王海，胡世莲，苏克亮，康冬梅

(安徽医科大学附属省立医院、安徽省立医院，a老年病科，b肾内科，合肥230001)

慢性间质性肾炎(CTIN)又称为慢性肾小管间质性疾病，是以肾小管及间质慢性损害为主的慢性肾脏病。病因多为感染性、免疫性、中毒性、代谢性等，临床起病隐匿，早期不易被发现而漏诊。CTIN是造成肾功能衰竭的主要原因之一，病理变化主要以间质纤维化、肾小管萎缩以及炎症细胞浸润等为特点，而肾间质纤维化是很多肾脏疾病发展到终末期肾功能衰竭的共同特征。肾间质纤维化的机制，目前尚不能完全明确，可能和以下几个方面有关。

1 肾小管上皮间充质转化(EMT)

肾小管EMT以肾小管细胞失去其上皮表型并获得间充质细胞特性的一个过程。随着疾病的进展，小管上皮细胞通过损伤的小管基底膜(TBM)迁移进管周间质，进入间质的肾小管上皮细胞失去其分子标记如E-钙粘蛋白(E-cadherin)而得到间充质的特性表达，如α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、波形蛋白(vimentin)等［1］。在糖尿病肾病中，E-钙粘蛋白表达下降的同时，α-SMA是上调的［2］。许多研究表明E-钙粘蛋白/β-连环素(β-catenin)在EMT的过程中起到了关键作用［2-4］近年来诸多研究证实肾脏固有细胞像成纤维细胞、肾小管上皮细胞等都可以转化为肌成纤维细胞(MF)，而MF在肾间质纤维化中发挥重要的作用，通常被认为是肾间质纤维化的主要特征。有研究证实在单侧输尿管梗阻(UUO)肾纤维化模型中超过1/3的间质MF来源于肾小管EMT。MF产生过量的细胞外基质(ECM)。在健康的肾脏中，少量的固有成纤维细胞通过表达生长因子来维持肾脏的结构包括ECM的产生和循环、近端小管细胞的生长和功能。在肾间质纤维化过程中，成纤维细胞可以发生表型转变，表达α-SMA，细胞增生能力增强，ECM表达、分泌能力增强。肾小管上皮细胞分化成MF后可以向间质中游走，大量合成和分泌胶原纤维等基质成分，参与肾间质纤维化的过程。用转化生长因子β诱导的人近端肾小管上皮细胞的形态由典型的鹅卵石状转变为长梭形似MF。认为EMT的发生是有序的过程，涉及四个最关键的步骤:①失去肾小管上皮的粘附特性。②重新表达α-SMA和肌动蛋白重组。③TBM的瓦解。④细胞的侵袭性和迁移性增加。

2 肾小管间质纤维化与血管活性物质、细胞因子及炎症细胞等有关

2.1 转化生长因子 β(TGF-β)TGF-β 共有三个亚型(TGF-β1-3)，主要在肾小球和肾小管细胞表达，但在正常的肾脏中表达很弱。在肾间质纤维化中主要以TGF-β1表达为主。TGF-β1当前认为是肾间质纤维化的形成过程中最关键的调节因子。TGF-β的作用主要是减少基质金属蛋白酶(MMPs)和纤溶酶原激活物(PA)活性以及促进纤溶酶原激活物抑制物1(PAI-1)和基质金属蛋白酶组织抑制物(TIMPs)的合成，进而抑制 ECM 的降解［5］;TGF-β可以直接促进肾小管细胞和间质成纤维细胞合成胶原;刺激成纤维细胞的增值和活化，促进肾小管EMT，是肾间质纤维化的重要发病机制之一;可以诱导结缔组织生长因子等细胞因子的分泌、各种胶原等的表达，促进细胞外基质的产生。TGF-β1诱导的EMT主要依赖Smad信号通路。研究发现，整合素链接激酶(ILK)是TGF-β1/Smad信号转导途径的下游效应因子，在EMT的过程中发挥了非常重要的作用。试验表明，注射无活性的ILK可以阻止TGF-β1诱导的小管 EMT，表明在 TGF-β1诱导的肾小管EMT过程中ILK信号途径是必不可少的重要中介信号分子，TGF-β1不仅诱导ILK大量表达而且能够增强它的活性［6］。实验证实TGF-β可以使正常的大鼠肾小管上皮细胞标志物E-钙粘蛋白消失，而出现α-SMA的表达，可以说TGF-β可以促进肾小管上皮细胞转分化为MF。

