TGF-β1与CTGF在肾间质纤维化中的作用

TGF-β1与CTGF在肾间质纤维化中的作用

车丽双

【摘 要】肾间质纤维化是肾脏疾病进展的关键过程,以大量的细胞外基质在肾间质和肾小管聚集为特征,是多种原因共同作用的结果,其中与多种细胞因子有关.研究表明,多条信号转导途径参与肾间质纤维化的发生、发展.转化生长因子β1(TGF-β1)是作用最强的致肾纤维化细胞因子,TGF-β1/Smad信号转导通路介导TGF-β1的致纤维化作用.结缔组织生长因子是由TGF-β1诱导产生的一种新的致纤维化蛋白,是TGF-β1的下游因子,在肾脏纤维化中发挥重要作用,并已成为研究的新热点.%Renal interstitial fibrosis is the essential process of kidney disease

progress,and is characterized by a large number of extracellular matrix in

renal interstitial and renal tubular aggregation, which is the result of the

joint action of many factors, mostly cytokines. Studies have shown that

several signal transduction pathways are involved in the development of

renal interstitial fibrosis. TGF-β1 is the cytokine with the strongest effect of

inducing renal fibrosis, which is mediated by the TGF-β1/Smad signal

transduction pathway. CTGF is a new fibrosing protein induced by TGF-β1

It's a downstream effector of TGF-β1 , playing an important role in renal

fibrosis,which has become a new hot spot in the research field.

【期刊名称】《医学综述》

【年(卷),期】2013(019)004

【总页数】3页(P624-626) 【关键词】转化生长因子β1;信号转导;结缔组织生长因子;肾纤维化

【作 者】车丽双

【作者单位】福建医科大学第二临床医学院,福建,泉州,362000

【正文语种】中 文

【中图分类】R692.6

肾间质纤维化几乎是各种慢性肾脏疾病进展到终末期肾病的共同途径，以胶原蛋白合成增加、降解受抑制而造成大量细胞外基质(extra celluar matrix，ECM)不恰当的沉积和分布为特点。各种肾脏疾病发展至肾纤维化，与多种细胞因子有关。其中，转化生长因子 β(transforming growth factor beta，TGF-β)在肾纤维化过程中起重要作用，而TGF-β1被公认为是最主要的致纤维化因子[1]。结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)可调节成纤维细胞的生长及ECM的分泌，在肾纤维化中起重要作用。研究证实CTGF是由TGF-β诱导产生的一种新的致纤维化蛋白，是TGF-β的下游介质。现对TGF-β1和CTGF的生物学活性、信号转导及其与肾间质纤维化的关系进行综述。

1 TGF-β1与肾间质纤维化

1.1 TGF-β1的来源与生物学活性 TGF-β 最初是20世纪70年代末从血小板中分离出来一种调节细胞生长和分化的多肽，主要来源于淋巴细胞、血小板、单核细胞和肝库普弗细胞。TGF-β家族包括TGF-βs、活性素、骨形态发生蛋白、穆勒管抑制物等60 多个成员[2]。哺乳动物的 TGF-βs 以 TGF-β1、TGF-β2和 TGF-β3三种形式存在，其中以 TGF-β1最重要。TGF-βs具有广泛的生物学活性:①刺激间质细胞增殖及蛋白多糖、纤连蛋白的合成和分泌;②抑制恶性上皮细胞增殖和诱导凋亡;③参与早期胚胎发育、软骨和骨的形成及血管生成;④参与免疫及炎性反应;⑤降低ECM蛋白酶和胶原酶的活性[3-5]。在肾脏 TGF-β1 表达最多，且主要在肾小球、肾小管和肾间质。

1.2 TGF-β1 的信号转导途径 近年来关于TGF-β的研究多是探索它的信号转导途径。TGF-β可诱导多种信号分子活化，包括 Smad蛋白、丝裂原活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B等。TGF-β1/Smad信号转导通路是肾纤维化主要的、最终的共同通路[6]。TGF-β 受体(TβR)有TβRⅠ、TβRⅡ、TβRⅢ三类[7]，其中只有Ⅰ、Ⅱ类受体是TGF-β信号通路所必需的，是具有丝/苏氨酸激酶活性的异二聚体。TGF-β1与其受体结合后再通过Smad蛋白将信号传递到细胞核，其主要过程如下:TGF-β1与细胞膜表面的TβRⅡ型受体结合，形成二元复合物，激活TβRⅠ型受体的丝/苏氨酸激酶区而激活该受体。活化的TβRⅠ型受体进一步作用于细胞内的下游分子Smad2、3，激活的Smad2、3与Smad4形成活性复合物进入核内，从而使TGF-β的信号向细胞内转导。

Smads蛋白家族中参与 TGF-β信号转导的有Smad2、3、4、6、7。研究发现，这些 Smad 蛋白在 TGF-β信号通路中的作用并不完全相同。Nakao等[8]发现Smad6和Smad7均是TβRⅠ型受体丝/苏氨酸激酶的拮抗蛋白。Lan等[9]在大鼠单侧输尿管梗阻实验中发现，肾纤维化受Smad2、Smad3的正向调节和Smad7的负向调节。近期，Lan[10]在小鼠基因剔除模型中发现，Smad3是肾纤维化和炎症损伤的重要致病因子，而Smad2和Smad7具有肾脏保护作用，还发现Smad4可在肾纤维化中发挥多种作用，而抑制炎性反应。

