转化生长因子β在糖尿病肾病中的作用

【摘要】 糖尿病肾病是一种以进行性肾纤维化为特征的肾脏疾病，病理特征是肾小球细胞外基质堆积、固有细胞增生、肥大。细胞因子与糖尿病肾病的关系非常密切，如转化生长因子β（TGF-β）可导致肾脏损伤，其作用涉及到细胞外基质代谢、细胞增殖、细胞肥大等等。 【关键词】 糖尿病肾病； 转化生长因子β； 细胞外基质

糖尿病肾病（DN）是糖尿病最重要和最常见的并发症之一，是一种以进行性肾间质纤维化为特征的肾脏疾病。 DN的发病机制尚不十分清楚，其中转化生长因子β在DN的发病机制中占有重要地位［1］，对TGF-β与DN关系的研究有可能为诊治DN提供新的思路。本文就转化生长因子β（TGF-β）在糖尿病肾病（DN）的作用作一综述。

1 转化生长因子β及其受体

1．1 转化生长因子β（TGF-β） 转化生长因子β作为TGF-β细胞因子超家族的成员调节多种靶基因的表达，在胚胎生长发育、细胞分化、增殖及凋亡的调节中发挥重要作用，同时参与细胞外基质的分泌和发育分化等多种生理过程。人体大部分组织均可合成［2］，它是由两条各含112个氨基酸的单体以二硫键结合的二聚体多肽，有五种异构体，其中TGF-β1、β2、β3主要存在于哺乳动物中。

1．2 转化生长因子β受体 TGF-β受体在人体内广泛存在，包括肾脏固有细胞，有Ⅰ～Ⅴ 5种不同的类型，其中Ⅰ、Ⅱ型具有丝氨酸/苏氨酸酶活性，为信号传递受体，主要介导TGF-β的作用。Ⅲ型受体分膜结合型和游离型，前者增加TGF-β与Ⅱ型受体的亲和力，后者能结合并阻止TGF-β与靶位点结合，从而抑制TGF-β的生物学活性。Ⅳ、Ⅴ型受体的作用目前尚不清楚。TGF-β首先与Ⅱ型受体结合，再与Ⅰ型受体结合，使Ⅰ型受体GS区磷酸化，磷酸化的I型受体经smad家族将信号放大并进一步向下传递，产生相应的生物学效应［3］。

2 转化生长因子β在DN中的作用

TGF-β在DN的发病机制中起中心作用，无论是肾小球及外周组织的病变还是在肾小管及间质病变中都占有重要地位。TGF-β通过受体信号传递在DN机制中发挥以下生物学作用。

2．1 调节肾脏细胞增殖和分化 TGF-β抑制大多数肾细胞如肾近曲小管上皮细胞、肾小球上皮细胞和肾小球内皮细胞的增殖和分化，TGF-β通过控制细胞周期G1向S期转化来抑制细胞增生、诱导细胞肥大［4］。

2．2 增加细胞外基质（ECM）蛋白的含量 TGF-β增加肾小球系膜细胞、肾小球上皮细胞、近曲小管上皮细胞和成纤维细胞外基质蛋白分子的合成，包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白、层粘连蛋白和蛋白多糖的合成。TGF-β通过上调蛋白酶抑制因子如纤溶酶原激活物抑制因子和金属蛋白酶抑制剂的合成，下调基质降解蛋白酶如胶原酶的合成，阻止新合成的细胞外基质降解，随着细胞外基质的积聚，最终导致肾小球硬化。此外，TGF-β还促进基质分子细胞表面受体整合素表达，增强细胞-细胞、细胞-基质的相互作用，因此TGF-β从多个途径加剧了ECM的积聚［5］。对糖尿病肾病的动物模型表明，转染了TGF-β基因的大鼠的肾脏细胞外基质增生，系膜扩张，肾小球硬化，并出现了蛋白尿。在db/db糖尿病小鼠模型中，给予TGF-β抗体可以成功阻止细胞外基质表达和肾功能损伤［6］。

2．3 破坏肾小球滤过屏障 肾小球滤过屏障由内皮细胞窗孔、肾小球基底膜及脏层上皮细胞足突间的裂隙隔膜组成。TGF-β可损伤足细胞，破坏滤过膜的完整性，在DN的发生中起重要作用［7］。有研究发现［8］，在DN病情加重时，尿中有足细胞出现，病情好转时尿中足细胞消失。

2．4 促进肾小管-间质纤维化 在高血糖状态下，TGF-β促进肾脏成纤维反应发生的可能机制是：经smad信号转导通路调节表达肌成纤维细胞表型的基因的转录，促进肾小管上皮细胞向纤维细胞转化发生，促进肾间质纤维化［9］。有研究发现［10］， TGF-β在DN肾脏间质区的肌成纤维细胞内可见，在正常肾脏间质区的肌成纤维细胞内不可见。