2.2 结缔组织生长因子(CTGF)CTGF在各种组织如心脏、肺、肝脏、肾等组织中表达。在正常的生理条件下表达量很少，但是肾脏中含量最高。对肾脏的直接作用包括肾小球系膜细胞的迁移、肥大、纤维结合蛋白的产生、肌动蛋白的分解，小管上皮细胞的EMT和间质成纤维细胞产生Ⅲ型胶原及TSP-1。CTGF已被实验所证实是TGF-β1的下游信号因子，执行其致纤维化作用，大部分由TGF-β所诱导产生［7-8］。TGF-β与其受体结合后，通过 Smads信号通路诱导下游因子表达而产生致纤维化的生物学效应。CTGF和TGF-β起协同作用，CTGF能够介导人的系膜细胞产生胶原蛋白，导致 ECM的沉积、EMT［9］;并且认为CTGF在致纤维化过程中EMT比导致胶原蛋白沉积更加重要［6］。另外，高艳丽等［10］研究表明，CTGF和TGF-β1协同下调成纤维细胞产生的MMP-2，并且促进其转化为MF，从而导致促纤维化效应。体外实验证实高糖、Ang-Ⅱ、醛固酮、循环机械张力、溶血磷脂酸等因素作用下，多种肾细胞都可产生CTGF，而肿瘤坏死因子(TNF-α)、骨形成蛋白-7(BMP-7)、一氧化氮(NO)等可以抑制CTGF的表达。

2.3 血管紧张素Ⅱ(Ang-Ⅱ) 在慢性肾间质纤维化的发病过程中，肾素-血管紧张素系统(RAS)激活。抑制RAS的药物能够延缓间质纤维化并改善肾功能。Ang-Ⅱ是RAS中促进肾脏损伤的主要生物活性肽，激活肾脏上皮细胞、间质成纤维细胞、和肾小球细胞，调整细胞的生长和ECM的合成。在培养的人肾小管上皮细胞中Ang-Ⅱ通过AT1受体导致EMT［9］。Ang-Ⅱ促进肾间质纤维化的作用可能和以下的机制有关:①Ang-Ⅱ直接激活Smad信号系统和通过 TGF-β/Smad诱导 EMT［11］。②间接途径为增加肾小球毛细血管内压，造成对肾脏的损害。③促进CTGF和TGF-β1等一些细胞因子的合成和分泌。Ang-Ⅱ诱发 CTGF和胶原的积聚［12］。许多研究证明Ang-Ⅱ通过内源性生长因子来参与肾脏纤维化［13-16］。当肾小管上皮细胞和 TGF-β1、Ang-Ⅱ一起孵育时，Ang-Ⅱ能显著促进TGF-β1诱导EMT的能力。在小鼠的体内注射Ang-Ⅱ可以增加TGF-β合成，Ang-Ⅱ可以增加TGF-β1mRNA表达和蛋白的合成、分泌，并促进TGF-β1的活化，同时伴有细胞外基质成分mRNA的升高。在单侧输尿管梗阻(UUO)模型中，Ang-Ⅱ能诱导 TGF-β1mRNA 的表达，并且与纤维化的程度是一致的。许多研究显示Ang-Ⅱ抑制剂减少TGF-β的过度生成和信号系统的活化［17-18］。

