caspase-1及下游炎性因子与急性肾缺血-再灌注损伤.pdf

!#$#%&及下游炎性因子与急性肾缺血&再灌注损伤王利民!刘华锋!陈孝文!广东医学院肾病研究所（湛江()*+）在缺血&再灌注过程中细胞因子的表达异常活跃，正常情况下抑炎因子和促炎因子之间的动态平衡状态被打破。目前这种过度的细胞因子表达被认为是引起包括炎症、细胞凋亡等一系列再灌注损伤的基础。近年的研究表明!#$#%&及其下游因子,-&.、,-&、,/0&#这组功能密切相关的前炎性因子，在急性肾缺血&再灌注损伤中发挥重要作用。现将它们在急性肾缺血&再灌注损伤的作用及其作用机制作一综述。!#$#%&,1 2的结构和功能!#$#%&,1 2是!#$#%#（半胱氨酸蛋白酶）家族中的成员，大多数细胞可表达,1 2。,1 2基因位于第 号染色体的3 4&3)4带，,1 25 6 0 7在粗面内质网内翻译成,1 2前体，分子量为*(8 9，不具有活性，在细胞内外信号的作用下通过自活化（:;=;=?）及非!#$#%蛋白酶活化方式水解除去 48 9的原结构域形成分子量大小分别为)+8 9（$)+）和+8 9（$+）的两个亚单位$、，再由$、组装成四聚体$)而活化，活化后的,1 2从细胞质内转移到细胞膜内表面，与底物结合后通过特异性天门冬氨酸后酶切作用而发挥生物学效应。与多数!#$#%家族成员不同，,1 2在细胞凋亡中作用甚微，其主要功能是促进,-&、,-&.前体的活化，起一种前炎性因子的作用。,-&前体在,1 2的作用下水解除去位于 A位的天门冬氨酸之后的氨基酸序列而成熟，成熟后的,-&大部分分泌至细胞外，但也有少量的,-&前体通过细胞膜通道分泌至细胞外。有意思的是虽然大多数细胞可有,1 2的表达，但并不是所有的细胞都能加工,-&前体，分泌成熟的,-&。另外在单核细胞系中，,-&前体裂解成,-&并不需要,1 2的参与，推测,-&可能还存在其他的激活途径。与,-&相比,1 2另一底物,-&.，由于在表达的时间和部位上与,1 2具有高度的一致性，被认为是,1 2的最适宜底物。)!#$#%&激活的下游炎性因子与急性肾缺血&再灌注损伤)B ,-&.与急性肾缺血&再灌注损伤,-&.是一种主要由单核&巨噬细胞分泌的细胞因子，具有多种生物学功能，是引起炎性损伤的重要介质之一，参与多种疾病的发生发展。如0%;%等报道,-&.抗体能显著降低脂多糖诱导的内毒素性败血症小鼠的死亡率，1 C=D?等)报道,-&.能诱导炎症性结肠炎和脂肪肝的发生，2#E?F=等4报道给狼疮模型G 6-&$小鼠每天注射,-&.，可加快蛋白尿、肾小球肾炎、血管炎的发生及致炎细胞因子产生进程，并且能够诱发蝶形红斑。已有的研究表明,-&.在缺血&再灌注损伤中也发挥重要作用，并且可能是缺血性损伤向炎性损伤转换的重要因子之一。H 5%?;I等*用,-&.结合蛋白（一种,-&.天然拮抗剂）处理缺血离体右心耳肌小梁，结果观察到心肌的收缩功能明显增加。在急性肾缺血&再灌注损伤中，G%J?=D 等(报道急性肾缺血&再灌注模型,-&.5 6 0 7和蛋白的表达明显升高，模型组肾小管评分也明显高于对照组，,-&.水平与肾损害程度成一种正相关关系，而且,-&.表达和肾损害的部位高度一致，都主要集中在远端小管，这些结果表明,-&.在急性肾缺血&再灌注损伤中发挥重要作用，而且远端小管可能就是,-&.攻击的靶部位和,-&.的发生源。该作者还设计了另外两组实验：在急性肾衰竭发生前用抗,-&.血清中和模型中过度表达的,-&.和用缺乏,-&.活化功能的!#$#%&基因敲除鼠来构建急性肾缺血&再灌注损伤模型，结果两组实验都出现了类似的结果：模型鼠肾组织中成熟形式的,-&.