王昊天 王毅

腎移植已成為改善終末期腎病患者身體狀況和生活質(zhì)量的最佳選擇。近年來(lái),移植腎的短期存活率已有了明顯提高,但長(zhǎng)期存活率仍不理想。移植腎間質(zhì)纖維化是由于在各種損傷因素的刺激下,細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)產(chǎn)生和降解失衡所引起的進(jìn)行性腎功能減退,最終造成移植腎失功[1]。在Banff分類中,將慢性移植物病變定義為腎間質(zhì)纖維化(renal interstitial fibrosis)、腎小管萎縮(renal tubular atrophy)、動(dòng)脈纖維內(nèi)膜增厚、小動(dòng)脈透明變性、系膜基質(zhì)增加和移植腎小球病[2,3]。由于腎小管間質(zhì)占腎臟體積的90%,而腎間質(zhì)纖維化和腎小管萎縮往往又同時(shí)發(fā)生,故腎間質(zhì)纖維化/腎小管萎縮是CAD最突出的病理表現(xiàn),常作為一個(gè)因素進(jìn)行評(píng)估。在移植術(shù)后3～6個(gè)月時(shí),約40%的同種異體移植腎可檢測(cè)到腎間質(zhì)纖維化/腎小管萎縮,術(shù)后2年增加至約65%[4]。但是,到目前為止,筆者發(fā)現(xiàn)還沒(méi)有證據(jù)表明移植腎間質(zhì)纖維化的病理與一般腎疾病中觀察到的間質(zhì)纖維化病理存在顯著差異,因此,本文討論一般腎疾病間質(zhì)纖維化及抗纖維化過(guò)程,著重關(guān)注在移植腎領(lǐng)域的進(jìn)展,綜述如下。

1 腎間質(zhì)纖維化發(fā)生的主要機(jī)制

腎小球和腎小管損傷后的早期纖維化是有效恢復(fù)的表現(xiàn),但在疾病的中晚期,組織損傷嚴(yán)重或反復(fù)損傷超過(guò)周圍實(shí)質(zhì)細(xì)胞的再生能力,間質(zhì)纖維結(jié)締組織大量增生,正常組織修復(fù)失衡,此時(shí)纖維化則為病理性的[5-8]。移植腎間質(zhì)纖維化可由免疫和非免疫損傷引起。Mortensen等[9]研究分析確定了4種與間質(zhì)纖維化程度高度相關(guān)的蛋白,結(jié)果與細(xì)胞骨架構(gòu)建和免疫反應(yīng)是移植腎間質(zhì)纖維化普遍過(guò)程的觀點(diǎn)相符。

1.1 參與腎間質(zhì)纖維化過(guò)程的細(xì)胞 不同細(xì)胞類型參與了間質(zhì)纖維化過(guò)程,有參與排斥反應(yīng)的免疫細(xì)胞,有介導(dǎo)ECM沉積的腎小球系膜細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、周細(xì)胞以及血管平滑肌細(xì)胞,介導(dǎo)血栓性微血管病變的內(nèi)皮細(xì)胞,還有參與免疫反應(yīng)的B細(xì)胞,T細(xì)胞等,這些細(xì)胞直接或間接受到影響,發(fā)生一系列反應(yīng)并介導(dǎo)損傷與修復(fù)。在纖維化的后期,幾乎所有的細(xì)胞參與其中[10]。

肌成纖維細(xì)胞表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA),可以增加膠原纖維和ECM大分子的表達(dá),并抑制ECM降解酶,是介導(dǎo)IF/TA發(fā)生的主要效應(yīng)細(xì)胞之一[11]。其有多種細(xì)胞來(lái)源,如成纖維細(xì)胞、血管周細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等。Kuppe等[10]利用單細(xì)胞RNA測(cè)序分析了健康和纖維化腎臟中近端小管和非近端小管細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄體,確定了周細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的不同亞群是腎間質(zhì)纖維化過(guò)程中肌成纖維細(xì)胞的細(xì)胞來(lái)源。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymaltr ansition,EMT),內(nèi)皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化(endothlial mesenchymal transition,EndoMT)均是肌成纖維細(xì)胞來(lái)源和誘導(dǎo)移植腎間質(zhì)纖維化的機(jī)制[12-14]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)超蛋白家族、炎性因子以及活性氧等幾種自分泌或旁分泌信號(hào)分子可誘導(dǎo)EndoMT發(fā)生,而血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子-A和一些microRNA(如miR-155)則是EndoMT的負(fù)調(diào)控因子[15,16]。

