劉 充，劉迎迎，郭兆安*

1.山東中醫(yī)藥大學 中醫(yī)學院，山東 濟南 250000；2.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院 腎病一科，山東 濟南 250014

慢性低度炎性反應(yīng)是糖尿病腎臟疾病(diabetic kidney disease,DKD)重要的發(fā)病機制。DKD中的炎性反應(yīng)是機體對慢性高血糖等有害狀況做出反應(yīng)而激活的保護機制,以維持組織的穩(wěn)態(tài)和完整性,但炎性反應(yīng)的慢性激活會誘導附帶的傷害效應(yīng)。長期慢性炎性狀態(tài)誘導細胞凋亡、細胞焦亡、腎間質(zhì)纖維化等級聯(lián)反應(yīng)發(fā)生,加重腎臟組織損傷,最終導致DKD的進一步發(fā)展。因此,探索減輕炎性反應(yīng)的不同方法對DKD的治療具有重大意義[1]。

現(xiàn)有對炎性反應(yīng)治療方法多是直接抑制促炎細胞因子、靶向免疫細胞和阻斷炎性反應(yīng)信號通路等[2]。特異性促炎消退介質(zhì)(specialized pro-resolv-ing mediators,SPMs)的特殊之處在于,它們在不抑制免疫反應(yīng)的情況下發(fā)揮促分解和促炎消退作用。SPMs是一類在正常生理條件下水平較低,但在遭受細胞焦亡、炎性刺激等損傷后觸發(fā)合成的內(nèi)源性脂質(zhì)分子,包括脂氧素(lipoxins,LX)、溶解素(resolvins, Rv)、保護素(protectins, PD)和巨噬素(maresins,MaRs)。許多研究發(fā)現(xiàn)SPMs對多種炎性疾病有較好的預防和治療作用,其中包括DKD[3-5]。

1 特異性促炎消退介質(zhì)

多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)ω-3和ω-6經(jīng)5-脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)、12/15-LOX以及環(huán)氧合酶(cyclooxygenase,COX)等關(guān)鍵酶代謝后產(chǎn)生SPMs。SPMs以受體依賴的方式發(fā)揮作用,目前已發(fā)現(xiàn)的SPMs受體主要是甲酰肽2型受體(lipoxin A4 receptor/peptide receptor type 2,ALX/FPR2)和G蛋白耦聯(lián)受體(G protein-coupled receptors,GPCRs)等7種[5-7]。SPMs的作用是控制和促進機體炎性反應(yīng)的消退,最終使組織和器官免受與慢性炎性狀態(tài)相關(guān)的損害。病理學將炎性反應(yīng)主要分為啟動和消退2個過程,既往學者認為啟動期主要是免疫效應(yīng)細胞聚集,負責啟動對感染和損傷的應(yīng)答;而消退階段主要是在啟動階段的一系列反應(yīng)被清除之后,被動發(fā)生的病理生理過程。如今人們認識到由SPMs介導的炎性反應(yīng)消退階段是一種內(nèi)在程序化過程,它獨立且主動作用于整個炎性反應(yīng)乃至組織細胞的修復過程。

2 特異性促炎消退介質(zhì)對DKD下腎臟的保護作用

SPMs分為脂氧素(LX)、溶解素(Rv)、保護素(PD)和巨噬素(MaRs)4類,它們對DKD均有良好的預防和治療效果。以下將分別論述其機制和作用:

2.1 脂氧素

現(xiàn)有臨床隨機對照試驗指出,DKD的發(fā)病基礎(chǔ)與LX的缺失直接有關(guān),補充LX類似物是DKD的潛在療法。動物實驗也證實,脂氧素LXA4和苯并LXA4減輕了STZ誘導的糖尿病小鼠腎小球系膜細胞增生,降低了尿蛋白含量,表現(xiàn)出明確的腎臟保護作用。LX是最早發(fā)現(xiàn)的一類SPMs,因此對其生物作用的分子機制研究最為充分。