2.4 肝细胞生长因子(HGF)HGF在人体内是一种多效性、多肽性的细胞因子，在正常人体器官中，以肾脏中表达水平最高。许多试验证明，在持续的肾脏损伤情况下，内源性HGF持续高表达，能够有效抑制肾间质纤维化过程。HGF抑制肾间质纤维化的机制可能为:①激活ECM的降解途径。ECM的生成和降解的失衡是间质纤维化的一个重要因素。ECM的降解主要靠MMPs系统的介导，HGF可以促进MMP-9的表达增加，抑制 TIMP(TIMP1，2)的表达。MMP-9在ECM的降解途径中起到了减轻肾脏ECM的聚集和沉淀的作用。②抑制肾小管EMT。肾间质纤维化中的MF超过1/3是由EMT转化而来，而ECM大部分由MF来产生。体外试验中，TGF-β1由ILK介导能够引发EMT;而有试验发现HGF能够完全的阻止TGF-β1的这种作用。③HGF可以阻滞TGF-β1/Smad信号的传导。TGF-β1发挥生物学效应是通过其Ⅰ型、Ⅱ型受体及其下游的Smad信号因子实现的。HGF可以干扰成纤维细胞 TGF-β1/Smad信号传导，明显减弱活化的Smad2/3的核转位和核内积聚。因此，Smad信号传导途径被有效抑制。HGF能够减少TGF-β介导的CTGF增长［19］。④抑制细胞凋亡。肾纤维化的另一个主要的病理学特征是细胞凋亡，主要包括足细胞凋亡、肾小管萎缩和毛细血管塌陷。HGF能阻止多种肾脏细胞凋亡，是一种促存活因子。在病理性状态下，HGF可以有助于肾脏的功能和结构的完整。多个试验显示外源性HGF可以抑制肾小管上皮细胞的凋亡。

2.5 肥大细胞(mast cells，MCs) 有研究表明器官纤维化的发生发展伴发有MCs的增生和活化。但是动物实验显示了MCs从保护到促进疾病的作用。激活后的MCs分泌各种细胞因子、生长因子，调节血管通透性、炎症反应和组织保护作用［20］。在肾脏疾病实验模型中，MCs有促进肾脏疾病的作用。谭昭等［21］认为MCs的浸润与间质性纤维化之间存在一定关系，可能参与了间质性肾炎的肾间质ECM蓄积。但是，有研究表明，MCs抑制肾纤维化进程、Ⅰ型胶原的积蓄，保护E-钙粘蛋白、抑制α-SMA的表达，减少组织中 TGF-β1的表达水平［22］。MCs在肾间质纤维化中是纤维化的原因还是结果仍旧没有定论，仍需要进一步研究。

当然，还有许多的因子起到对抗肾间质纤维化的作用，如BMP-7和Smad7。BMP-7不仅影响TGF-β1/Smad通路的信号传导，还存在与TGF-β1的互逆作用。主要表现在:减少各种促炎症因子的表达，激活ECM的降解，抑制上皮细胞的凋亡，维持上皮细胞的表型等方面。Smad7在TGF-β信号传导中是一种自身调节的负反馈信号［23］。有研究提示，细胞内Smad7水平是TGF-β活性的主要决定因素，能调节TGF-β信号强度和持续时间［12］。Smad7的缺失引起严重的肾间质纤维化［24］。

3 ECM的代谢失衡

正常的情况下，ECM是保持生成和降解的动态平衡。各种病理因素导致肾组织中 PA/PA-I和MMPs/TIMPs的表达和活性异常，使ECM降解受抑制，形成纤维化。TGF-β1可以同时减少MMPs生成及增加TIMPs、PAI-1等合成而抑制 ECM降解。CTGF和TGF-β1可以协同下调肾成纤维细胞产生MMP-2，并促进其转变为MF，而MF大量生成ECM，从而促进肾纤维化。

3.1 PAs/PAIs PAs/PAIs不仅是纤溶系统活性的重要物质，在ECM的降解过程中也起重要作用。PAs分组织型(tPA)和尿激酶型(uPA)两种，主要以uPA参与ECM降解和重塑，降解纤维连接蛋白、Ⅳ型胶原等多种糖蛋白。PAs除了以上的功能，还可以激活MMPs，形成PAs/纤溶酶/MMPs的级联瀑布激活效应，进一步发挥病理效应。PAIs是PAs的高效生理抑制物质，可以抑制纤溶酶原的激活，使MMP前体转变成MMP减少，还能有效地抑制ECM降解，致使ECM积聚。PAIs分为四种类型:PAI-1、2、3、4，主要以 PAI-1和 PAI-2为主要形式。PAs/PAI-1失调在肾间质纤维化过程中起着重要的作用，uPA起保护作用，而PAI-1则相反。

