薛丹丹，張宜明通信作者，李相

（1.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272067；2.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腎內(nèi)二科，山東 濟(jì)寧 272067）

0 引言

腹膜透析是終末期腎病患者的一種替代療法，與血液透析相比，腹膜透析對晚期腎衰竭患者具有廣泛的治療優(yōu)勢，包括早期生存益處、居家治療的便利性和較低的醫(yī)療費(fèi)用[1]。然而，長期的腹膜透析會導(dǎo)致腹膜功能和結(jié)構(gòu)的改變，即腹膜纖維化，間皮細(xì)胞層的剝脫、皮下細(xì)胞層的增厚、血管病變被認(rèn)為是腹膜纖維化的主要特征[2-3]。引起腹膜纖維化的因素有很多，例如：非生理腹膜透析液（高級糖基化終末產(chǎn)物AGEs、葡萄糖降解產(chǎn)物GDPs、高濃度葡萄糖、低PH 值、高滲透壓）、氧化應(yīng)激、低氧、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）、腹膜炎癥等因素[4]。腹膜纖維化與血管生成和EMT 密切相關(guān)，并且這些過程相互影響，按照這些思路，腹膜纖維化可被視為最終破壞性變化的標(biāo)志，這些改變可能在腹膜纖維化改變的同時(shí)或之前發(fā)生。

1 腹膜纖維化、EMT 與TGF-β1

腹膜纖維化被解釋為間皮細(xì)胞（MC）轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞的結(jié)果，即上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）。在胚胎發(fā)育過程中，腹膜間皮細(xì)胞（MC）起源于原始的中胚層，在那里它們具有上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞的特性，腹膜間皮細(xì)胞的起源可能表明間皮細(xì)胞具有上皮表型和間充質(zhì)表型轉(zhuǎn)化的潛能。在腹膜的“活動區(qū)”，已經(jīng)鑒定出一組具有立方體形態(tài)的柱狀MC[5]。與鱗狀MC 相比，這些細(xì)胞處于更活躍的代謝狀態(tài)，這些活躍的MC 似乎傾向于獲得間質(zhì)表型，并在器官損傷和纖維化形成過程中轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞[6,7]。然而，在健康或疾病的條件下，MC 如何在不同的刺激下完成上皮和間質(zhì)表型轉(zhuǎn)換仍然是未知的。

EMT 是一個(gè)生物學(xué)過程，它允許上皮細(xì)胞經(jīng)歷多種生物學(xué)變化，最終成為間充質(zhì)細(xì)胞表型。其中包括增強(qiáng)的遷移能力、侵襲力，增強(qiáng)的抗凋亡能力，干細(xì)胞特性，免疫抑制及增加細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生[8]。這兩種細(xì)胞表型之間的轉(zhuǎn)換受到關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的精細(xì)調(diào)控，其中TGF-β1 家族起主導(dǎo)作用[9-11]。

TGF-β1 是一種多功能細(xì)胞因子，參與多種創(chuàng)傷愈合過程：成纖維細(xì)胞激活、膠原沉積、纖溶酶原激活物抑制劑-1 抑制纖溶作用、金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)-1 的膠原酶溶解與血管生成。TGF-β1 的激活是一個(gè)重要的早期事件，它通過葡萄糖、葡萄糖降解產(chǎn)物和高級糖基化終末產(chǎn)物在生物不相容的腹膜透析液中介導(dǎo)纖維化形成[12]。TGF-β1 可以通過smad 依賴和非smad 依賴途徑發(fā)揮作用，但大多數(shù)促纖維化作用通過smad 依賴信號通路發(fā)生轉(zhuǎn)導(dǎo)[13-15]。在內(nèi)皮細(xì)胞中，Smad2/3信號通路抑制細(xì)胞的增殖和遷移。相反，Smad1、Smad5 和Smad8 信號促進(jìn)了這些細(xì)胞過程[16-18]。