巨噬細(xì)胞是腎間質(zhì)纖維化發(fā)生過(guò)程中的關(guān)鍵細(xì)胞類型。Li等[17]研究表明巨噬細(xì)胞可通過(guò)p38信號(hào)通路激活使同種異體移植炎癥因子1的表達(dá)上調(diào),促進(jìn)腎成纖維細(xì)胞活化為促纖維化表型。有兩種不同的巨噬細(xì)胞類型介導(dǎo)腎損傷和修復(fù):促炎型(M1)和抗炎型(M2)。Wang等[18]研究發(fā)現(xiàn),在小鼠腎移植模型中,約一半的α-SMA+肌成纖維細(xì)胞來(lái)自于受者骨髓源巨噬細(xì)胞,并且骨髓源M2型巨噬細(xì)胞可通過(guò)Smad3依賴性機(jī)制促進(jìn)巨噬細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變(macrophage to myofibroblast transition,MMT),有助于移植腎間質(zhì)纖維化形成。

γδ T細(xì)胞是一種效應(yīng)性淋巴細(xì)胞,在間質(zhì)纖維化過(guò)程中發(fā)揮重要作用。Law等[19]在有間質(zhì)纖維化的人腎活檢組織中檢測(cè)到γδ T細(xì)胞數(shù)量顯著升高,聚集于腎小管間質(zhì);并首次發(fā)現(xiàn)γδ T細(xì)胞是促炎細(xì)胞因子IL-17A的來(lái)源。

1.2 參與腎間質(zhì)纖維化發(fā)生的反應(yīng)

1.2.1 炎癥和排斥反應(yīng):2017年和2019年Banff標(biāo)準(zhǔn)中依據(jù)慢性移植腎間質(zhì)纖維化和腎小管萎縮區(qū)域內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)程度,對(duì)慢性活動(dòng)性T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)新增了嚴(yán)重程度的分級(jí),表現(xiàn)出對(duì)隱匿、持續(xù)的排斥反應(yīng)所致的IF/TA的重視,體現(xiàn)出間質(zhì)纖維化區(qū)域內(nèi)炎癥(inflammation in areas of fibrosis,i-IFTA)和腎小管萎縮區(qū)域內(nèi)炎癥與移植腎不良結(jié)局的相關(guān)性[3]。Matas等[20]在腎移植后90 d(n=598)的活檢中檢測(cè)了i-IFTA和萎縮區(qū)域的腎小管炎的影響,結(jié)果與這一結(jié)論相符。 i-IFTA是活性T細(xì)胞介導(dǎo)的同種免疫的組織學(xué)結(jié)果,代表炎癥和腎小管損傷與纖維化愈合之間的界限,不受控制的i-IFTA參與介導(dǎo)纖維化等不良結(jié)構(gòu)和功能改變過(guò)程[21,22]。此外,有學(xué)者研究了供者循環(huán)特異性抗HLA抗體(HLA-DSA)在移植腎間質(zhì)纖維化的作用,結(jié)果提示,移植后攜帶HLA-DSA的患者與未攜帶HLA-DSA的患者相比,移植后1年及以上的活檢顯示IF/TA進(jìn)展明顯加快。循環(huán)HLA-DSA是早期和加速同種異體移植物纖維化的主要決定因素,并且獨(dú)立于傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素和抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)發(fā)揮作用[23]。

1.2.2 補(bǔ)體及凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng):補(bǔ)體增強(qiáng)了同種異體反應(yīng)性T細(xì)胞免疫過(guò)程,導(dǎo)致移植排斥,并且介導(dǎo)間質(zhì)纖維化形成。C3參與腎素-血管緊張素系統(tǒng)的激活和促進(jìn)EMT,C5/C5aR的缺失(但不阻斷膜攻擊復(fù)合物形成)可以抑制腎臟間質(zhì)纖維化形成[24,25]。凝血系統(tǒng)的激活與移植物的病理狀況同樣相關(guān),可以通過(guò)與補(bǔ)體蛋白水解級(jí)聯(lián)反應(yīng)的復(fù)雜相互作用,介導(dǎo)先天免疫系統(tǒng)的激活,并通過(guò)其對(duì)樹(shù)突狀細(xì)胞的影響,參與同種抗原特異性適應(yīng)性反應(yīng)的擴(kuò)增。因此,凝血和補(bǔ)體系統(tǒng)可能被視為調(diào)節(jié)先天免疫和防止進(jìn)行性移植物損傷的潛在治療靶點(diǎn)。靶向凝血和補(bǔ)體兩種蛋白水解系統(tǒng)共有的作用點(diǎn)可能減少腎移植中先天性免疫系統(tǒng)的激活,減少其對(duì)移植物結(jié)構(gòu)和功能的損害[26]。