均明显减小，两组模型均未出现明显的肾损害，这些结果进一步证明了,-&.在急性肾缺血&再灌注损伤中的作用。G%J?=D A还报道在急性肾缺血&再灌注损伤中受损肾组织中大量浸润的中性粒细胞，经抗,-&.血清处理后中性粒细胞浸润明显减轻，髓过氧化物酶活性明显下降，因此推测促进中性粒细胞浸润可是,-&.介导急性肾缺血&再灌注损伤的主要机制。但随后采用中性粒细胞缺乏鼠急性肾缺血&再灌注损伤模型进行研究时，却发现结果并不支持当初的设想，研究结果表明中性粒细胞缺乏鼠模型和野生鼠模型一样，两者都出现了急性肾衰竭，都有,-&.的高表达和高转化，不同的是前者中性粒细胞浸润，髓过氧化物酶活性都明显低于后者，这些结果证明,-&.介导中性粒细胞浸润在急性肾缺血&再灌注损伤中只起一部分作用，,-&.更主要的通过其他 途 径 来 介 导 急 性 肾 损 伤，如 诱 生,/0&#，促 进G,H&$、G 1 H&、,-&.等趋化因子的分泌等。)B),-&与急性肾缺血&再灌注损伤,-&也是一种主要由单核&巨噬细胞产生的细胞因子，在结构和功能方面与,-&.具有很多相似性，如分子结构相似都是,-&超家族中的一员、有相似的受体、合成后都以前体形式存在于胞浆中经!#$#%&裂解活化后分泌到细胞外发挥作用、都具有前炎性因子活性和免疫调节功能等。而且两者的生物活性密切相关，,-&.通过与,-&.受体结合后能诱导,-&、K 0/、,1 7G&和多种趋化因子的基因表达和合成。作为一种重要的促炎因子，,-&参与多种肾损伤的发生发展。体外实验表明，,-&能够促进肾脏成纤维细胞增殖，刺激K L/&的分泌，并使基质蛋白分泌4A4中国中西医结合肾病杂志)+*年A月第(卷第A期万方数据增多，从而加重肾脏纤维化!。在新月体性肾小球肾炎的小鼠模型中，利用#$%受体拮抗剂可明显抑制肾小球细胞的增生及新月体形成&。现有的研究表明#$%!同样在急性肾缺血$再灌注损伤中发挥重要作用。()等*报道#$%+基因敲除鼠急性肾缺血$再灌注损伤模型在再灌注,-.时与野生鼠模型相比：两者都有大量中性粒细胞浸润，都出现了较严重的肾损害，但无论是在肾形态学还是肾功能上两者均无差异；两者都未检测到#$%!的表达。但-&.时#$%+基因敲除鼠模型中中性粒细胞浸润减小，肾功能检测显示血肌酐水平下降，而野生鼠模型肾损害进一步加重，同时还检测到高水平表达的#$%!。这些结果证明#$%!是引起急性肾缺血$再灌注损伤的一种重要因子，而且还表明#$%!主要参与延迟性缺血$再灌注肾损伤，更早的肾损伤可能是氧自由基大量生成等急性反应的结果。/0 1(2(等%3采用#$%!抑制剂 4+%5!5 6 7预处理狗急性肾缺血$再灌注损伤模型，结果#$%!水平明显降低，8 9:$%和;$与急性肾缺血$再灌注损伤 4$是发现较早的促炎细胞因子，在多种类型的肾脏损伤中均有致炎作用。最近的研究显示8?-$的分泌是8?-细胞活化和发挥作用的象征。研究表明，8?-细胞缺陷的动物如果转入野生型8?-$基因缺陷的8?-$，可能是通过促进人类组织相关性抗原（:8）的表达来介导肾损伤的。8.(E(F G(H等%7在 9 8（一种抗氧化剂）、硝普钠和内皮素$%抑制剂三联防治急性肾缺血$再灌注损伤的实验中发现：治疗前急性肾缺血$再灌注模型小管髓绊降支中 4$的表达明显增加，并可见大量凋亡细胞；治疗,2后 4$的表达明显下降，!2后无 4$的表达，同时肾组织中仅检测到小量的凋亡细胞。由此可见，4$也是介导急性肾缺血$再灌注损伤的一种重要因子。7 I(D G(D C$%抑制与急性肾缺血$再灌注损伤的防治随着I(D G(D C家族及其相关蛋白在缺血后损伤中的作用逐渐被人们所认可，I(D G(D C抑制剂在缺血性损伤治疗中的潜在价值也为人们所关注。