高糖对肾小球系膜细胞影响的分子机制研究进展

ｅｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ．ＡＧＥ）糖酵解途径的ＥＲ－ＩＡＰ和３一磷酸甘油醛（Ｇ－
抑制基质金属蛋白酶一２（帅一２）活性进而减少ＥＣＭ降解。
酶是基质金属蛋白酶，在细胞外该酶以无活性的酶原形式存 在，其活化需要依靠纤溶酶激活，而纤溶酶的激活又需要解除
ａｃｔｉｖａｔｏｒ
在人肾系膜细胞培养基中仅加入０．４ ｎｇ／ｍｌ ＴＧＦ—日，即可抑制 Ｅ（、ｌⅥ降解达９０％以上。细胞外基质降解过程中起关键作用的
①华北煤炭阪。Ｚ院 （唐山０６３０００） ⑦中几友好医院临床医学研究所（北京１０００２９） △通讯作者
万方数据
基因后。也能减少ＰＡｌ一１ ｍＲＮＡ的表达。可见系膜细胞主要 通过增加ＰＡｌ一１水平来抑制细胞外基质降解。然而，最近又 有文献表明肾小球系膜细胞在长期（８周）高糖作用下引起的 ＥＬＭ积聚并非通过ＴＧＦ—Ｂ介导【１１ Ｊ，更清楚的机制有待进一 步研究。（３）ＴＧＦ—ｐ还能激活ＭＡＰＫ（ＥＲＫ，ＳＡＰＫ／了ＮＫ和 Ｐ３８ＭＡＰＫ）等信号传导通路，而Ｐ３８ＭＡＰＫ的激活又能进一步 促进ＴＧＦ—ｐ表达，从而形成正反馈通路导致ＴＧＦ—ｐ的持续 激活。大量证据表明，ＴＧＦ—ｐ是调节肾小球ＥＣＭ代谢的最 关键的细胞因子，与肾小球ＥＣＭ积聚关系最为密切，许多细胞 因子都能通过对其进一步调节而促进ＥＣ’Ｍ的生成增多。
中，均表明高血糖和肾脏微血管并发症的发生有紧密的联系， 并指出严格的控制血糖可使肾脏并发症发生的危险因素减少 ５０％ＬＩ，２１。这两个划时代意义的试验和其他大量试验都强烈支 持高糖环境能促进ＤＮ特征性、渐进性细胞损伤和功能下降。 在ＤＮ发病过程中系膜区扩张是其特征性的病理改变，而系膜 区主要是由系膜细胞和其产生的细胞外基质构成的。近年来。 以高糖条件下培养的肾小球系膜细胞为模型，国内外学者进行 了大量的研究工作，使人们对ＤＮ发病机制的理解有了很大程 度的提高。笔者拟对这一领域的研究现状进行如下综述。 ｌ膏糖信号向肾小球系膜细胞内的传递途径
Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｄ。（玎／ＥＤＩＣ）Ｓｔｕｄｙ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ．Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃ＆ｒｄｉｏｖｓ．．剐２ｕ— ｌａｒ ＤＬｓｅａｓｄｎ Ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｔｙｐｅ １ Ｄｉａｂｅｔｅｓ．Ｎ Ｅｎｇｌ Ｊ Ｍｅｄ。
２００５，３５３（２５）：２６４３—２６５３． ３．Ｗｏｏｄ ＩＳ。Ｔｍｙｈｕｒｎ
研究表明，肾小球系膜细胞主要是通过葡萄糖转运蛋白一１
（ＭＡＰＫ）和ＪＡＫ一盯ＡＴ途径，导致转录因子ＮＦ一出、活化蛋
白一１（Ｆｏｓａｎｄ Ｊｕｎ蛋白）、ＳＴＡＴ和Ｅ口一１激活，开启多种信号 蛋白质的转录如血管紧张素ＩＩ、ＴＧＦ—ｐ、结缔组织生长因子 （ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｅ ｔｉｓｓｕｅ鲷）Ｗｔｈ ｋ：ｔｏｆ，ＣＩＧＦ）等诱发细胞发生一系列 的改变［９Ｉ。 ３高糖环境下产生的信号分子对细胞外基质（ｅｘｔｒａｅｄｌｕ．
ｄｅｍｉｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｉａｂｅｔｅｓ ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ。ＥＤＩＣ）一文
３一Ｐ）能产生乙二醛（Ｏｙｏｘｇ）和甲基乙二醛（Ｍｅｔｈｙｌｇｌｙｏｘａｌ）。 从而使ＡＧＥ的生成增加，ＡＧＥ自氧化能产生细胞外活性氧簇
（１＇ｔ删ｖｅｏｘｙｇｅｎ印ｅｃ砖，ＲＯＳ）．导致转化生长因子一８（ｔｒａｎｓ－
廿。２００３，８９（１）：３—９．