1.2.3 缺血缺氧:腎移植過(guò)程中的缺血缺氧可引起移植物損傷,Heylen等[27]發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷缺血的所有同種異體移植物中DNA甲基化水平急劇增加,高甲基化可影響參與抑制腎損傷和纖維化的基因表達(dá)。而且,移植物植入前DNA高甲基化可預(yù)測(cè)移植后1年的慢性損傷,特別是間質(zhì)纖維化和腎小球硬化。缺血再灌注損傷可導(dǎo)致急性腎損傷和移植腎功能延遲恢復(fù)(delayed graft function,DGF),促進(jìn)間質(zhì)纖維化發(fā)生。Heilman等[28]報(bào)道了供體來(lái)源的纖維化可能增加DGF的幾率,但DGF似乎不會(huì)加劇移植后第1年纖維化的進(jìn)展。

1.3 介導(dǎo)腎間質(zhì)纖維化的信號(hào)通路 參與腎間質(zhì)纖維化的信號(hào)通路眾多,包括TGF-β1,Hedgehog信號(hào)通路、Wnt通路以及HIF-1和ROS等,已證實(shí)TGF-β1水平持續(xù)升高與促纖維化信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的激活有因果關(guān)系,TGF-β1是腎間質(zhì)纖維化形成的主要驅(qū)動(dòng)因素。TGF-β1可激活A(yù)LK5 I型受體以及非經(jīng)典(如src激酶、EGFR、JAK/STAT、p53)通路,共同驅(qū)動(dòng)纖維化基因組程序。HIGGINS等報(bào)道了小鼠腎小管中p53基因的敲除可防止上皮細(xì)胞G2/M期阻滯,減少纖維化效應(yīng)細(xì)胞的分泌,并減緩急性至慢性腎損傷的轉(zhuǎn)變[29]。Hong等[30]報(bào)道,損傷發(fā)生時(shí),腎臟上皮和間質(zhì)Notch1信號(hào)活化,通過(guò)激活下游TGF-β1/Smad2/3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化,促進(jìn)ECM沉積,介導(dǎo)間質(zhì)纖維化。

1.4 免疫抑制劑與移植腎間質(zhì)纖維化 免疫抑制劑在發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)的同時(shí),其毒性損傷也是導(dǎo)致移植器官慢性失功的重要因素。經(jīng)典的免疫抑制劑包括鈣調(diào)磷酸酶抑制劑、麥考酚酸等,它們都會(huì)增加移植腎間質(zhì)炎癥和纖維化[31]。Xia等[32]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制NLRP3炎性小體介導(dǎo)的TGF-β/Smad通路,可以保護(hù)環(huán)孢素A誘導(dǎo)的腎毒性和腎間質(zhì)纖維化。Dao等[33]研究發(fā)現(xiàn)大麻素受體1(Cannabinoid receptor 1,CB1)在正常移植腎中低表達(dá),但在CAD中高表達(dá)。在他克莫司誘導(dǎo)的腎小管間質(zhì)纖維化形成的體外模型中,他克莫司可顯著促進(jìn)CB1的mRNA和蛋白表達(dá)。給予CB1拮抗劑利莫那班可減弱腎小管細(xì)胞合成膠原,減緩間質(zhì)纖維化進(jìn)展。

2 抗間質(zhì)纖維化治療進(jìn)展

由于CAD的影響因素眾多、機(jī)制復(fù)雜,對(duì)于CAD的治療,臨床上主要包括:調(diào)節(jié)飲食結(jié)構(gòu)、降低激素和免疫抑制藥物的劑量、應(yīng)用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑或血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑、調(diào)控血壓和降尿酸等,尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)治療路徑。因此,深入研究有效并且實(shí)用的抗間質(zhì)纖維化防治策略是當(dāng)前的重點(diǎn)難點(diǎn)。

2.1 細(xì)胞靶向 腎間質(zhì)纖維化過(guò)程復(fù)雜,靶向參與間質(zhì)纖維化形成過(guò)程中的細(xì)胞及其來(lái)源是研究抗纖維化治療的一種基本策略。白藜蘆醇通過(guò)靶向成纖維細(xì)胞活化和EMT,從而抑制單側(cè)輸尿管梗阻(Unilateral ureteral obstruction,UUO)所致纖維化模型中肌纖維母細(xì)胞表型和纖維化形成,并且抑制間質(zhì)和小管中上皮細(xì)胞增殖相關(guān)信號(hào)通路(MAPK、PI3K/Akt、Wnt/β-catenin和JAK2/STAT3)的活性[15,34]。利拉魯肽是一種長(zhǎng)效胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)類似物,在UUO間質(zhì)纖維化模型中,利拉魯肽結(jié)合并激活GLP-1受體,抑制TGF-β1/Smad3和ERK1/2信號(hào)通路的激活,減少ECM分泌和沉積,阻止EMT發(fā)生,起到減輕間質(zhì)纖維化的作用[35]。