Ⅰ型激活素受體樣激酶5(ALK5)是上皮細(xì)胞表達(dá)的主要ALK，通常被稱為T-βRI[19]。TGF-β/激活素通路通常通過Smad2、Smad3 發(fā)出信號，在被激活之前，smad 錨將Smads 錨定在細(xì)胞膜上以激活受體，從而使Smads 接近TGF 受體激酶[20]。TGF-β1 首先與T 細(xì)胞受體-Ⅱ(TβR-Ⅱ)結(jié)合，然后被T 細(xì)胞受體-Ⅰ(TβR-I)募集。這兩種受體形成TβR 異構(gòu)體復(fù)合物，其中TβR-Ⅱ磷酸化并 激 活TβR- Ⅰ[21,22]?；?性TβR- Ⅰ然 后 磷 酸 化Smad2/3(R-Smads)。這導(dǎo)致p-Smad2/3 滯留在細(xì)胞質(zhì)中，并與Smad4(co-SMAD)結(jié)合。由此產(chǎn)生的異寡聚復(fù)合物被移位到細(xì)胞核中，并激活Smad 依賴的轉(zhuǎn)錄活性[23,24]。

研究發(fā)現(xiàn)，長期暴露于高糖腹膜透析液會誘導(dǎo)顯著的腹膜損傷，而腹膜中Smad2 基因缺失加劇了腹膜纖維化和功能障礙。Smad3 在腹膜纖維化過程中起關(guān)鍵作用，smad2 則起保護(hù)作用[25-27]。

Smad6 和Smad7 是 抑 制 性Smad，對TGF-β1家族信號活性提供負(fù)反饋控制。Smad6 優(yōu)先阻斷BMP 信號。Smad7 首先競爭與TβR-I 結(jié)合，抑制Smad2 或Smad3 的磷酸化[28]，其次可通過誘導(dǎo)受體降解降低了TβR-I 的穩(wěn)定性和活性，同時(shí)Smad7與Smad4 競爭與R-SMADs 結(jié)合，進(jìn)行多泛素化和蛋白體降解，Smad7 還阻斷了異源寡聚Smad 復(fù)合物與其核靶的相互作用。在慢性纖維化條件下(包括EPS) 中Smad7 的表達(dá)存在缺陷，從而促進(jìn)了TGF-β1 誘導(dǎo)的E-鈣粘蛋白的抑制和波形蛋白的上調(diào)，從而促進(jìn)了EMT[29]。

2 血管形成與TGF-β1

腹膜毛細(xì)血管嵌入內(nèi)皮下松散的脂肪層，腹膜新生血管和高血管通透性導(dǎo)致小的溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)增加，并伴隨著葡萄糖驅(qū)動的滲透壓的迅速降低，這是導(dǎo)致超濾衰竭的原因之一。膜功能衰竭患者的腹膜可見高血管密度和血管內(nèi)皮下玻璃化。

VEGF-A 是血管生成和血管通透性改變的中央調(diào)節(jié)因子[30]。葡萄糖降解產(chǎn)物誘導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞產(chǎn)生VEGF-A，高級糖基化終末產(chǎn)物通過誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮中的自分泌信號VEGF-A 誘導(dǎo)血管生成。發(fā)生EMT 的腹膜間皮細(xì)胞比正常的上皮分化間皮細(xì)胞產(chǎn)生更多的VEGF-A[31]。