研究表明，哺乳动物体内存在天然的I(D G(D C抑制剂，如最早发现的牛痘蛋白8 E J9，来源于杆状病毒的K 7 6，哺乳动物惟一的内源性半胱氨酸酶抑制 剂$凋 亡 抑 制 蛋 白（9 K D）等，它 们 通 过 抑 制I(D G(D C$%、$&、$7、$5、$!、$*、$%3等I(D G(D C家族的过度活化，有效地避免了缺血性损伤的发生%-#%5。但天然的I(D G(D C抑制剂由于肽链太长不能通过细胞膜，须人工导入到细胞内，使用不方便，其作用受到了限制。近年来，人们根据I(D G(D C的活性结构设计合成了许多小分子肽类抑制剂，它们均可通过烷基化I(D G(D C活性中心的半胱氨酸残基而抑制其活性。根据作用底物的范围，分为广谱和特异性抑制剂；根据识别底物肽键的数目，单肽、双肽、三肽、四肽抑制剂，目前试验研究中，多使用三肽和四肽抑制剂。广谱的有L B I$?$M J N、O$P 9?$M J N等，特异性的有I(D G(D C$7抑制剂O$?;P?$M J N、:&,5，I(D G(D C$%抑制剂9 8$Q P 9?$8:/等。研究表明，在全脑或局灶性短暂（7 3J 0 F）脑缺血前7 3J 0 F或再灌注*.内，给予I(D G(D C抑制剂O$?;P?$M J N均可显著减轻脑缺血损害，此外I(D G(D C抑制的使用明显延长了脑缺血治疗时间窗，使脑缺血治疗时间窗最长达到了,%2，为后续的溶栓等综合性治疗赢得了宝贵的时间%!，%&。(E(等%*在小鼠:8 9 R模型中，分别经侧脑室注射I(D G(D C广谱抑制剂O$P 9?$M J N，I(D G(D C$7抑制剂O$?;P?$M J N、I(D G(D C$%抑制剂9 8$Q P 9?$8:/，结果均能显著减轻缺血组织的损伤程度，抑制神经元凋亡，改善神经功能，但仅O$P 9?$M J N和9 8$Q P 9?$8:/能减轻脑水肿，进一步研究表明：O$P 9?$M J N组、9 8$Q P 9?$8:/组脑组织中 8;样裂解产物及#$%!水平明显降低，而O$?;P?$M J N组#$%!水平与对照组无差异，因此推测O$?;P?$M J N、9 8$Q P 9?$8:/是通过抑制#$%!来减轻脑水肿的。:C H F 0 N B S等5采用R K$3 3%（一种广谱I(D G(D C抑制剂）来预处理急性缺血$再灌注肾损伤模型鼠，,-.后血肌酐水平比对照组下降一半，-&.后血肌酐水平接近假手术组，!,.后血肌酐水平恢复正常。这些研究显示了I(D G(D C抑制剂对缺血性疾病良好的保护功能，也表明I(D G(D C抑制剂有开发成为防治缺血性疾病的一类新药的价值。目前对I(D G(D C的抑制剂的研究已从逐渐基础转移到临床应用上来，美国 2 T F公司发现 了 一 类 新 的I(D G(D C的 抑 制 剂，其 中?5!7-和?5 6 6 5分别用来开发治疗急性心肌梗死、肝疾病的药物，在临床$期的实验过程中显示了很好的安全性和机体耐受性。P C E 1 C U公司的P V!-3（G E(H F(I(D(D(F）和P V!*也是一类I(D G(D C抑制剂，作为抗风湿性关节炎和脓血症的新型抗炎药已经进入临床%期。相信不久的将来，符合人体生理特点的可逆、可穿透细胞膜的I(D G(D C抑制剂$8;（8;拮抗剂）会逐渐研制出来，并应用于包括缺血肾损伤在内的缺血性疾病的治疗。