3.2 MMPs/TIMPs MMPs是参与 ECM降解的主要酶之一，发现约30余种，主要由体内单核细胞、巨噬细胞和肾小球上皮细胞等多种细胞分泌。MMPs主要的功能可以概括为:几乎降解全部ECM的成分;激活别的MMPs，形成级联瀑布效应;在细胞迁移、愈合伤口、胚胎发育及血管形成中起着不可替代的作用［5］。TIMPs是机体内存在的低分子蛋白质，目前明确的有4 种 TIMPs(TIMP-1，2，3，4)。主要有两个方面的功能:对MMPs活性的抑制和具有生长因子特性、调控细胞增殖与细胞凋亡等。MMPs和TIMPs之间保持动态平衡是维持正常的ECM微环境相对平衡的关键［25］。在各种病因所致的肾间质纤维化中均可发现MMPs和TIMPs的功能紊乱。有研究发现，MMPs的活性降低并非由于转录减少，而是被TIMP-1所抑制，TIMP-1 mRNA、TIMP-2 mRNA和TIMP-3 mRNA表达皆升高，尤其以TIMP-1 mRNA升高明显，虽然MMP-1 mRNA和MMP-2 mRNA的表达也升高但是活性降低。许多细胞因子通过MMPs途径产生抗纤维化的作用。像葡萄糖及其糖化终产物在体外能够证明调整MMPs的表达［26-27］。HGF能够提高MMP-9的表达水平从而抑制TIMP-1的表达，BMP-7能诱导MMP-2的表达产生抗纤维化作用。TIMP-1是MMP-9的天然抑制物，可能通过上调细胞间粘附分子-1表达影响MMP-9［28］。更进一步提示MMPs/TIMPs与肾间质纤维化有密切关系。总之，TIMPs高表达，或(和)MMPs活性下降，提示MMPs/TIMPs功能紊乱参与了肾间质纤维化的发生机制。

综上所述，肾间质纤维化在发生、发展过程中涉及到EMT、各种血管活性物质、细胞因子、各种炎症细胞以及ECM代谢调节失衡等，TGF-β均广泛参与，其表达增加导致肾间质纤维化的发生、发展，成为最重要的调节因子。CTIN临床表现隐匿，因而早期的诊断、防治甚至逆转肾间质纤维化进程是我们面临的最大挑战。

［1］ Dudas PL，Argentieri RL，Farrell FX.BMP-7 fails to attenuate TGF-beta1-induced epithelial-to-mesenchymal transition in human proximal tubule epithelial cells［J］.Nephrol Dial Transplant，2009，24(5):1406-1416.

［2］ Wu G，Tu Y，Jia R.The influence of fasudil on the epithelial-mesenchymal transdifferentiation of renal tubular epithelial cells from diabetic rats［J］.Biomed Pharmacother，2010，64(2):124-129.

［3］ Hertig A，Anglicheau D，Verine J，et al.Early epithelial phenotypic changes predict graft fibrosis［J］.Am Soc Nephrol，2008，19(8):1584-1591.

［4］ Aresu L，Rastaldi MP，Pregel P，et al.Dog asmodel for down-expression of E-cadherin and beta-catenin in tubular epithelial cells in renal fibrosis［J］.Virchows Arch，2008，453(6):617-625.

［5］ 杨军，赵军，曾甫清，等.转化生长因子β1在梗阻性肾病大鼠肾小管间质纤维化中的作用［J］.中华实验外科杂志，2005，22(3):349-350.

［6］ Li Y，Tan X，Dai C，et al.Inhibition of integrin-linked kinase attenuates renal interstitial fibrosis［J］.Am Soc Nephrol，2009，20(9):1907-1918.

［7］ Riser BL，Najmabadi F，Perbal B，et al.CCN3(NOV)is a negative regulator of CCN2(CTGF)and a novel endogenous inhibitor of the fibrotic pathway in an in vitromodel of renal disease［J］.Am JPathol，2009，174(5):1725-1734.

［8］ Samuel A，Black Jr，Trackman PC.Transforming growth factor-β1(TGFβ1)stimulates connective tissue growth factor(CCN2/CTGF)expression in human gingival fibroblasts through a RhoA-independent，Rac1/Cdc42-dependent mechanism:statins with forskolin block TGFβ1-induced CCN2/CTGF expression［J］.Biol Chem，2008，283(16):10835-10847.

［9］ Haydont V，Riser BL，Aigueperse J，et al.Specific signals involved in the long-term maintenance of radiation-induced fibrogenic differentiation:a role for CCN2 and low concentration of TGF-beta1［J］.Am JPhysiol Cell Physiol，2008，294(6):C1332-1341.