2.1.1 LX多途徑平衡促炎細胞因子和抗炎細胞因子的釋放:LX能調(diào)控核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear transcription factor kappa B,NF-κB)、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kin-ases,MAPK)的激活[8-9],抑制促炎細胞因子并促進抗炎細胞因子的釋放。在鏈脲菌素(streptozocin,STZ)誘導的糖尿病小鼠模型中,LXA4治療后不但顯著抑制已知的炎性介質(zhì)的釋放,如:血管細胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)、單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)、腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor-α,TNF-α)、NF-κB、IL-6、IL-1β、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)等,而且提高抗炎細胞因子IL-10的水平[10]。在大鼠炎性反應(yīng)模型中,LXA4通過下調(diào)腎臟中的磷酸化Smad同源物2(phosphor Mothers Against Decapentaplegic Homolog 2, pSmad2)、磷酸化蛋白激酶B(phosphor protein kinase B, pAkt)、pERK1/2和p38MAPK,抑制經(jīng)典炎性反應(yīng)通路(Smad、ERK信號通路)和非經(jīng)典炎性通路(p38MAPK、Akt)的激活,從而減少其下游促炎細胞因子釋放,減輕炎性反應(yīng),減緩DKD患者腎臟功能的下降。

2.1.2 LX調(diào)控機體免疫細胞的浸潤、趨化和激活:免疫細胞在調(diào)節(jié)機體對組織損傷的炎性反應(yīng)中居于核心地位,LXA4和合成苯并-LXA4類似物通過結(jié)合受體FPR2抑制粒細胞和單核細胞激活,減輕腎臟炎性反應(yīng)。LX能夠增強吞噬細胞的胞葬作用,減少其在炎性反應(yīng)中的聚集,并促進M2型巨噬細胞極化[11],這都有利于腎臟炎性反應(yīng)的消退。研究發(fā)現(xiàn)LX一方面通過甲酰肽2型受體/干擾素調(diào)節(jié)因子5(formyl peptide receptor type 2/interferon-regulatory factor 5, FPR2/IRF5)信號通路降低M1巨噬細胞的表型和功能極化;另一方面通過FPR2/IRF4信號通路促進白細胞介素-4(interleukin-4,IL-4)誘導M2巨噬細胞極化[12],增加M2型巨噬細胞的表達[13],從而促進下游炎性反應(yīng)消退。

2.1.3 LX減輕由高糖誘導的氧化應(yīng)激對腎臟的直接損傷:核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor edythroid 2 like 2,Nrf2)是減輕氧化應(yīng)激的關(guān)鍵因子。LX類似物5(S),6(R),7-三羥基庚酸甲酯[5(S),6(R),7-trihydroxyheptanoic acid methyl ester, BML-111]是一種穩(wěn)定的FPR-2受體激動劑,使Nrf2表達上調(diào),促進其下游血紅素加氧酶1(heme oxygenase 1,HO-1)、醌氧化還原酶-1[NAD(P)H:quinone oxidoreductase,NQO-1]蛋白合成,清除細胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species,ROS),減輕氧化應(yīng)激。它還抑制了層黏連蛋白、纖維連接蛋白、轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)和Ⅳ型膠原等的表達,減輕細胞外基質(zhì)積聚,保護腎功能[14]。LXA4能夠通過激活Nrf2/HO-1通路,清除細胞內(nèi)過剩的ROS、乳酸脫氫酶和丙二醛,提高抗氧化劑超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)水平,減輕腎臟血管內(nèi)皮細胞的氧化應(yīng)激損傷[15]。