Ｐ．Ｇｌｕｃｏｓｅ廿ａｎｓｐ凹嘲（ＧＩ
Ｊｒｒ ａｎｄ
现在已发现的ＩＧＨ妒有６种，分别是ＩＣ嗣弹卜－６。新近Ｄａｖｉｓ 等【１４】报道，在大鼠肾小球系膜细胞给予高糖条件培养基孵育 引起ＬＮ、ＦＮ及硫酸乙酰肝索蛋白多糖等ＥＣＭ蛋白成分增加． 同时也发现ＩＧＦＢＰ一２的生成增多并能通过ＩＧＦ—Ｉ的免疫中 和作用所阻断，该研究结果进一步证实了ＩＧＦ—Ｉ在ＤＮ发病 中的重要作用。 ４高糖对肾小球系膜细胞细胞周期的影响 肾小球系膜细胞细胞周期与其他细胞类似，也分为Ｇ０期 细胞和周期中细胞。周期中细胞又可分为ｑ期，Ｓ期，Ｇ２期和 Ｍ期。细胞经过分裂后可以重返细胞周期或进入Ｇ０期。细胞 周期的运转主要依靠细胞周期蛋白的精密调控。 许多研究都观察到，高糖环境下肾小球系膜细胞的生长呈 现双相过程【Ｉ５｜。在早期（２４～４８ ｈ）系膜细胞增殖速度增快，而 长期高糖环境下细胞增殖速度降低，同时细胞肥大。分泌大量 的ＥＣＭ。 已有的研究表明高糖环境能增加细胞周期素Ｄ１的表达及 激活周期素依赖性激酶一４（ｅｙｄｉｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｋｉｎａｓｅ一４。 ＣＤＫ４），从而增加细胞进入细胞周期的比率ｎ酬，宏观上表现为
１．Ｔｈｅ
３．２血管紧张素Ⅱ（ａｎｇｉｏｔｍｓｉｎｌｌ，Ａｎｇｌｌ）体外实验也
证实高糖能通过非血流动力学因素使肾小球系膜细胞ＡｎｇⅡ 表达增高。Ｓｉｎｇｈ等¨２ Ｊ的研究发现高糖环境下的肾小球系膜 细胞体外培养５ ｄ，能大约增加细胞外ＡｎｇⅡ生成量１．５倍及 细胞内ＡｎｇＩＩ的２．２倍，而增加的Ａｎｇｌｌ能刺激ＲＯＳ产生， ＲＯＳ信号通路激活ＮＦ—ｖ．Ｂ，进一步增加ＡｎｇＩＩ的表达，形成了 —个正反馈通路，持续激活肾素一血管紧张素系统（ｒｅｎｉｎ—ａｎ．
ａｒｒｅｓｔ—
ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｇｅｎｅ，Ｇａｓ一６）表达增加及肿瘤抑制基因ＰＴＥＮ的低表
达【１９，２０】，进而激活ＡＫｔ／ｒｏＴＯＲ信号转导通路也能引起ｐ２７蛳 表达增高。ｐ２ｌｄｐｌ、ｐ２７－＊１表达量增加和清除的减慢，使细胞周 期阻滞在ＧＩ期，进而表现为肾小球系膜细胞的增殖受抑和细 胞肥大。肾小球系膜细胞的ｐ２１ｄｐｌ和ｐ２７却１表达增高不仅见于 体外高糖培养下的系膜细胞，在ｌ型和２型糖尿病鼠体内也有 相同的发现。 ５小结 高糖环境对肾小球系膜细胞的影响非常复杂，很难通过一 条或几条通路来解释，并且在多条通路上存在正反馈调节，使 全面地理解高糖对系膜细胞的作用非常困难，更深入的分子机 制还有赖于对各个通路加以整合，从而系统地进行研究。近年 来，旨在研究全部蛋白质的蛋白质组学技术的兴起与发展，为 明确高糖对系膜细胞的影响、进而探讨ＤＮ的发病机制提供了 新的机遇。 参考文献
在早期系膜细胞增殖速度增快，而长期的高糖环境能使上述的 ＴＧＦ一岛、ＣＴＧＦ、ＩＧＦ—Ｉ、ＡｎｇⅡ等信号分子转录增加．进而激 活ＭＡＰｌ＜通路，不仅使ｐ２１ｄｐＩ、ｐ２７邱ｌ转录增加【１７，１８】，还能使其 丝氨酸残基磷酸化，延长ｐ２７坤１的半衰期。近年发现高糖环境 能诱导肾小球系膜细胞生长抑制特异性基因（ｇｒｏｗｔｈ
ｐａｔｈｗａｙ，唧）当细胞内葡
萄糖的浓度增高时，进入糖酵解途径产生的６一磷酸果糖（Ｆ一 ６一Ｐ）增加，进而使更多葡萄糖进入氨基己糖合成通路．使产生 的ＵＤＰ—Ｎ一乙酰葡萄糖胺（ＵＤＰ—ＯｃＮＡｃ）含量随之增多， ＵＤＰ—ＧＩｃＮＡｃ能加速糖基化和调节一些转录因子的活性。促 使细胞大量合成细胞外基质成分。（４）醛糖还原酶（ａｌｄｏｓｅ
Ｄ时Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ．１１豫ｄｆｅｃｔ ｏｆ
Ｏｉｌ
ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ
ｔｌ陀ａｔｌ＇ｎｅｒｌｔ
ｏｆ
ｄｉａｂｅｔｅｓ