参考文献%=C 1 C(:A，4(F 1 T O O 0A，/T H H W C E XL Y，C 1(H=C T 1 E(H 0 O(1 0 B FB M#$%&E C 2 T I C DF C T 1 E B G.0 H 1 0 D D T C(I I T J T H(1 0 B F(F 2G E B 1 C I 1 DJ 0 I C(X(0 F D 1 H C 1.(H;D I.C E 0 I.0(I B H 0(F 2 Z(H J B F C H H(1 G.0 J T E 0 T JC F 2 B 1 B U C J 0(=Y J J T F B H，,3 3 3，%5-：,5-$,5-*=,=8.0 N(F BZ，Z(2(/，Z.0 J B (J($2 C G C F 2 C F 1J(F F C E=A T 1，,3 3 3，-!：!*$!&5=7=;D M(F 2 0(E 0;，:I F F C D L，#0 F 2 B GA，C 1(H=9G E B 0 F M H(J J(1 B E E B H CB M#$%&0 F1.C2 C S C H B G J C F 1B MD G B F 1(F C B T D(T 1 B 0 J J T F C2 0 D C(D C=Y J J T F B H，,3 3%，%5!（*）：6 7 7&$6-!=-=R N(J T E(，:0 T E(，9-57中国中西医结合肾病杂志,3 3-年5月第6卷第5期万方数据!#$%&(#()*)(+&),-+&%)#.&/&!0,&1#(+&#(2 3#1)*45#,-6&,，7 8 8 8，9:（;）：9 7.)?*5 A，B#0 C&D，D)&$%0 1E，&(#2 F&0(*/+).)1&/&1&(%&-+#),%,*!-#,/#,&.G#1H I.G J%&1)4#(&1),-+&%)-#-0(&(0 C 0#&-*,),)%)-&2 K3 )H 5&,(，7 8 8 7，G G 8：G 8 J;.G 8 L G 2 )?*5 A，M-1&N，B#(0 O O)P，&(#2H%/#)&1H I.G J/*-&,)$/*(&-(,-#,/#,&.G.1&!)-)&(%)-&!*%),-+&%)-#-0(&#!#)0&2 K3 )H 5&,(，7 8 8 G，G 8 Q：G G 9:.G G:7 2Q 2&,&RS T，3+&0$3，3 0(&I，&(#2 H (&0?).G C&(#,()%0#(&,+0%#&#!)C *C#,(/*)!&#()*#1%#()U/*(&)/*1 0-()*C R%&#,*!#(#,!*%)$*V(+!#-(*.C&(#.1&/&1&(%&-+#),%2 KI#C3 )=&1，7 8 8 7，G 9 8（:）：;9 7.;:8 2J 2 I#W A，F)?*)-.X#(&,*S K，=0Y，&(#2 H (&0?).G&-&/(*#(#$*),(+#(,(+&/*$&,)*!&,(#C ),+&1-&,-&()-$*%&0 *&/+)(),)(+&#(2 Z)1&R H (，G L L:，9 Q（:）：G;8;.G;8 L 2L 2 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8:。令人意外的是%&(#回归显示造影剂肾病的相对危险与造影剂剂量或原有的慢性肾衰竭的程度之间没有关系。结论：与造影剂使用前的单纯使用水化疗法相比，乙酰半胱氨酸联合水化疗法可显著降低慢性肾衰竭造影剂肾病的危险。造影剂肾病的相对危险与造影剂的剂量以及原来的慢性肾衰竭的程度无关。（中山大学附属第一医院肾脏病研究所:G 8 8 J 8张益民李幼姬摘）:;中国中西医结合肾病杂志7 8 8 9年月第:卷第期万方数据