2.1.4 LX改善腎間質(zhì)纖維化,減少腎臟功能的不可逆丟失:腎臟固有細胞的增殖、裂解物沉積(α-平滑肌肌動蛋白、Ⅰ型膠原等)、分泌物刺激(TGF-β1、TNF-α等)均會誘導并加重腎間質(zhì)纖維化。在STZ誘導的糖尿病小鼠模型中[10],LXA4和苯并-LXA4可減輕小鼠腎小球系膜增生、膠原沉積等病理改變,改善腎間質(zhì)纖維化,降低蛋白尿,保護腎臟的作用。多種免疫細胞的募集激活、細胞因子表達和上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transfor-mation,EMT)的啟動是腎間質(zhì)纖維化的重要途徑,30%的成纖維細胞通過EMT衍生自腎臟的管狀上皮細胞。LX下調(diào)免疫細胞和腎固有細胞TGF-β1、TNF-α、血小板衍生生長因子(PDGF)、堿性成纖維細胞生長因子(FGF)等炎性因子的釋放,間接抑制Smad2/3磷酸化和MAPK途徑誘導的EMT發(fā)生。LX除了遵循上述“炎性反應(yīng)-纖維化”的方式減輕腎臟纖維化,兩者還有更為緊密直接的聯(lián)系。LX直接靶向纖維化關(guān)鍵信號通路TGF-β/Smad,保護上皮細胞免于表型改變,抑制糖尿病腎病大鼠腎臟纖維化,同時下調(diào)血清TNF-α、IL-6、IL-8和γ-干擾素(IFN-γ)水平,減輕炎性損傷[16-17]。另外,LXA4可以通過上調(diào)microRNA let-c7在腎臟細胞和組織中的表達,抑制TGF-β1誘導的腎間質(zhì)纖維化。

2.2 溶解素

Rv是SPMs中一個分支,目前研究較多的是D族溶解素:RvD1。臨床研究發(fā)現(xiàn)DKD患者的血清RvD1水平低于非糖尿病腎病(non-diabetic kidney disease,NDKD)患者,提示DKD的發(fā)生發(fā)展可能與低水平溶解素密切相關(guān)。

2.2.1 調(diào)控炎性反應(yīng)消退:NF-κB是DKD中炎性反應(yīng)過程的中心介質(zhì),其持續(xù)激活會促進促炎細胞因子的釋放,增強炎性反應(yīng),加重組織損傷。在鏈脲霉素(streptozocin,STZ)誘導的DKD小鼠模型中,RvD1可通過減少核因子κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB, IκBα)和p65的磷酸化達到抑制NF-κB信號通路,降低下游促炎細胞因子IL-6、TNF-α、MCP-1、環(huán)氧合酶-2的表達,減輕腎臟損傷[18]。Rv還抑制中性粒細胞的浸潤并阻斷了TLR受體(Toll-like receptors, TLR)介導的M1巨噬細胞活化,降低促炎細胞因子的產(chǎn)生、釋放。

2.2.2 減少足細胞的凋亡、焦亡:足細胞是DKD中重要的損傷靶點。內(nèi)源性危險相關(guān)分子模式會激活NOD樣受體家族熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3, NLRP3)炎性小體,誘導足細胞凋亡、焦亡。經(jīng)RvD1干預后,小鼠足細胞中NLRP3炎性小體的激活受到顯著抑制,進而降低下游含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1(cysteinyl aspartate specific proteinase 1,caspase-1)、IL-β的表達,減少足細胞因凋亡、焦亡而丟失數(shù)量,避免腎小球硬化。細胞補充實驗發(fā)現(xiàn),RvD1的前體DHA沒有抑制NLRP3炎性小體的作用,說明RvD1是直接作用于NLRP3炎性小體,且非足細胞本身產(chǎn)生[19]。

2.2.3 減輕腎臟的氧化應(yīng)激損傷:高糖會導致ROS等的過度產(chǎn)生,誘導氧化應(yīng)激對細胞DNA、蛋白質(zhì)等破壞,最終導致腎臟纖維化。飲食中的ω-3PUFA可提高腎臟中D系列溶解素的水平[20],顯著降低大鼠腎臟中ROS等促氧化因子的表達、釋放。體外實驗發(fā)現(xiàn),ω-3 PUFA能降低血管內(nèi)皮細胞內(nèi)ROS水平,激活Nrf2/HO-1通路并誘導硫氧還蛋白還原酶-1(TrxR1)、鐵蛋白輕鏈、鐵蛋白重鏈和SOD等抗氧化劑表達,減輕氧化應(yīng)激誘導的血管內(nèi)皮細胞DNA損傷[21]。RvD1類似物通過激活腎組織Nrf2抑制氧化應(yīng)激反應(yīng),并減少中性粒細胞的浸潤,減輕腎臟損傷[22]。因此,溶解素(Rv)有望成為預防和管理DKD的新療法。