［10］高艳丽，谌贻璞，董鸿瑞，等.慢性马兜铃酸肾病肾间质纤维化发病机制的初步探讨［J］.中华肾脏病杂志，2005，21(1):31-35.

［11］ Carvajal-Gonzalez G，Rodriguez-Vita J，Rodrigues-Diez R，et al.Angiotensin II activates the Smad pathway during epithelial mesenchymal transdifferentiationAngII，Smads，and EMT［J］.Kidney International，2008，74(1):585-595.

［12］ Yang F，Chung AC，Huang XR，et al.Angiotensin II induces connective tissue growth factor and collagen I expression via transforming growth factor-beta-dependent and-independent Smad pathways:the role of Smad3［J］.Hypertension，2009，54(4):877-884.

［13］ Ruiz-Ortega M，Rodríguez-Vita J，Sanchez-Lopez E，etal.TGF-β signaling in vascular fibrosis［J］.Cardiovasc Res，2007，74(2):196-206.

［14］ Gisselle C，Juan RV，Raquel RD，et al.Angiotensin II activates the Smad pathway during epithelial mesenchymal transdifferentiation［J］.Kidney International，2008，74(5):585-595.

［15］ Ruiz-Ortega M，Esteban V，Ruperez M，et al.Renal and vascular hypertension-induced inflammation:role of angiotensin II［J］.Curr Opin Nephrol Hypertens，2006，15(2):159-166.

［16］ Carvajal-Gonzalez G，Rodriguez-Vita J，Rodrigues-Diez R，et al.Angiotensin II activates the Smad pathway during epithelial mesenchymal transdifferentiationAngII，Smads，and EMT［J］.Kidney Int，2008，74(1):585-595.

［17］ Wolf G.Renal injury due to renin– angiotensin– aldosterone system activation of the transforming growth factorbeta pathway［J］.Kidney Int，2006，70(11):1914-1919.

［18］ Ruiz-Ortega M，Rupérez M，Esteban V，et al.Angiotensin II:a key factor in the inflammatory and fibrotic response in kidney diseases［J］.Nephrol Dial Transplant，2006，21(1):16-20.

［19］ Kroening S，Solomovitch S，Sachs M，et al.Regulation of connective tissue growth factor(CTGF)by hepatocyte growth factor in human tubular epithelial cells［J］.Nephrol Dial Transplant.2009，24(3):755-762.

［20］ Hochegger K，Siebenhaar F，Vielhauer V，et al.Role of mast cells in experimental anti-glomerular basementmembrane glomerulonephritis［J］.Eur J Immunol，2005，35(10):3074-3082.

［21］谭昭，田雪飞，董鸿瑞，等.肥大细胞与间质性肾炎间质性纤维化的关系［J］.中华肾脏病杂志，2005，21(5):242-246.

［22］ Kim DH，Moon SO，Jung JY，etal.Mast cells decrease renal fibrosis in unilateral ureteral obstruction［J］.Kidney Int，2009，75(10):1031-1038.

［23］ Liu X，Chen Q，Kuang C，et a1.A 4.3kb Smad7 promoter is able to specify gene expression during mouse development［J］.Biochim Biophys Acat，2007，1769(2):149-152.

［24］ Chung AC，Huang XR，Zhou L，et al.Disruption of the Smad7 gene promotes renal fibrosis and inflammation in unilateral ureteral obstruction(UUO)in mice［J］.Nephrol Dial Transplant，2009，24(5):1443-1454.

［25］ Catania JM，Chen G，arrish AR.Role ofmatrixmetalloproteinases in renal pathophysiologies［J］.Am J Physiol，2007，292(3):F905-F911.

［26］ McLennan SV，Kelly DJ，Schache M，et al.Advanced glycation end products decrease mesangial cell MMP-7:a role in matrix accumulation in diabetic nephropathy?［J］.Kidney Int，2007，72(4):481-488.

［27］ Bai Y，Wang L，Li Y，et al.High ambient glucose levels modulates the production ofMMP-9 and alpha5(IV)collagen by cultured podocytes［J］.Cell Physiol Biochem，2006，17(1-2):57-68.

［28］ CaiG，Zhang X，Hong Q，etal.Tissue inhibitor ofmetalloproteinase-1 exacerbated renal interstitial fibrosis through enhancing inflammation［J］.Nephrol Dial Transplant，2008，23(6):1861-1875.