肾脏局部肾素血管紧张素系统与糖尿病肾病肾脏细胞的损害(1)
[摘要] 糖尿肾病是引起终末期肾衰竭的主要原因之一，局部肾素血管紧张素系统的过度激活引起肾脏足细胞、内皮细胞、系膜细胞、肾小管上皮细胞的损害，导致肾脏病理改变，引起一系列临床表现，通过对肾素血管紧张素系统造成肾脏细胞损伤的机制的了解，为糖尿病肾病的治疗提供依据。
[关键词] 糖尿病肾病；肾素血管紧张素系统；细胞损伤
[中图分类号] R587.2 [文献标识码] A [文章编号] 1672-4062(2016)01(b)-0115-03
糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy，DN)已经成为引起终末期肾衰竭、心血管事件死亡率增加的主要原因[1]。1型糖尿病患者有1/3发展为DN，2型糖尿病患者有1/4发展为DN。DN的发病机制复杂，病理改变多样，肾素血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)过度激活作为DN发生、发展的重要机制之一，对DN肾脏的损伤起到重要作用。该研究综述了局部肾素血管紧张素对糖尿病肾病肾脏细胞损伤的机制。
1 肾脏局部RAS的激活
肾脏局部RAS各成分是循环RAS的1000倍，这是RAS引起肾脏损害的主要原因。局部RAS的激活受多种因素影响，高糖能刺激肾脏细胞对肾素和血管紧张素原的产生，使局部AngⅡ浓度增加，而且糖尿病患者肾脏AngⅡ灭活减少，这样促使肾脏局部RAS被激活。肾脏局部AngⅡ增多能增加出球小动脉的压力，抑制足细胞去氧肾上腺素(nephrin)的表达，而且糖尿病肾病肾脏晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)形成和排泄也增多，这些因素共同导致尿蛋白的超滤过，尿蛋白的超滤过又加重足细胞和肾小管的损害，并能进一步激活RAS。
2 肾脏局部RAS对足细胞的损伤
足细胞损伤是DN发生发展的重要标志，足细胞的减少与蛋白尿、肾小球硬化明确相关。
高糖能诱导足细胞表达血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)增加，而且体内、外实验均证明AngⅡ能诱导足细胞凋亡，但AngⅡ促使足细胞凋亡的机制不太清楚。大量实验认为AngⅡ能通过调节一些细胞因子的表达引起足细胞凋亡，如p53、IQGAP1、CD2AP、CaMKⅡ[2]。AngⅡ除了直接调节细胞因子表达引起足细胞凋亡也能通过激活受体进而引起足细胞损伤。在体外培养的足细胞中，AngⅡ能通过激活血管紧张素Ⅱ1型受体(angiotensin II type 1 receptor， AT1R)上调足细胞中Fas、FasL和Bax的表达，下凋Bcl-2的表达，导致足细胞凋亡，促进肾小球硬化。给予STZ诱导的糖尿病小鼠AT1R阻滞剂，发现与对照组相比，治疗组平均每个肾小球内足细胞的数目均增加，提示AT1R阻滞剂对足细胞具有保护作用[16]。除了通过激活AT1R凋亡足细胞外，AngⅡ也能通过激活AT2R诱导足细胞凋亡。体外培养的足细胞加入AngⅡ后通过激活AT2R，增加晚期终末化糖基产物受体(receptor for advanced glycation end products，RAGE)的表达，引起足细胞RAGE表达增加导致肿瘤坏死因子mRNA和蛋白的表达，引起足细胞凋亡。
抑制肾素/肾素原受体的表达时，高糖诱导的损伤减轻。肾素/肾素原引起足细胞损伤的机制多认为是肾素/肾素原激活RAS后AngⅡ发挥的作用，如在人体外培养的足细胞中加入肾素原后，足细胞上调细胞内AngⅡ的表达并激活MAPK细胞内信号途径，从而介导足细胞损伤。也有实验认为肾素能够通过与肾素受体结合激活MAPK通路引起足细胞凋亡，而不依赖于AngⅡ。肾素受体表达的上调可能通过介导足细胞过表达环氧合酶从而加重糖尿病肾小球损伤。