2.3 保護素

保護素(PD)最初發(fā)現(xiàn)于自限性炎性反應(yīng)的滲出物中,產(chǎn)生部位與單核/巨噬細胞轉(zhuǎn)運的部位一致。研究發(fā)現(xiàn)PD1可以調(diào)節(jié)單核-巨噬細胞促炎消退功能,減輕腎損傷。典型激活的巨噬細胞(M1型)在炎性反應(yīng)的啟動和傳播中起核心作用,而選擇激活的巨噬細胞(M2型)有促炎消退和協(xié)調(diào)組織修復、再生的作用[23]。PD1既能誘導DKD腎臟中單核細胞向M2型巨噬細胞分化,又能促進M1型巨噬細胞向M2型轉(zhuǎn)化,增強巨噬細胞的胞葬作用、抑制慢性炎性反應(yīng),保護腎功能。另外,PD1可以抑制DKD腎臟的氧化應(yīng)激損傷。在腎小管細胞炎性反應(yīng)中,PD1通過磷酸肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B, PI3K/PKB)信號減少細胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生、蓄積[24],而且促進超氧化物歧化酶2(super-oxide dismutase 2,SOD2)等抗氧化物的表達,抑制NADPH氧化酶2(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 2,NOX2)的表達,減少線粒體損傷、組織炎性反應(yīng),抗擊細胞凋亡,保護腎小管功能,但PD1對SOD2和NOX2的調(diào)控機制尚不明確[25]。

2.4 巨噬素

巨噬素(MaRs)是新近發(fā)現(xiàn)的一類SPMs,目前的研究顯示MaR1主要通過抗氧化應(yīng)激和促炎消退,改善系膜外基質(zhì)堆積和腎間質(zhì)纖維化,減輕腎損傷。其作用機制主要有兩方面:其一,MaR1能降低高糖引起的ROS產(chǎn)生,抑制caspase-1、NLRP3炎性小體及其下游IL-1β等促炎細胞因子的表達,同時降低TGF-β1的水平,減輕腎小球系膜外基質(zhì)堆積[26]。其二,MaR1能上調(diào)其受體LGR6在腎臟中的表達,并通過與之結(jié)合分泌環(huán)磷酸腺苷,促進SOD2表達,減輕氧化應(yīng)激損傷,保護腎功能。MaR1還可以通過激活PI3K/Akt通路,促進脂肪組織和肌肉表達葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4,改善胰島素抵抗,降低血糖。還能升高高密度脂蛋白,影響脂質(zhì)代謝,但具體的機制有待探索[5]。

3 問題與展望

隨著對DKD病理生理學基本認識的提高,慢性低度炎性反應(yīng)的管理在DKD發(fā)生發(fā)展中的越發(fā)重要。誘導炎性反應(yīng)消退的藥物是治療DKD的一種極有吸引力的治療手段。SPMs處理DKD臨床前模型的結(jié)果顯示了積極的治療作用,但從基礎(chǔ)到臨床的轉(zhuǎn)化,還有許多問題需要解決,包括治療的時間窗、給藥方式和劑量、SPMs藥物制備及其體內(nèi)代謝過程和穩(wěn)定性等。比如:雖然高純度的二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)、二十二碳六烯酸(docose hexaenoic acid,DHA)可以有效補充SPMs,但這類補充劑的純度問題和能升高血漿低密度脂蛋白水平的風險是潛在的限制因素;患者的SPMs生物合成酶活性受損將會是內(nèi)源性SPMs產(chǎn)生的另一個潛在限制因素;SPMs的穩(wěn)定性較差也是限制直接補充SPMs的原因等等。因此,確定DKD患者體內(nèi)是否存在SPMs生成不足,現(xiàn)有治療DKD的藥物是否通過提高循環(huán)SPMs水平發(fā)揮了部分保護作用,以及如何有效的補充患者的SPMs都值得探討。無論如何,隨著對SPMs研究深入,它對DKD病理性炎性反應(yīng)的治療作用將越發(fā)凸顯,有望開辟出糖尿病腎臟疾病的治療新途徑。