賀楓,劉遠(yuǎn)方,楊睿斐,劉媛媛,路興華,王金羊
(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000;2.鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院腎內(nèi)科,河南 鄭州 450052;3.甘肅省人民醫(yī)院內(nèi)分泌科,甘肅 蘭州 730000)
糖尿病腎?。╠iabetic kidney disease,DN)是1型和2 型糖尿病的常見(jiàn)并發(fā)癥,也是慢性腎臟?。╟hronic kidney disease,CKD)的主要原因,增加了慢性腎臟疾病的發(fā)病率及糖尿病患者的死亡率。DN是一種多因素疾病,其特征在于高血糖水平、晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end products,AGEs)和腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的激活等血流動(dòng)力學(xué)和代謝因素的復(fù)雜的相互作用。目前糖尿病患者的治療主要是嚴(yán)格控制血糖、血壓及血脂。然而,這些干預(yù)措施并不能阻止患者CKD 進(jìn)展[1]。因此,尋找針對(duì)DN 的新治療方法迫在眉睫。炎癥是一種響應(yīng)有害物質(zhì)而激活以維持組織穩(wěn)態(tài)和完整性的反應(yīng)機(jī)制。然而,炎癥反應(yīng)的慢性激活會(huì)引發(fā)附帶的傷害作用[2]。研究發(fā)現(xiàn)[3],炎癥反應(yīng)在糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生和進(jìn)展中的具有關(guān)鍵作用。因此,調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)已成為預(yù)防及減輕糖尿病腎病的潛在方法。這些治療方法主要是基于抑制參與炎癥反應(yīng)的粘附分子、趨化因子、細(xì)胞因子、免疫細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路[4]。因此,本文主要對(duì)炎癥反應(yīng)與DN 的關(guān)系以及免疫細(xì)胞、免疫炎癥介質(zhì)和細(xì)胞信號(hào)通路在DN 中的作用作一綜述,以期為DN 的預(yù)防和治療提供理論支撐。
在DN中,高血糖促進(jìn)受損的腎小球和腎小管細(xì)胞表達(dá)炎癥介質(zhì)(趨化因子和細(xì)胞因子),這些促炎因子可通過(guò)NF-κB、JAK/STAT、TGFβ/Smad 等信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)沉積和肌成纖維細(xì)胞的分化、增殖,從而導(dǎo)致腎損傷[5,6]。炎癥病灶滲入后,與腎小球和腎小管細(xì)胞相互作用,激活基質(zhì)腎細(xì)胞并釋放趨化因子、細(xì)胞因子和促纖維化因子,從而放大炎癥反應(yīng)加重腎損傷[7]。
此外,在DN 中氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)之間存在密切的關(guān)系。氧化應(yīng)激可通過(guò)NF-κB 和激活蛋白-1(activating protein-1,AP-1)來(lái)促進(jìn)促炎因子的釋放。并且,葡萄糖會(huì)增加患者血漿中的IL-6、IL-18的濃度,而抗氧化劑谷胱甘肽則會(huì)降低促炎因子的表達(dá)[8]。同時(shí),在糖尿病患者中發(fā)現(xiàn)[9],氧化應(yīng)激標(biāo)志物與細(xì)胞間粘附分子(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)和其他炎癥介質(zhì)之間存在強(qiáng)烈且獨(dú)立的關(guān)系。因此,細(xì)胞粘附分子、趨化因子和細(xì)胞因子在與DN 相關(guān)的腎損傷中起關(guān)鍵作用。