眾多研究表明,干細(xì)胞治療具有腎臟保護(hù)作用,Wang等[36]研究發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(adipose-derived mesenchymal stem cells,AMSCs)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表型從M1型轉(zhuǎn)變M2型,在UUO間質(zhì)纖維化動(dòng)物模型中,AMSC治療可以通過(guò)抑制間質(zhì)炎癥減輕纖維化的進(jìn)展。 Xing等[37]研究表明骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell,MSC)輸注可抑制UUO誘導(dǎo)的肌成纖維細(xì)胞活化和增殖;此外,MSC減弱了UUO小鼠巨噬細(xì)胞的腎小管間質(zhì)浸潤(rùn),從而減輕間質(zhì)纖維化;因此,干細(xì)胞治療是一種有前景的抗間質(zhì)纖維化策略。

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)可以在移植免疫反應(yīng)的急性期減輕間質(zhì)炎癥,逆轉(zhuǎn)腎移植排斥反應(yīng),可能參與調(diào)節(jié)纖維化過(guò)程。Chandran等[38]對(duì)三名腎移植受者進(jìn)行了一項(xiàng)自體Treg細(xì)胞治療的安全性和可行性試驗(yàn)。結(jié)果表示在接受免疫抑制的腎移植患者中分離、擴(kuò)增、輸注Tregs是可行的。但參與者數(shù)量有限,無(wú)法檢測(cè)移植物炎癥的改善情況,也無(wú)法得出移植腎纖維化與Tregs輸注之間的任何相關(guān)性。接下來(lái),研究多克隆和供體同種抗原反應(yīng)性Tregs治療療效以及Tregs有效性機(jī)制將是移植腎抗間質(zhì)纖維化新的熱點(diǎn)。

常規(guī)細(xì)胞治療由于給藥細(xì)胞的滯留較低,作用有限,效果欠佳。Oka等[39,40]最近報(bào)道了肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor,HGF)轉(zhuǎn)基因間皮細(xì)胞片移植在大鼠腎纖維化模型中表現(xiàn)出較強(qiáng)的治療作用,轉(zhuǎn)基因細(xì)胞片移植可增加腎臟活化HGF受體的表達(dá)并且通過(guò)微血管阻止了腎間質(zhì)纖維化進(jìn)展。因此,細(xì)胞片治療是一種新的和有希望的策略。

2.2 分子靶向 血管緊張素Ⅱ促進(jìn)血管收縮和醛固酮釋放以升高血壓,有促氧化、促炎和促間質(zhì)纖維化作用。抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)可減輕間質(zhì)纖維化進(jìn)展,血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制提供的保護(hù)作用可降低移植物中的毛細(xì)血管稀疏、淋巴管生成和足細(xì)胞損傷,減輕腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化[41]。Nafar等[42]發(fā)現(xiàn)氯沙坦治療可降低腎移植患者組織miR-21和TGF-β的表達(dá),減輕組織間質(zhì)纖維化,對(duì)移植腎功能有保護(hù)作用。但RAS阻斷在腎移植受者中的益處仍有爭(zhēng)議,最近的一項(xiàng)薈萃分析指出需要有>10 000受試者進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn),結(jié)果才具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[43,44]。

吡非尼酮(Pirfenidone,PFD)是一種以TGF-β和腫瘤壞死因子-α為靶點(diǎn)的抗纖維化、抗氧化和抗炎藥物,已被批準(zhǔn)用于特發(fā)性肺纖維化治療。研究發(fā)現(xiàn)PFD對(duì)CAD的腎損傷同樣具有保護(hù)作用,可以減輕移植腎間質(zhì)炎癥及纖維化程度[45]。然而,是否采用抗TGF-β治療目前來(lái)說(shuō)仍具有爭(zhēng)議。

