彭素英，甘林望，唐 亮，曹 靈

(1瀘州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，四川瀘州 646000;2重慶市涪陵區(qū)涪陵中心醫(yī)院)

腎小球疾病分為原發(fā)性和繼發(fā)性，其發(fā)病機制主要有免疫炎癥反應、非免疫機制(高脂血癥、氧化應激和腎小球內高血壓、高灌注、高濾過等)參與，引起腎臟局部微血管損傷，組織缺血缺氧，進而引起或加重腎臟損害。低氧誘導因子(HIF)是缺氧條件下的重要轉錄因子，其在低氧狀態(tài)下降解減少，含量明顯增加，并通過調控一系列靶基因對腎臟組織產生生物學效應?，F就HIF的生物學特點及其在腎小球疾病中的作用作一綜述。

1 HIF的分子結構、功能及表達調控

1.1 HIF的結構 HIF是由a亞基和β亞基組成的異二聚體轉錄因子，屬于bHLH-PAS(basic helix loop helix-Per/ARNT/SIM)家族。目前發(fā)現HIF的a亞基有3種異構體存在(即 HIF-1a、HIF-2a、HIF-3a)，分別將含有上述不同 a亞基的 HIF命名為HIF1、HIF2、HIF3，每個成員都含有共同的 β 亞基，且均以aβ二聚體的形式發(fā)揮功能。a亞基為功能性亞基，受細胞內氧濃度的調節(jié)，由bHLH和PAS結構域、氧依賴降解結構域及兩個轉錄激活結構域(N-TAD和C-TAD)組成。bHLH和PAS結構域是HIF異二聚化結合DNA的關鍵性結構域。a亞基的兩個TAD序列間的區(qū)域為抑制結構域，抑制TAD的轉錄活性。β亞基在細胞內呈構成性表達，由bHLH、PAS及TAD3個結構域組成，對氧濃度不敏感。HIF-2a與HIF-1a表現為獨特的交錯結構，能識別相同的DNA結合區(qū)。HIF-3a結構域與HIF-1a、HIF-2a相似，但缺少HIF-1a、HIF-2a的C-TAD。

1.2 HIF的功能 HIF本身無生物學活性，但可通過與缺氧反應元件結合，調控糖酵解酶、促紅細胞生成素(EPO)、血管內皮生長因子(VEGF)、結締組織生長因子(CTGF)、轉化生長因子(TGF)、血紅素加氧酶-1等下游基因表達，參與能量代謝、血管舒縮、血管生成、細胞凋亡和增殖等病理生理過程，使機體產生一系列適應低氧的反應。HIF-1a和HIF-2a雖有相似的結構域，但各自具有獨特的生物學效應。HIF-1a主要調控生長和代謝相關基因的表達，HIF-2a主要調控與血管生成和增殖相關的基因，部分基因則同時受兩者的調控［1，2］。HIF-3a 與 HIF-1a、HIF-2a在結構上有較大的差異，功能上也明顯不同。Hara等［3］認為HIF-3a可能作為負調節(jié)因子，抑制HIF-1、HIF-2介導的基因表達。

1.3 HIF的表達調控 HIF是低氧時重要的轉錄因子，其轉錄活性主要依賴于a亞基的表達和穩(wěn)定。不同 a亞基表達位置不同，HIF-1a呈全身性表達［1］;而 HIF-2a主要在薄壁組織和間質細胞中表達［2］;關于HIF-3a的表達模式，目前研究較少，有報道顯示在心臟、胎盤、肺和肌肉等組織中表達［4］。a亞基為功能亞基，其蛋白表達量和轉錄活性主要由細胞內氧濃度調節(jié)。常氧下，a亞基極易降解，半衰期不足5 min;但低氧時，a亞基大量積聚，其表達量的調節(jié)主要發(fā)生在四個水平:mRNA的表達水平、蛋白表達水平、核定位水平和轉錄激活。目前，對HIF-1a蛋白水平調節(jié)的相關研究較多，證實在常氧狀態(tài)下HIF-1a主要通過以下途徑調節(jié)其蛋白穩(wěn)定性和轉錄活性:①脯氨酰羥化酶對HIF-1a的第402位和第564位脯氨酸殘基進行氧依賴性羥基化，從而促進pVHL-泛素-蛋白酶復合體與HIF-1a結合，引起HIF-la泛素化，導致其降解。②天冬氨酸羥基酶(FIH)使HIF-1a的C-TAD的一個天冬氨酸殘基羥基化，從而阻止C-TAD與轉錄輔激活因子(如p300和它的同源旁系物CBP)的反應，進一步抑制HIF-1a的轉錄激活功能。低氧時，PHD和FIH的活性被抑制，HIF-1a無法被降解，導致細胞內蛋白水平增加，并在其C末端的核定位信號幫助下轉入細胞核與HIF-1β結合形成有活性的二聚體，然后與CBP/p300結合開始轉錄。PHD和FIH不僅具有氧依賴性，還有鐵依賴性，鐵離子螯合劑去鐵胺能抑制兩者活性，提高HIF-1a蛋白穩(wěn)定性及轉錄活性。此外，有人認為低氧時類泛素化也可促使HIF-1a與pVHL的β亞基結合，后通過泛素蛋白酶體途徑而降解，而SENP-l可通過去類泛素化增加HIF-1a的穩(wěn)定性。甚至，還有人認為細胞密度和葡萄糖濃度與 HIF 的表達有關［5］。