2.1 巨噬細(xì)胞 巨噬細(xì)胞作為DN 發(fā)生過(guò)程中被早期招募的免疫細(xì)胞,與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。巨噬細(xì)胞通過(guò)激活活性氧、促炎細(xì)胞因子、趨化因子等誘導(dǎo)DN 腎損傷。此外,巨噬細(xì)胞活化和積累與高血糖、腎小球/腎小管損傷、內(nèi)皮活化和腎功能下降呈正相關(guān),且巨噬細(xì)胞還可誘導(dǎo)蛋白尿和腎小球硬化[10]。在DN 的早期和中期,浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞主要是單核細(xì)胞,并分化成促炎性M1 表型。M1 巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量的TNF-α,加速DN 的炎癥過(guò)程[11]。此外研究證實(shí)[12],促炎的M1 巨噬細(xì)胞與糖尿病腎損傷密切相關(guān)??傊?,巨噬細(xì)胞表型和功能最終決定了DN 的結(jié)局。然而,M2 巨噬細(xì)胞分泌IL-10,具有有效的抗炎作用[12]。因此,誘導(dǎo)M2 表型一直是DN免疫治療的關(guān)鍵目標(biāo)之一。
2.2 樹(shù)突狀細(xì)胞 樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)是許多器官中的單核吞噬細(xì)胞。在腎臟中,DC 充當(dāng)先天免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁,并在DN 進(jìn)展過(guò)程中參與腎小管間質(zhì)免疫細(xì)胞串?dāng)_。成熟的DC產(chǎn)生細(xì)胞因子激活T 淋巴細(xì)胞和腎巨噬細(xì)胞,從而介導(dǎo)炎癥和腎損傷[13]。研究發(fā)現(xiàn)[14],F(xiàn)ms 樣酪氨酸激酶3 抑制劑,可減少DC 的數(shù)量和成熟,并改善炎癥和CKD。
2.3 淋巴細(xì)胞 研究表明[15],糖尿病患者腎間質(zhì)中活化的CD4+、CD8+T 細(xì)胞增加,并促進(jìn)IFN-γ 和TNF-α 的釋放,進(jìn)而激活巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)炎癥反應(yīng),并導(dǎo)致纖維細(xì)胞的纖維化,增加白蛋白尿。研究發(fā)現(xiàn)[16],CTLA4-Fc 通過(guò)阻斷全身T 細(xì)胞激活來(lái)改善糖尿病腎病。其中,CD4+T 細(xì)胞中的調(diào)節(jié)性T(Tregs)和T 輔助亞型17(Th17)細(xì)胞與DN 的腎損傷密切相關(guān)[14]。靶向Th17 細(xì)胞的霉酚酸酯可減輕DN 小鼠的蛋白尿和腎小管間質(zhì)纖維化[17]。此外,B細(xì)胞在T1DM 發(fā)展過(guò)程中也發(fā)揮重要作用,然而B(niǎo)細(xì)胞在糖尿病腎病中的作用尚不清楚,可能通過(guò)抗原提呈、抗體產(chǎn)生、免疫復(fù)合物產(chǎn)生和或細(xì)胞因子產(chǎn)生等方面的作用參與糖尿病腎病的發(fā)展[18]。
3.1 ICAM ICAM 參與血液和組織之間的白細(xì)胞運(yùn)輸。這些分子介導(dǎo)白細(xì)胞在血管內(nèi)皮細(xì)胞上的滾動(dòng),并將它們緊密粘附在內(nèi)皮上,從而進(jìn)一步被募集到炎癥病灶。因此,ICAM 介導(dǎo)白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互作用,在DN 中起關(guān)鍵作用。有許多ICAM 參與糖尿病相關(guān)腎損傷的發(fā)生和發(fā)展,ICAM-1 與糖尿病患者的尿白蛋白排泄率或微量白蛋白尿有關(guān)、血管細(xì)胞粘附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)水平與蛋白尿相關(guān)[19]。另有研究表明,血管粘附蛋白-1(vascular adhesion protein-1,VAP-1)與eGFR 下降和白蛋白尿有關(guān)。此外研究發(fā)現(xiàn)[20],口服VAP-1 抑制劑ASP8232 聯(lián)合RAS 阻斷劑可延緩腎損傷的進(jìn)展。