ACE和ACE2是生成AngⅡ和Ang1-7的主要酶。ACE的主要作用是转换AngⅠ成AngⅡ，目前关于足细胞表达和不表达ACE存在争议。尽管用直接和间接的方法证明足细胞存在ACE，但用免疫荧光和免疫凝胶的方法在足细胞中均没有发现ACE的表达。加入卡托普利培养的足细胞并未减少AngⅡ的表达，暗示在足细胞中可能存在非ACE依赖的AngⅡ形成途径。ACE2在肾脏中高表达，在肾小球内它主要表达在足细胞和系膜细胞。应用ACE2抑制剂和基因敲除的方法发现ACE2缺乏能引起蛋白尿，造成肾小球损害。在DN动物模型的肾脏和病人肾穿组织中均发现肾小球内ACE2的表达下降。关于糖尿病小鼠足细胞的研究发现转染ACE2可以有效抵抗早期蛋白尿，保护足细胞数量和蛋白，同时也可以减轻肾小球病理损伤以及减少肾皮质TGF-β1的表达。足细胞高表达人ACE2的转基因糖尿病小鼠与野生型糖尿病小鼠饲养16周后，发现野生型糖尿病小鼠的足细胞数量减少，而转基因糖尿病小鼠的足细胞数量没有变化，因此认为足细胞高表达人ACE2的糖尿病小鼠能明显延缓糖尿病肾病的进展。因此认为DN时ACE2的减少是造成足细胞损伤的原因之一。
ACE2能分解AngⅡ成Ang1-7，而Ang1-7在足细胞RAS中表达最多的，还没有证据表明足细胞能够表达Ang1-7的受体MAS，但Ang1-7 和其受体在一些糖尿病动物模型肾脏中表达下降。而且Ang1-7 和其受体在DN中起到肾脏保护作用，如调节炎症，氧化应激，减缓肾脏纤维化的进展等，但有实验认为长期静脉给予Ang1-7和Ang2-10不能改善局灶节段性肾小球硬化症的肾小球损害而且有可能加重肾小球损害[3]。
3 肾脏局部RAS对系膜细胞的损伤
系膜细胞及基质的增生是糖尿病病理变化之一。在肾系膜细胞上已证实，TGF-β是导致肾脏纤维化的重要因子。系膜细胞暴露在高糖中初期引起反应性氧化产物增加，这些产物刺激产生p102，p102是多功能转录活化剂能上调AT1R的表达，RAS激活后刺激TGF-β1和纤连蛋白的产生，从而导致细胞外基质的沉积。Niu等研究发现AngⅡ能增加高糖培养的肾小球系膜细胞TGF-β1， ILK的表达，贝那普利能降低它们的表达，表明糖尿病肾病通过增加TGF-β1， ILK的表达加速DN的进展，贝那普利能延缓DN的进展。肾素/肾素受体的激活可以刺激肾内环氧酶2合成增加，也刺激系膜细胞产生TGF-β，促进肾脏纤维化的发生。而且Huang等在DN动物模型和高糖培养的系膜细胞中发现，肾素受体可通TGF-β1–CTGF途径介导肾小球硬化。阻断肾素受体可以降低TGF-β的基因表达，降低原蛋白IV及基质金属酶2的表达，降低系膜细胞的增殖水平。阻断AngⅡ的作用，能降低肾内囊压，增加肾血流，延缓肾小球滤过率下降，并能降低肾小球系膜细胞ET-1 mRNA的表达，减少ET-1的促系膜细胞生长作用。Ang1-7与AngⅡ在体外培养的鼠系膜细胞中有相似的作用，都能引起系膜细胞分泌TGFβ1，以及使ERK1/2磷酸化，促进细胞增殖以及细胞外基质分泌，同时给予系膜细胞Ang1-7和AngⅡ能中和AngⅡ诱导的作用，但不能改变内皮素1诱导的作用。Ang1-7的作用能被MAS受体阻滞剂阻滞，但不能被AngⅡ阻滞剂阻滞，而是系膜细胞中AngⅡ和Ang1-7是通过各自的受体实现两者之间的相互作用。Ang1-7治疗能明显改善DN动物模型的系膜细胞肥大，肾脏纤维化，和降低氧化应激，炎症反应，能阻滞AngⅡ激活MAPKs引起的脂毒性，选择性的抑制蛋白的合成以及TGF-β1/Smad3和 VEGF介导的途径[4]。George C等也发现在体外培养的鼠系膜细胞中，Ang1-7对ERK1/2的活化具有时间和剂量依赖性，而应用Mas受体阻滞剂预处理系膜细胞，可发现ERK1/2的活化被抑制，证明了Ang1-7是通过Mas/cAMP/PKA/MEK途径引起的ERK1/2活化。因此DN时肾脏Ang1-7和Mas表达减少可引起系膜细胞损伤。, http://www.100md.com(陈少霞 龚莉)