2 HIF與腎小球疾病

2.1 腎小球疾病及其缺氧機制 腎小球疾病大多存在低氧表現。如免疫炎癥反應導致的免疫復合物在血管內皮下沉積的腎小球疾病存在缺血缺氧;高血壓性腎損害時，其早期即可出現腎小球毛細血管皺縮及腎小管上皮細胞空泡樣變性等缺血性改變;黃賢珍等［7］采用鏈脲佐菌素制作糖尿病腎病大鼠模型，發(fā)現其HIF-1a和HO-l表達量上調，且8周時達高峰，提示其腎組織存在低氧情況;此外，在單側腎切除和反復注射抗系膜Thyl抗體導致的進行性腎小球腎炎模型的早期階段，也有低氧表現且管周毛細血管血流減少。

腎臟組織缺氧可能存在多種機制:①腎小球內炎性細胞浸潤減少氧的彌散，以及免疫復合物沉積導致毛細血管網減少。②腎小球內高壓、高灌注、高濾過等血流動力學改變，引起腎臟毛細血管承受的壓力負荷增加，導致或加重腎臟硬化。③氧化應激引起的線粒體呼吸鏈解偶聯(lián)導致能量耗損增加。④高血脂通過受體或受體后機制在腎小球內聚集，促進腎臟內的動脈粥樣硬化及對腎臟細胞產生直接毒性，或氧自由基通過引起細胞因子和化學因子的局部增多，刺激腎小球系膜細胞、小管間質細胞和基質成分的表達，抑制細胞外基質的降解，促進腎小球硬化［6］，導致管周毛細血管血流阻滯。⑤血管作用物質平衡紊亂引起管周毛細血管血流減少。⑥受損腎小球濾過的大量血漿成分刺激腎小管上皮細胞不斷內吞、吸收和降解，導致小管上皮細胞耗氧增多。此外，腎小球疾病存在貧血時也可引起氧供降低進而導致腎組織缺氧。

2.2 HIF在腎小球疾病中的作用 HIF為至今發(fā)現的在低氧狀態(tài)下唯一具有特異活性的轉錄因子，其不同亞型在腎臟組織分布不同，HIF-1a主要分布在腎小管上皮細胞，HIF-2a主要分布在腎小球和間質細胞［7］。低氧時HIF含量明顯增加，并通過下游靶基因產生生物學效應。

HIF在腎小球疾病中猶如一把雙刃劍，一方面改善血液循環(huán)、促進細胞代謝，增強細胞對缺氧環(huán)境的適應能力，對腎臟起保護作用;另一方面可通過改變CTGF及TGF、誘導細胞凋亡等加重腎功能損害。HIF通過多種機制對腎小球疾病產生以下積極作用。①通過激活EPO、VEGF等基因促血管生成，保護管周毛細血管網，減少腎小管上皮細胞凋亡和間質纖維化。Ohtomo等［8］在用氯化鈷治療2型糖尿病腎病伴高血壓的大鼠實驗中發(fā)現，氯化鈷可通過上調HIF-1a和HIF-2a的表達，從而增加HIF下游靶基因(EPO、VEGF)的表達，減輕糖基化及氧化應激，進而對腎臟起保護作用。在殘余腎大鼠模型中證實給予小劑量EPO有保護管周毛細血管網，減輕小管間質纖維化的作用，而足量EPO則能募集內皮前體細胞，促進血管生成。苯那普利通過上調5/6腎切除大鼠腎組織HIF-1a的表達，刺激小管間質VEGF的表達，從而促進小管間質微血管的保留來保護腎臟。也有人通過小分子RNA干擾技術沉默HIF-1a的實驗，從反面證明 HIF-1a可通過上調VEGF的表達對缺氧狀態(tài)下的腎小管上皮細胞產生保護作用［9］。②激活HO-l，催化血紅素產生一氧化碳，舒張血管，增加血流量，改善缺氧，減輕炎癥反應，減少細胞凋亡。③缺氧時有氧氧化受阻，無氧代謝增強。HIF可誘導糖酵解酶的合成，促進糖酵解，滿足機體能量代謝，但目前其具體機制不清楚，有待進一步研究。HIF對腎臟組織產生正面影響的同時，也可通過激活下游靶基因促進腎臟功能損害。有研究表明，狼瘡性腎炎(LN)患者的尿HIF-1a升高水平與其組織學慢性改變和腎功能變化有關，表明HIF-1a可能導致LN組織學及腎功能的慢性改變。血管緊張素Ⅱ可通過下調PHD的表達減少腎小管上皮細胞中HIF-1a的降解，從而上調HIF-1a及基質金屬蛋白酶組織抑制劑-1的表達參與腎間質 纖 維 化 (RIF)［10］。 Schietke 等［7］通 過 制 作pVHL-/-基因敲除小鼠的實驗，發(fā)現HIF-2a在腎小管細胞過度表達導致RIF、腎功能受損及腎囊腫形成。在低氧時，HIF-1a可通過直接上調鉀一氯協(xié)同轉運子1啟動子引起腎小管間質的損害，也可通過TGF-β1途徑增加CTGF的表達啟動RIF，并與CTGF相互作用促使纖維化進行性發(fā)展，潑尼松則通過抑制HIF-1a減少CTGF、纖維連接蛋白在腎小管間質的表達而延緩RIF［11］，纈沙坦也可通過干預HIF-1a的表達改善腎小管間質的損害［12］。

3 展望

在腎小球疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，免疫炎癥反應和高脂血癥、氧化應激等參與腎組織缺血缺氧，刺激HIF的表達。HIF通過誘導下游靶基因的表達改善組織缺血缺氧，同時促進組織的纖維化，減少管周血流量，加重組織缺氧，形成惡性循環(huán)。目前關于高脂血癥、氧化應激與HIF在腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中作用及其相互關系方面的研究尚少，有待深入研究。

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