3.2 趨化因子 趨化因子是參與腎小球和腎小管間質(zhì)炎癥的可溶性小信號(hào)蛋白。這些分子由腎細(xì)胞招募和激活白細(xì)胞而釋放的。在DN 患者腎活檢中發(fā)現(xiàn)了大量的趨化因子,如CCL2、CCL5、CXCL5、CXCL8、CXCCR2、CCR4、CX3CR1。隨著巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)、蛋白尿和腎功能下降,趨化因子的表達(dá)逐漸升高。因此,許多趨化因子參與糖尿病腎病的進(jìn)展。研究報(bào)道[21],在糖尿病動(dòng)物模型中,趨化因子及其受體的拮抗藥物具有減緩腎損傷的作用。
3.3 細(xì)胞因子 TNF-α 影響白細(xì)胞的招募和激活,加劇DN 相關(guān)的炎癥反應(yīng)。在糖尿病腎臟中,TNF-α 及其受體TNFR1 和TNFR2 參與細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的合成,并介導(dǎo)對(duì)足細(xì)胞、系膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞的多種細(xì)胞毒性作用。此外,在DN中,患者的血清和尿中TNF-α水平升高且與糖尿病患者的蛋白尿密切相關(guān),表明TNF-α 是DN 潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物。臨床研究發(fā)現(xiàn)[22],可溶性TNF-α 拮抗劑(TNFR:Fc)可降低尿中TNF-α 的濃度以及減緩DN 相關(guān)的腎損傷。IL-6 是一種在炎癥病理中起關(guān)鍵作用的細(xì)胞因子。研究發(fā)現(xiàn)[23],IL-6 增加了2 型糖尿病患者發(fā)生腎病的風(fēng)險(xiǎn),并且在DN 患者尿液中IL-6 水平升高,因此IL-6與DN 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。IL-18 是IL-1 細(xì)胞因子家族的成員,由炎癥小體激活,可誘導(dǎo)與細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、血管生成和細(xì)胞粘附相關(guān)的另一種細(xì)胞因子和促炎基因的表達(dá),如NOX-4、p53、Il-8、TNF-α、VEGF 和ICAM-1。糖尿病患者腎小管上皮細(xì)胞中MAPK 信號(hào)通路的激活可上調(diào)IL-18 的表達(dá),并且IL-18 已是血清和尿液中的DN 的預(yù)測(cè)標(biāo)志物[24]。以上研究結(jié)果表明,任何能夠抑制IL-18 表達(dá)的藥物都可能成為預(yù)防或治療糖尿病腎病的潛在治療因素。
4.1 NOD 樣受體 核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotide-binding oligomerization domain,NOD)樣受體(NLR)是模式識(shí)別細(xì)胞質(zhì)受體,與糖尿病中的先天免疫、炎癥和代謝密切相關(guān)。其中,含核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域的蛋白1(NOD1)和NOD2 是導(dǎo)致DN炎癥的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)鍵成員。高葡萄血濃度增加了系膜細(xì)胞中NOD1 和NF-κB 的表達(dá),然而NOD1 抑制劑ML130 降低了炎癥反應(yīng)。此外,高血糖激活了腎小球血管內(nèi)皮細(xì)胞中NOD2 的表達(dá),從而以MEK/ERK 介導(dǎo)的方式促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[25]。
NLRP 家族含有pyrin 結(jié)構(gòu)域的蛋白(NLRP),由NLRP1、NLRP3、NLRP6 和NLRC4 組成,它們是不同炎癥小體的關(guān)鍵成分。炎癥小體與代謝紊亂相關(guān),如糖尿病、肥胖癥和動(dòng)脈粥樣硬化等。其中,NLRP3 炎性體的激活參與了DN 中炎癥反應(yīng)的產(chǎn)生和持續(xù)炎癥。另外,高血糖會(huì)增加NLRP3 的表達(dá)并激活Caspase-1,從而誘導(dǎo)IL-1β 和IL-18 的釋放。在糖尿病小鼠中,阻斷NLRP3 基因后改善了腎功能和炎癥以及Smad3 信號(hào)通路的激活[25,26]。