2．5 参与炎性反应、组织修复 在肾小球微血管损伤时，局部血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）的增加是由于局部血管紧张素原的合成加强。局部AngⅡ的产生也会刺激肾小球固有细胞合成TGF-β增加，导致系膜基质堆积，最后肾小球阶段性硬化。通过mRNA研究血管紧张素原、TGF-β和3种系膜蛋白成分（纤维连接蛋白、Ⅳ型胶原蛋白和层粘连蛋白β1），结果显示，肾小球内皮细胞如果受损或被血流动力学因素激活，会通过增加局部血管紧张素原的合成来使AngⅡ产生，导致TGF-β合成增加和进行性阶段性肾小球硬化［11］。

在高血糖状态下，有多种生化异常及微循环障碍共同参与DN的发生发展，包括蛋白激酶C（PKC）的激活，蛋白非酶糖化作用、氧化应激、肾素-血管紧张素系统活性增加等，他们可通过各种途径参与TGF-β的调节，导致ECM积聚及肾小球硬化。目前认为TGF-β可能是DN发病机制的最后共同通路。其中高血糖、血管紧张素Ⅱ、非酶糖化产物、NO以及血栓调节素对TGF-β的作用与PKC的活性密切相关，即他们是通过或者部分通过PKC来调节TGF-β［12］。

3 拮抗TGF-β活性对治疗DN的临床价值

由于 TGF-β在DN的发病机制中起中心作用, 因此拮抗TGF-β活性对DN的防治有极其重要的作用。使用抗TGF-β抗体来抑制TGF-β的活性，则TGF-β1、Ⅳ型胶原、细胞外基质mRNA水平也显著降低。血管紧张素转换酶抑制剂雷米普利能抑制TGF-β1、Ⅳ型胶原、细胞外基质mRNA和蛋白表达，减轻肾小管间质损伤。Han等在短期内给STZ所致糖尿病大鼠模型持续皮下注射TGF-β1反义寡核苷酸液可以明显地减少TGF-β1蛋白水平，减缓肾脏的增长重量，降低细胞外基质mRNA的水平［13］。

综上所述，TGF-β参与了DN的发生和发展过程，联合使用抗TGF-β抗体、血管紧张素转换酶抑制剂及其他技术，以达到最大限度的抑制TGF-β的活性，保护肾脏，延迟肾纤维化的进程，为DN的早期防治带来了新的希望。

【参考文献】

1 Wolf G,Ziyadeh FN.Molecular mechanisms of diabetic renal hypertrophy.Kidney Int,1999,56（2）:393-405.

2 Pasche B.Role of tansforming growth factor beta in cancer.J Cell Physiol,2001,186（2）:153-168.

3 Bottinger EP,Bitzer M.TGF-β Signaling in renal disease.J Am Soc Nephrol,2002,13（10）:2600-2610.

4 Fraser D,Bruskill N,Ito T, et al.Long-term exposure of proximal tubular epithelial cells to glucose induces transforming growth factor-β1 synthesis viaan autocine PDGF loop.American journal of Pathology,2003,163:2565-2574.

5 Kam S,van der Geest RN,Verhagen NA,et al.Secretion of collagen type IV by human renal fibroblasts is increased by high glucose via a TGF-β-independent pathway.Nephrol Dia Transplant,2004,19:1694-1701.

6 Ziyadeh FN,Hoffman BB,Han DC,et al.Long-term prevention of renal insufficiency,excess matrix gene expression and glomeruar mesangsl matrix expression by treatment with monoclonal anti-TGF-βantibody in db/db diabetic mice.PNAS USA,2000,97:8015-8020.

7 Hoshi S,Shu Y, Yoshida F,et al.Podocyte injury promotes progressive nephropathy in zucker diabetic fatty rats.Lab Invest,2002,82（1）:25-35.

8 Nakamura T,Ushiyama C,Suzuki S,et al.Urinary excretion of podocytes in patients with diabetic nephropathy.Neprol dial Transplant,2000,15（9）:1379-1383.

9 Li JH,Zhu HJ,Huang XR,et al.Smad 7inhibits fibrotic effect of TGF-beta on renal tubular epithelial cells by blocking Smad 2 activation.J Am Soc Nephrol,2002,13（6）:1464-1472.

10 Ina K,Kitamura H,Tatsukawa S,et al.Transformation of interstitial fibroblasts and tubulointerstitial fibrosis in diabetic nephropathy .Med Electron Microse,2002,35（2）:87-96.

11 王凯，李海浪，邓红.肾小球细胞与糖尿病肾病.东南大学学报，2003，22（2）：125-128.

12 程文广，陈继业.TGF-β与糖尿病肾病的关系.辽宁实用糖尿病杂志，2002，10（3）：7-8.

13 Han DC,Hoffman BB,Hong SW,et al.Therapy with TGF-β1 oligodeox ynucleotides reduces kidney weight and matrix mRNA indiabetic mice.Am J Physiol Renal Physiol,2000,278:628-634.