在利用人體組織進(jìn)行的研究中，已經(jīng)證實(shí)腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)速率與PD 流出物中VEGF-A 或TGF-β1 濃度存在相關(guān)性。重要的是，PD 流出物中的VEGF-A 濃度與TGF-β1 濃度相關(guān)[32,33]。Tetsuyoshi Kariya 等通過在洗必泰誘導(dǎo)的大鼠腹膜損傷(CG)模型中，用TGF-β1 受體抑制劑腹腔注射，以探討VEGF-A 與體內(nèi)新生血管形成的調(diào)控機(jī)制。在CG 模型中應(yīng)用TGF-β1 受體抑制劑可降低腹膜厚度、血管數(shù)和VEGF-A 水平。TGF-β1 增加人間皮細(xì)胞系和成纖維細(xì)胞系中VEGF-A 的產(chǎn)生，以及TGF-β1 誘導(dǎo)的VEGF-A 可以被TGF-β I型受體（TGFβR-I）抑制劑抑制。這些結(jié)果表明，在間皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中，新生血管生成通過TGF-β-VEGF-A 途徑與纖維化有關(guān)[34-36]。

TGF-β 已被證明可在多重器官纖維化及癌癥中誘導(dǎo)VEGF 的表達(dá)[37-40]。TGF-β 可以與Ⅰ型激活素受體樣激酶1(ALK-1)結(jié)合，激活下游涉及細(xì)胞內(nèi)和核蛋白的信號(Smads 和ID1)，并導(dǎo)致促血管生成反應(yīng)[41]。此外，TGF-β1 和缺氧是細(xì)胞表達(dá)血管內(nèi)皮生長因子的有效誘導(dǎo)劑。研究表明，TGF-β 顯著上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子/血管內(nèi)皮生長因子受體的表達(dá)，對血管內(nèi)皮細(xì)胞的形成和遷移有很強(qiáng)的作用，從而促進(jìn)細(xì)胞的血管生成[42]。TGF-β 通過促進(jìn)結(jié)締組織生長因子和血管生成調(diào)節(jié)酶如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP2、MMP9、MMP10 等)介導(dǎo)新生血管的形成[43]。轉(zhuǎn)分化的MC是PD患者VEGF的重要來源，MC 上調(diào)VEGF 的潛在機(jī)制是這些細(xì)胞的間質(zhì)轉(zhuǎn)化。研究表明，來自成纖維細(xì)胞樣表型的MC 體外產(chǎn)生的VEGF 遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于上皮表型的MC[44,45]。

3 針對TGF-β1 靶點(diǎn)的抑制改善腹膜纖維化

MicroRNA(MiRNA) 是通過促進(jìn)mRNA 降解或抑制蛋白翻譯來調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)的ncRNA 之一[46-48]。越來越多的證據(jù)表明，依賴于TGF-β/Smads 的miRNAs 也可以調(diào)節(jié)腹膜纖維化，如miR-30a，miR-29 家 族，miR-589,miR-200a。MiR-29 家族成員是TGF-β1 介導(dǎo)的器官纖維化相關(guān)的最具特征性的miRNAs，據(jù)預(yù)測，它以一系列細(xì)胞外基質(zhì)基因?yàn)榘悬c(diǎn)，如ELN、FBN1、COL1A1、COL1A2 和COL3A1[49]。在腹膜透析動物模型中，miR29、miR-30a、miR-200a、miR-589 等 在 進(jìn) 行性纖維化和腹膜功能受損的腹膜組織中表達(dá)顯著下調(diào)[50-53]，MiR-21 和miR-34 在長期持續(xù)非臥床腹膜透析患者流出液中的表達(dá)增加[54-57]，靶向上述miRNA 可對腹膜纖維化起保護(hù)和預(yù)防作用。