4.2 Toll 樣受體 Toll 樣受體(TLR),尤其是TLR2 和TLR4 在DN 中的重要作用。TLRs 通過(guò)NF-κB 信號(hào)通路誘導(dǎo)腎損傷和纖維化。因此,減少與TLRs 相關(guān)的炎癥反應(yīng)可能為糖尿病腎病提供新的治療方法。在晚期DN 小鼠模型中,給予TLR4 拮抗劑CRX526可顯著降低白蛋白尿、血尿素氮、腎小球肥大、腎小球硬化和腎小管間質(zhì)損傷[25]。
4.3 NF-κB NF-κB 是一種普遍存在的轉(zhuǎn)錄因子,可調(diào)節(jié)趨化因子、細(xì)胞因子和粘附分子的表達(dá)。目前可通過(guò)靶向受體、上游激活激酶、蛋白質(zhì)降解、銜接分子、核易位和DNA 結(jié)合等方法抑制NF-κB 的表達(dá)。研究表明[26],抑制NF-κB 在DN 相關(guān)的病理生理過(guò)程具有潛在的有益作用。如Celastrol 是NF-κB 抑制劑,可改善胰島素抵抗、體重、腎損傷、促炎細(xì)胞因子水平和系膜基質(zhì)細(xì)胞擴(kuò)大[27]。
鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(SGLT2)抑制劑可減少腎小管對(duì)葡萄糖的重吸收。有證據(jù)表明[28],新型的口服降糖治療改善了2 型糖尿病患者的腎損傷。臨床試驗(yàn)表明,SGLT2 抑制劑(SGLT2i)對(duì)DN 的炎癥反應(yīng)具有抗炎作用。如達(dá)格列凈可降低腎臟巨噬細(xì)胞浸潤(rùn),減少炎癥因子,改善腎功能[29]。在臨床領(lǐng)域,已經(jīng)開(kāi)展了一些關(guān)于SGLT2i 在糖尿病患者中的作用研究,且其效果得到臨床認(rèn)可。Hiruma S等[30]對(duì)CVD 高風(fēng)險(xiǎn)的T2DM 患者進(jìn)行研究,結(jié)果顯示予以恩格列凈治療可降低DN 的發(fā)生率和腎功能的損傷。另有研究表明[31],經(jīng)二甲雙胍和卡格列凈治療后,患者TNFR1、IL-6、金屬蛋白酶7 和纖連蛋白1水平降低。因此,SGLT2i 有助于逆轉(zhuǎn)與炎癥、細(xì)胞外基質(zhì)更新和纖維化相關(guān)的分子過(guò)程。此外,二肽基肽酶4 抑制劑(DPP4i)對(duì)糖尿病腎病的保護(hù)作用也已得到證實(shí)。其中,西格列汀具有腎保護(hù)作用,包括抗氧化、脂毒性介導(dǎo)的炎癥和抗纖維化作用[32],其在治療T2DM 方面具有顯著效果。GLP-1 受體激動(dòng)劑可增強(qiáng)葡萄糖依賴性胰島素合成和分泌、β 細(xì)胞增殖、抑制β 細(xì)胞凋亡、延遲胃排空和通過(guò)減輕體重的飽腹效應(yīng)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)食欲,并通過(guò)飽腹感影響食欲與減輕體重,從而控制肥胖和T2DM 患者的代謝,還可減少白蛋白尿和組織學(xué)腎損傷,并下調(diào)與炎癥相關(guān)的基因(NF-κB、TNF-α、MCP-1)[33]??傊?,這些新型抗糖藥物對(duì)糖尿病患者心血管和腎臟并發(fā)癥的治療提供了更多選擇。
DN 是導(dǎo)致CKD 及ESRD 的主要原因之一。目前糖尿病患者的治療方法包括控制血糖、膽固醇和高血壓,但對(duì)ESRD 和心血管風(fēng)險(xiǎn)提供不完全的保護(hù)。因此,迫切需要對(duì)DN 患者應(yīng)用更有效的治療方法??傊?,新興的DN 治療方法集中于調(diào)節(jié)控制DN功能和結(jié)構(gòu)異常的炎癥通路上,如控制某些趨化因子及其受體、細(xì)胞因子、NF-κB、NOD1、NOD2、NLRP3 炎性小體、TLR4 和TLR2 通路可有效減緩DN的發(fā)展。此外,巴瑞替尼和卡那單抗在DN 患者治療中取得了良好的效果。盡管最近SGLT2i 和GLP-1 RA 的臨床試驗(yàn)已經(jīng)對(duì)DN 患者產(chǎn)生了有益的影響,但其他特定的抗炎作用需要進(jìn)一步研究,使患者可以從中受益。