1.3 TGF-β1与肾间质纤维化的关系 TGF-β1是迄今研究最多、最重要的致纤维化细胞因子，在肾纤维化中的作用涉及各个环节，主要表现在以下几个方面:①刺激成纤维细胞增加ECM成分合成，包括蛋白多糖、胶原Ⅰ、胶原Ⅲ、胶原Ⅳ以及纤连蛋白、层黏蛋白等。②抑制多种ECM降解酶(如基质金属蛋白酶、纤溶酶原激活物)的活性，增强基质金属蛋白酶抑制物1和纤溶酶原激活抑制物1的表达，进而导致纤连蛋白、层黏蛋白降解减少;还可刺激细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用，从而抑制ECM的降解。③诱导肾小管上皮细胞凋亡或肾小管上皮细胞-间充质细胞转分化，表达α平滑肌肌动蛋白，并转变为肌成纤维细胞，后者能合成和分泌大量EMC成分。④增加ECM受体整合素的合成，从而增加ECM与细胞的相互作用。Choi等[11]在大鼠单侧输尿管梗阻模型体内转染入TGF-β1DNA反义引物后，发现不仅肾组织中TGF-β1mRNA水平下降，而且肾小管上皮细胞的损伤和凋亡也减少。Yeh等[12]研究表明TGF-β1诱导整合素β1表达增强，从而介导肾小管上皮细胞-间充质细胞转分化并致肾纤维化，而剔除Smad3基因可抑制 TGF-β1诱导整合素 β1表达，从而防止肾纤维化。

2 CTGF与肾间质纤维化

2.1 CTGF的来源与生物学活性 CTGF属于即刻早期基因CCN家族成员(CTGF也称CCN2)。1991年，由Bradham等[13]首次在人脐静脉内皮细胞条件培养液中发现的一种富含半胱氨酸的生长因子，相对分子质量为(34～38)×103。人、大鼠和小鼠CTGF氨基酸序列同源性＞90%，说明在进化中CTGF高度保守，具有重要的生物学活性。在人的心、脑、肾、肺、肝、胰腺、肌肉、胎盘和结缔组织中均有CTGF的表达，尤其在肾组织中含量最高。其主要生物学活性表现在:①促进细胞有丝分裂与增殖;②刺激纤维母细胞合成ECM，抑制其降解，导致ECM的积聚;③介导细胞黏附和趋化作用;④促进血管形成;⑤促进组织创伤修复及结构改建[14]。

2.2 CTGF与肾间质纤维化的关系 CTGF的有丝分裂原活性，能刺激成纤维细胞的活化和增殖，并诱导成纤维细胞和肾小管上皮细胞向肌成纤维细胞转化，是近年来发现的新的致纤维化因子。病理情况下，CTGF在成纤维细胞内过度表达，与肾纤维化的发生密切相关[15]。Ito等[16]采用原位检测表明，在无明显间质病变的肾脏疾病中仅有极少量的CTGF mRNA表达;而在伴随细胞增生和基质沉积的慢性间质性肾脏疾病，随间质损害程度加重，CTGF mRNA分子的细胞数量显著增加，并与间质纤维化的程度呈正比。Guha等[17]通过建立1型和2型糖尿病肾病大鼠模型，并用CTGF反义寡核苷酸治疗后发现，CTGF反义寡核苷酸可以减少肾脏纤连蛋白、Ⅰ型及Ⅳ型胶原的表达，可见CTGF在肾纤维化的发病机制中起重要作用，直接拮抗CTGF可缓解其对肾脏的损伤。

3 TGF-β1与 CTGF 的关系

许多学者在不同的条件下研究CTGF与TGF-β的关系时发现，在 TGF-β致纤维化这一通路中，CTGF发挥了重要的作用，许多纤维化疾病中CTGF与TGF-β的表达同步增高。Tall等[18]研究证实，CTGF可以被 TGF-β1诱导表达，并作为

TGF-β1主要的下游介质介导其促纤维化作用。然而，CTGF既可以被 TGF-β1调节，同时又是 TGF-β1的调节者。Yamanaka等[19]在体外培养的人结膜成纤维细胞证实，在该培养液中加入 TGF-β1(0.005 μg/L)，而以CTGF mRNA反义寡核苷酸转染来阻止内源性CTGF的表达，发现ECM的成分Ⅰ型胶原蛋白、纤连蛋白等表达均显著减少，说明CTGF是TGF-β1活性的重要调节者。

TGF-β与CTGF相互影响的调节主要在转录水平，其机制可能与TGF-β反应元件及Smads蛋白的活化有关。在CTGF基因启动子序列－162 bp和－128 bp之间存在TGF-β的顺式调控元件，是TGF-β诱导CTGF表达所不可少的。Smad3的活化是TGF-β1诱导合成CTGF蛋白所必需的[20]。此外，CTGF可以直接与TGF-β1结合，增强 TGF-β1与其受体结合的能力，从而活化 TGF-β1的信号通路。Sashidhar等[21]表明CTGF依赖的信号转导途径是TGF-β诱导纤维化所必需的，CTGF是TGF-β诱导 Smad1-细胞外信号调节激酶磷酸化所必需的，但并不是激活Smad3所必需的。

4 结语 研究寻找TGF-β1、CTGF的抑制剂药物被认为是一种治疗肾纤维化疾病的途径[22]。目前抗肾纤维化主要集中在灭活TGF-β，由于TGF-β具有抗炎、抗肿瘤等多种生物学活性，长期被拮抗可能对机体产生不良反应。CTGF作为TGF-β的下游效应因子介导ECM生成，生物学效应较单一，可能仅介导TGF-β的促纤维化效应，对其干预不影响TGF-β的有益作用，因此阻断CTGF表达或抑制其活性可能是一种更特异、更有效的防治纤维化的手段，为研究治疗肾间质纤维化提供新的思路。