[关键词] 糖尿病肾病；肾素血管紧张素系统；细胞损伤
[中图分类号] R587.2 [文献标识码] A [文章编号] 1672-4062(2016)01(b)-0115-03
糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy，DN)已经成为引起终末期肾衰竭、心血管事件死亡率增加的主要原因[1]。1型糖尿病患者有1/3发展为DN，2型糖尿病患者有1/4发展为DN。DN的发病机制复杂，病理改变多样，肾素血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)过度激活作为DN发生、发展的重要机制之一，对DN肾脏的损伤起到重要作用。该研究综述了局部肾素血管紧张素对糖尿病肾病肾脏细胞损伤的机制。
1 肾脏局部RAS的激活
肾脏局部RAS各成分是循环RAS的1000倍，这是RAS引起肾脏损害的主要原因。局部RAS的激活受多种因素影响，高糖能刺激肾脏细胞对肾素和血管紧张素原的产生，使局部AngⅡ浓度增加，而且糖尿病患者肾脏AngⅡ灭活减少，这样促使肾脏局部RAS被激活。肾脏局部AngⅡ增多能增加出球小动脉的压力，抑制足细胞去氧肾上腺素(nephrin)的表达，而且糖尿病肾病肾脏晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)形成和排泄也增多，这些因素共同导致尿蛋白的超滤过，尿蛋白的超滤过又加重足细胞和肾小管的损害，并能进一步激活RAS。
2 肾脏局部RAS对足细胞的损伤
足细胞损伤是DN发生发展的重要标志，足细胞的减少与蛋白尿、肾小球硬化明确相关。
高糖能诱导足细胞表达血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)增加，而且体内、外实验均证明AngⅡ能诱导足细胞凋亡，但AngⅡ促使足细胞凋亡的机制不太清楚。大量实验认为AngⅡ能通过调节一些细胞因子的表达引起足细胞凋亡，如p53、IQGAP1、CD2AP、CaMKⅡ[2]。AngⅡ除了直接调节细胞因子表达引起足细胞凋亡也能通过激活受体进而引起足细胞损伤。在体外培养的足细胞中，AngⅡ能通过激活血管紧张素Ⅱ1型受体(angiotensin II type 1 receptor， AT1R)上调足细胞中Fas、FasL和Bax的表达，下凋Bcl-2的表达，导致足细胞凋亡，促进肾小球硬化。给予STZ诱导的糖尿病小鼠AT1R阻滞剂，发现与对照组相比，治疗组平均每个肾小球内足细胞的数目均增加，提示AT1R阻滞剂对足细胞具有保护作用[16]。除了通过激活AT1R凋亡足细胞外，AngⅡ也能通过激活AT2R诱导足细胞凋亡。体外培养的足细胞加入AngⅡ后通过激活AT2R，增加晚期终末化糖基产物受体(receptor for advanced glycation end products，RAGE)的表达，引起足细胞RAGE表达增加导致肿瘤坏死因子mRNA和蛋白的表达，引起足细胞凋亡。
抑制肾素/肾素原受体的表达时，高糖诱导的损伤减轻。肾素/肾素原引起足细胞损伤的机制多认为是肾素/肾素原激活RAS后AngⅡ发挥的作用，如在人体外培养的足细胞中加入肾素原后，足细胞上调细胞内AngⅡ的表达并激活MAPK细胞内信号途径，从而介导足细胞损伤。也有实验认为肾素能够通过与肾素受体结合激活MAPK通路引起足细胞凋亡，而不依赖于AngⅡ。肾素受体表达的上调可能通过介导足细胞过表达环氧合酶从而加重糖尿病肾小球损伤。
