Smad、Wnt/β聯(lián)蛋白、環(huán)腺苷酸結合蛋白－Ras相關蛋白1等信號通路均參與調(diào)控EMT或ECM蛋白的表達，在TIF過程中起重要作用［65］，其中MyoF對TGF－β1非常敏感，TGF－β1是MyoF活化的主要調(diào)節(jié)因子［66］。

高血糖和晚期糖基化終末產(chǎn)物可導致腎臟細胞損傷死亡，通過模式識別受體引發(fā)炎癥反應，募集單核細胞并分化為炎癥巨噬細胞，驅動腎臟炎癥微環(huán)境形成［7］;高糖缺氧等環(huán)境促使間質(zhì)血管內(nèi)皮細胞和周細胞向成纖維細胞分化，增加了成纖維細胞的數(shù)量，造成管周毛細血管稀疏及間質(zhì)缺血缺氧。受損內(nèi)皮細胞也可通過Notch和Wnt信號通路促進成纖維細胞的激活［67］。內(nèi)皮功能紊亂加重了TEC凋亡和腎小管萎縮，受損TEC被阻滯在細胞周期的G2/M期，產(chǎn)生和分泌促纖維化細胞因子并進一步吸引炎癥細胞進入腎小管間質(zhì)，促使TEC向間充質(zhì)表型轉變［68－69］。在基質(zhì)糖蛋白TNC的“組織”下，各種促纖維化細胞因子富集并形成惡性循環(huán)，促使各種來源MyoF的活化并增殖，產(chǎn)生大量ECM，最終促使間質(zhì)纖維化瘢痕的形成［6，27，55，61，67］。

3 小 結

TIF是腎臟纖維形成并導致腎衰竭的關鍵，也是DN進展至終末期腎病的必經(jīng)過程。糖尿病TIF的形成并非單一的過程，而是一個復雜的動態(tài)過程。間質(zhì)性炎癥反應是腎小管間質(zhì)損傷自限性修復和進行性纖維化的始動因素。在炎癥、代謝紊亂微環(huán)境下，腎小管周圍微血管功能障礙，并可進一步加劇缺氧炎癥微環(huán)境，在上述因素的共同作用下，包括TEC在內(nèi)的多種細胞轉分化為MyoF，形成惡性循環(huán)，最終導致腎小管萎縮和TIF。進一步闡明DN中TIF的具體過程和機制以及靶向調(diào)控DN不同微環(huán)境狀態(tài)中相應的病理過程，有助于精準治療并預防TIF或延緩DN進展。