ｔｈｅ ｄｅｖｄｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ—ｔｅＩｍ
ｏ锄－
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ
ｉｎｓｕｌｉｎ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｄｉａｂｅｔｅｓ ｍｅＵｉｔｕｓ．Ｎ Ｅｎｇｌ Ｊ
ｆｏｒｍｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ—ｐ，ＴＧＦ—ｐ）信号通路激活【７Ｊ，引起细胞
肥大及细胞外基质产生增加。而且，最近有研究表明，在肾小 球系膜细胞ＡＧＥ能下调基质金属蛋白酶一７（ｍａｔｒｉｘ ｍｅｔａｌｌｏ－ ｐｒｏｔｅｉｎａ茁一７，ＭＭＰ一７）的活性【８Ｊ。从而导致细胞外基质降解 减少。（３）氨基己糖通路（ｈｅｘｏｓａｍｉｎｅ
ｒｅ．
ｄｕｃｔａｓｅ，ＡＲ）途径随着葡萄糖的浓度异常增高，大量的葡萄糖 进入醛糖还原酶途径，经此途径葡萄糖消耗大量ＮＡＤＰＨ被还 原成山梨醇（Ｓｏｒｂｉｔ０１），而ＮＡＤＰＨ的生成则使细胞消耗了抗氧 化荆如还原性谷胱甘肽，抗氧化剂的大量消耗增加了Ｒ０６产 生。ＲＯＳ能进一步激活ＰＫＣ、丝裂原活化蛋白激酶途径
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高糖对肾小球系膜细胞影响的分子机制研究进展＊
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李治国⑦
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随着人们生活水平的提高和生活习惯的改变，糖尿病肾病 （ｄｉａｂｅｔｉｃ ｎｅｐｈｒｏｐａｔｈｙ，ＤＮ）的发病率逐年升高，在许多国家已成 为引起肾衰竭的主要原因。早在１９９３年发表了的“糖尿病控 制和并发症试验”（ｄｈｂｅｔｅｓ∞ｎ廿ｏＩ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｄｏｎｓ ｔｒｉａｌ．ＤＤ ＣＴ）一文、以及近年发表的“糖尿病干预和并发症研究”（ｅｐｉ．
（ｇｌｕｃｏｓｅ唧ｔｅｆ一１，ＧＬＵＴ一１）以非胰岛素依赖的方式来摄
白，生理葡萄糖浓度时其转运速率就接近饱和【引。在高糖环境 下，ＧＩ，Ｉ玎一１的合成增多，进而增加糖摄取，使系膜细胞内的 三羧酸循环代谢产生００｜和还原型辅酶ＮＡＤＨ和ＦＡＤ坞，而 ＮＡＤＨ和ⅣＬＤ喝能和线粒体膜上呼吸链产生的电子结合，使 氧分子还原成水，同时呼吸链把线粒体内质子泵入线粒体内外 膜间隙，进而形成质子梯度来推动线粒体膜上的ＦＵ—Ｆ１复合 体氧化磷酸化产生ＡＴＰ。然而当细胞内的葡萄糖浓度升高时。
ｇｉｏｔｍｓｉｎ删印，ＲＡＳ）。另外Ａｎｇｌｌ能激活肾小球系膜细胞内
ＰＫＣ和ｐ３８ ＭＡＰＫ信号传导通路，进而增加ＴＧＦ一目合成，产 生多种生物学效应，促进ＥＣＭ成分分泌增加。 ３．３结缔组织生长因子（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｅ
ｔ，ｉ跏ｅ
ｇｒｏｗｔｈ
ｆａｃｔｏｒ。
ＣＴＧＦ）高糖环境下肾小球系膜细胞ＣＴＧＦ的表达增加【１３】。 进一步研究表明系膜细胞ＣＩ＇ＧＦ表达增高部分是通过ＴＧＦ—ｐ 介导的，部分是ＰＫＣ介导的。ＴＧＦ—ｐ能诱导体外培养的系膜 细胞分泌ＣｒＧＦ，ＣＩ＇ＧＦ是ＴＧＦ—Ｂ介导表达的早期基因之一。 其表达是通过Ｓｍａｄ蛋白结合元件和ＣｒＧＦ启动子上＂ｒＧＦ—Ｂ
特异应答元件相结合而启动，引起ＦＮ、Ｉ型胶原和刚受体
表达。 ３．４胰岛素样生长因子一Ｉ（ｉｎｓｕｌｉｎ—ｌｉｋｅ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ， 加ＩＧＦ—Ｉ活性，且能增加ＥＣＭ成分的 产生。胰岛素样生长因子结合蛋白（ｉｎｓｕｌｉｎ—ｌｉｋｅ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