ACE和ACE2是生成AngⅡ和Ang1-7的主要酶。ACE的主要作用是转换AngⅠ成AngⅡ，目前关于足细胞表达和不表达ACE存在争议。尽管用直接和间接的方法证明足细胞存在ACE，但用免疫荧光和免疫凝胶的方法在足细胞中均没有发现ACE的表达。加入卡托普利培养的足细胞并未减少AngⅡ的表达，暗示在足细胞中可能存在非ACE依赖的AngⅡ形成途径。ACE2在肾脏中高表达，在肾小球内它主要表达在足细胞和系膜细胞。应用ACE2抑制剂和基因敲除的方法发现ACE2缺乏能引起蛋白尿，造成肾小球损害。在DN动物模型的肾脏和病人肾穿组织中均发现肾小球内ACE2的表达下降。关于糖尿病小鼠足细胞的研究发现转染ACE2可以有效抵抗早期蛋白尿，保护足细胞数量和蛋白，同时也可以减轻肾小球病理损伤以及减少肾皮质TGF-β1的表达。足细胞高表达人ACE2的转基因糖尿病小鼠与野生型糖尿病小鼠饲养16周后，发现野生型糖尿病小鼠的足细胞数量减少，而转基因糖尿病小鼠的足细胞数量没有变化，因此认为足细胞高表达人ACE2的糖尿病小鼠能明显延缓糖尿病肾病的进展。因此认为DN时ACE2的减少是造成足细胞损伤的原因之一。
ACE2能分解AngⅡ成Ang1-7，而Ang1-7在足细胞RAS中表达最多的，还没有证据表明足细胞能够表达Ang1-7的受体MAS，但Ang1-7 和其受体在一些糖尿病动物模型肾脏中表达下降。而且Ang1-7 和其受体在DN中起到肾脏保护作用，如调节炎症，氧化应激，减缓肾脏纤维化的进展等，但有实验认为长期静脉给予Ang1-7和Ang2-10不能改善局灶节段性肾小球硬化症的肾小球损害而且有可能加重肾小球损害[3]。
3 肾脏局部RAS对系膜细胞的损伤
系膜细胞及基质的增生是糖尿病病理变化之一。在肾系膜细胞上已证实，TGF-β是导致肾脏纤维化的重要因子。系膜细胞暴露在高糖中初期引起反应性氧化产物增加，这些产物刺激产生p102，p102是多功能转录活化剂能上调AT1R的表达，RAS激活后刺激TGF-β1和纤连蛋白的产生，从而导致细胞外基质的沉积。Niu等研究发现AngⅡ能增加高糖培养的肾小球系膜细胞TGF-β1， ILK的表达，贝那普利能降低它们的表达，表明糖尿病肾病通过增加TGF-β1， ILK的表达加速DN的进展，贝那普利能延缓DN的进展。肾素/肾素受体的激活可以刺激肾内环氧酶2合成增加，也刺激系膜细胞产生TGF-β，促进肾脏纤维化的发生。而且Huang等在DN动物模型和高糖培养的系膜细胞中发现，肾素受体可通TGF-β1–CTGF途径介导肾小球硬化。阻断肾素受体可以降低TGF-β的基因表达，降低原蛋白IV及基质金属酶2的表达，降低系膜细胞的增殖水平。阻断AngⅡ的作用，能降低肾内囊压，增加肾血流，延缓肾小球滤过率下降，并能降低肾小球系膜细胞ET-1 mRNA的表达，减少ET-1的促系膜细胞生长作用。Ang1-7与AngⅡ在体外培养的鼠系膜细胞中有相似的作用，都能引起系膜细胞分泌TGFβ1，以及使ERK1/2磷酸化，促进细胞增殖以及细胞外基质分泌，同时给予系膜细胞Ang1-7和AngⅡ能中和AngⅡ诱导的作用，但不能改变内皮素1诱导的作用。Ang1-7的作用能被MAS受体阻滞剂阻滞，但不能被AngⅡ阻滞剂阻滞，而是系膜细胞中AngⅡ和Ang1-7是通过各自的受体实现两者之间的相互作用。Ang1-7治疗能明显改善DN动物模型的系膜细胞肥大，肾脏纤维化，和降低氧化应激，炎症反应，能阻滞AngⅡ激活MAPKs引起的脂毒性，选择性的抑制蛋白的合成以及TGF-β1/Smad3和 VEGF介导的途径[4]。George C等也发现在体外培养的鼠系膜细胞中，Ang1-7对ERK1/2的活化具有时间和剂量依赖性，而应用Mas受体阻滞剂预处理系膜细胞，可发现ERK1/2的活化被抑制，证明了Ang1-7是通过Mas/cAMP/PKA/MEK途径引起的ERK1/2活化。因此DN时肾脏Ang1-7和Mas表达减少可引起系膜细胞损伤。, http://www.100md.com(陈少霞 龚莉)