一方面,TGF-β是調(diào)節(jié)所有器官纖維化的關(guān)鍵介質(zhì),尤其是腎臟;另一方面,TGF-β調(diào)節(jié)多種生物學(xué)和病理學(xué)過(guò)程,阻斷TGF-β將產(chǎn)生各種副作用,包括帶狀皰疹、膿皰性皮疹、出血疾病等[46]。β-連環(huán)蛋白(β-catenin)是大多數(shù)TGF-β信號(hào)通路中的共同輔助因子,β-catenin與T細(xì)胞因子(T cell factor,TCF)結(jié)合激活促纖維化基因,而與誘導(dǎo)的Tregs分化的轉(zhuǎn)錄因子Foxo結(jié)合,則促進(jìn)細(xì)胞存活[47]。Qiao等[48]研究結(jié)果表明,抑制β-catenin /TCF介導(dǎo)的TGF-β促纖維化作用,同時(shí)增強(qiáng)β-catenin /Foxo介導(dǎo)的抗炎作用,可能是抗TGF-β治療的策略之一。

近年來(lái),對(duì)移植腎間質(zhì)纖維化理解的一個(gè)重大轉(zhuǎn)變是:認(rèn)識(shí)到表觀遺傳標(biāo)記物(在不改變DNA序列的情況下控制基因表達(dá)的調(diào)節(jié)過(guò)程)整合了引發(fā)間質(zhì)纖維化的各種內(nèi)在和外在調(diào)節(jié)機(jī)制。表觀基因組代表遺傳學(xué)和環(huán)境之間的融合,在移植的情況下,環(huán)境從供體轉(zhuǎn)移到受體,從而提供表觀基因組的明顯改變,包括DNA甲基化模式、組蛋白修飾和非編碼RNA(ncRNA)的作用,其中MicroRNA(miRNA)最近研究較多,可通過(guò)影響mRNA的轉(zhuǎn)錄后降解和抑制蛋白質(zhì)的翻譯來(lái)引起靶基因的抑制。

Matz等[49]報(bào)道了血漿樣本中miR-21、miR-142-3p和miR-155的表達(dá)改變與同種異體腎移植功能障礙有關(guān),并可用于腎移植中的移植物功能監(jiān)測(cè)。有研究顯示,IF/TA患者移植腎中miR-378的水平顯著低于健康對(duì)照組,miR-378處理顯著降低了缺血再灌注損傷后1 d的細(xì)胞凋亡率和腎小管損傷評(píng)分,減少了白細(xì)胞浸潤(rùn),miR-378對(duì)移植腎IF/TA以及預(yù)防IRI具有潛在的保護(hù)作用[50]。

長(zhǎng)非編碼RNA(lncRNA)和miRNAs之間存在相互作用,許多學(xué)者正在研究這些循環(huán)生物標(biāo)志物之間的復(fù)雜關(guān)系。隨著大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組分析的發(fā)展,我們現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到絕大多數(shù)基因組序列被轉(zhuǎn)錄成lncRNAs。在UUO間質(zhì)纖維化大鼠腎臟中,促間質(zhì)纖維化lncRNA HOTAIR顯著上調(diào),HOTAIR耗竭會(huì)上調(diào)miR-124以阻斷Notch1信號(hào)通路,從而改善EMT并減少纖維連接蛋白和α-SMA等纖維化蛋白的累積[51]。lncRNAs對(duì)腎間質(zhì)纖維化的調(diào)節(jié)作用是一個(gè)有前景的抗纖維化治療靶點(diǎn),然而,關(guān)于它的研究仍不深入。低表達(dá)量、種間保守性較低、功能復(fù)雜以及難以改變lncRNA在核或細(xì)胞質(zhì)區(qū)室中的結(jié)構(gòu)和位置等因素都阻礙了lncRNA治療的發(fā)展。盡管如此,諸如CRISPR/Cas9編輯等新技術(shù)仍可能是未來(lái)腎臟疾病中調(diào)控lncRNA表達(dá)和功能的新方法[52,53]。

綜上所述,CAD仍然是造成移植腎遠(yuǎn)期功能喪失的關(guān)鍵因素。到目前為止,已經(jīng)確定了許多潛在的抗纖維化途徑,但尚未有在移植腎臟中獲批的抗纖維化藥物。因?yàn)橐浦材I間質(zhì)纖維化途徑重疊并相互影響,其復(fù)雜性使抗間質(zhì)纖維化藥物研發(fā)較為困難;腎移植后表觀遺傳調(diào)節(jié)機(jī)制變化的發(fā)現(xiàn)對(duì)移植物結(jié)局的預(yù)測(cè)有重要意義。我們相信,在臨床、生物標(biāo)志物和新生物技術(shù)的結(jié)合將提高CAD的診斷精度和治療效果,進(jìn)而提高移植腎遠(yuǎn)期存活率。