最近實(shí)驗(yàn)證明，在小鼠腹膜纖維化模型中，高糖腹膜透析液可引起腹膜糖酵解途徑加劇，在人類MET-5A 中證實(shí)糖酵解途徑中關(guān)鍵酶的表達(dá)可被TGF-β1 上調(diào)。在這些代謝變化之后，TGF-β1 處理的細(xì)胞中纖維蛋白的表達(dá)上調(diào)，E-cadherin 的表達(dá)顯著下調(diào)，提示TGF-β1 可誘導(dǎo)這些細(xì)胞發(fā)生內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化。TargetScan 收集了差異表達(dá)miRNAs的預(yù)測靶基因,將miR-21a、miR26a 和miR-200a作為潛在的治療靶點(diǎn)，將這三個(gè)miRNA 組合成miRNA 三聯(lián)體，其顯著抑制了TGF-β1 刺激的細(xì)胞能量代謝（ECAR）的誘導(dǎo)。TGF-β1 誘導(dǎo)的糖酵解和糖酵解能力都被三聯(lián)體大大削弱。伴隨著這些糖酵解代謝的改變，即使在TGF-β1 的刺激下，纖維化蛋白(FN1、COL1A1 和α-SMA)的表達(dá)也被miRNA 三聯(lián)體降低。miRNA 三聯(lián)體的抗纖維化作用大于任何單獨(dú)的miRNA 模擬物或抑制劑[58]。

最近的研究表明，細(xì)胞質(zhì)中的CircRNAs 具有許多miRNAs 結(jié)合位點(diǎn)，這些結(jié)合位點(diǎn)與miRNAs呈負(fù)相關(guān)，并通過充當(dāng)miRNAs 的ceRNAs 而抑制miRNAs 的活性。CircRNA 被證明參與多種器官纖維化，在EMT 過程中，CircRNAs 可以作為miRNA抑制劑，減弱miRNA 對EMT 相關(guān)基因的抑制作用。結(jié)果，上皮細(xì)胞失去了它們的特性，如細(xì)胞間的粘附和細(xì)胞極性。取而代之的是，當(dāng)細(xì)胞獲得運(yùn)動性、遷移性和侵襲性時(shí)，它們會成為間充質(zhì)干細(xì)胞。雖然我們沒有檢索到任何研究，但CircRNAs 也可能通過EMT 參與PF[59,60]。

TGF-β1 是介導(dǎo)腹膜損傷、腹膜纖維化的關(guān)鍵分子，但已有的證據(jù)顯示在小鼠模型中，PD 液中加入兩種TGF-β1 抑制肽可以保護(hù)腹膜免受損傷[61,62]。然而，該辦法在臨床實(shí)踐中應(yīng)用非常困難，因?yàn)門GF-β1 有著非常重要的在生理功能，可以調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)，如果阻斷了TGF-β1 的作用，可能帶來不可預(yù)知的不良反應(yīng)[63]。

4 終結(jié)

腹膜透析領(lǐng)域在過去幾年里在提高腹膜透析質(zhì)量和患者安全性方面取得了重大飛躍，包括開發(fā)分離系統(tǒng)和雙腔袋，認(rèn)識到腹膜炎發(fā)作和GDPs 對腹膜的有害影響。自從實(shí)施了pH 中性、GDPs 含量低的更具生物相容性的解決方案以來，腹膜纖維化發(fā)生比率減低[64,65]。

我們?nèi)孕枰ㄟ^更多的努力來更好地闡明腹膜間皮細(xì)胞對纖維化信號的分子反應(yīng)。在TGF 和TLR/IL-1 引發(fā)的級聯(lián)反應(yīng)中，抑制主要的細(xì)胞外介質(zhì)以及特定的參與者可能是同時(shí)影響多個(gè)靶基因的治療方法。此外，對特定miRNA 水平的可能控制，例如，通過簡單的無性系方法，可以為更有針對性的治療保證基因表達(dá)的特異性調(diào)節(jié)。

此外，利用特定細(xì)胞類型的信息(如條件性基因敲除實(shí)驗(yàn))和單細(xì)胞水平的信息(如轉(zhuǎn)錄研究)，將進(jìn)一步增強(qiáng)我們對纖維化發(fā)生和發(fā)展過程中細(xì)胞串?dāng)_的了解。未來的研究將進(jìn)一步解決腹膜纖維化計(jì)劃本身與其他促成過程之間的復(fù)雜相互作用，這將有必要提高開發(fā)延長腹膜存活的新治療方案的潛力，并將其轉(zhuǎn)化為腹膜透析患者的臨床益處。