Thrombospondin1在糖尿病肾病中的表达及其意义

作者：孔刚 ，吕学爱    作者单位：1.泰山医学院，山东 泰安 271016； 2.泰山医学院附属泰安医院，山东 泰安 271000

【关键词】  Thrombospondin1；转化生长因子β；肾纤维化；糖尿病肾病

据世界卫生组织报道，2006年全世界糖尿病的发病人数是1.8亿，并且逐年增加［1］，其中1/3的人最终会发展为糖尿病肾病（DN）。在西方国家，DN是引起终末期肾病的主要原因［24］。糖尿病肾病的特点是肾小球、肾小管细胞肥大、凋亡，细胞外基质积聚和纤维化，足细胞损伤，肾小球基底膜增厚，从而导致肾功能衰竭。许多研究已经证实：转化生长因子β（TGFβ）在糖尿病肾病的发病机制中发挥重要作用［37］。TGFβ在与其受体结合前必须被某种因子活化，最近研究证实这种因子主要是Thrombospondin1（TSP1）。现就TSP1在肾纤维化、糖尿病肾病中的表达及其意义作以下综述。

    1  TSP1的分布与调控

    TSP1（又名血小板反应蛋白1，血小板反应素1，凝血酶敏感蛋白1）由Baenziger［8］等首次从凝血酶刺激后的血小板细胞膜中分离。TSP1是一个分子量为450 kD的同源三聚体基质糖蛋白,主要由血小板α颗粒分泌，此外，体内多种细胞均可产生TSP1：肾组织中、血管内皮细胞、平滑肌细胞、包曼氏囊上皮细胞、系膜细胞、间质单核巨噬细胞及肾小管上皮细胞均可表达TSP1。

    在正常个体,TSP1的血浆浓度很低(约180 nk/ml), 但可通过激活的血小板a颗粒释放使其局部浓度快速增高,体内许多因子都可参与调节TSP1的表达水平。TSP1基因被归为立即早期反应基因, Dameron等［9］证明PDGF、TGFβ、bFGF等多肽生长因子及P53肿瘤抑制基因产物可以上调TSP1 mRNA及蛋自水平,IL1B、TNFa则可下调TSP1的蛋白水平,但这些因子不能改变TSP1的mRNA水平, 推测这些因子作用于翻译后的调控过程。

    因此,在体内组织发育和修复过程中TSP1蛋白产物可以通过多种机制调节使其迅速地在合适的位置合成，使TSP1蛋白在组织发育、损伤愈合及血管新生等病理生理中发挥作用。

    2  TSP1的功能结构域

    TSP家族包括TSP1、TSP2、TSP3、TSP4和COMP/TSP5 (catilage oligometricmatric protein, COMP)5种类型,其中对TSP1研究较多。TSP 家族成员具有相似的结构、共同的生物学特性和各自独特的功能。1986年,Lawler和Hynes［10］克隆出了TSP1的CDNA编码序列。它的编码基因位于15q15,全长约16 Kb, 含22个外显子,读码框约5.8 Kb，在启动子区域包含多个转录因子的结合位点。完整的TSP1分子由三个分子量为180 kD、不对称的亚基组成。单个亚基由N端、C端球状结构域及两者之间的原胶原同源区、备解素样typeⅠ重复序列、表皮生长因子样typeⅡ重复序列及钙离子结合区typeⅢ重复序列组成。

    根据TSP1与其他分子的相互作用, 可将其分为7个结构域：①NH3末端  可与多配体蛋白聚糖、硫酸乙酞肝素糖蛋白HSPG、硫昔醋等结合, 介导TSP1与肝素结合,调节细胞接触、游走、增殖及血小板聚集；②原胶原同源区  可通过亚基聚集抑制血管新生；③typeⅠ重复序列  由三个备解素样基序重复组成,含有肝素结合位点,可结合TGFβ1等多种蛋白因子,它是TSP1抑制内皮细胞增殖、诱导内皮细胞凋亡和抑制血管新生等作用的结构基础,目前对TSP1结构与功能研究的重点集中在此区段；④type11序列  由3组重复的类表皮生长因子组成,与可溶的基质蛋白相互作用；⑤type111序列  由7组重复的钙结合位点序列组成，是TSP1与钙离子结合的主要区域;⑥RGDA 四肽序列  可与整合素结合；⑦COOH端  可与整合素相关蛋白结合, 介导细胞粘附、游走、血小板聚集。

    3  TSP1在肾纤维化中的作用

    研究表明［11］,老龄鼠模型中肾小球及肾间质的TSP1表达增加,与肾小球毛细血管及肾小管周围毛细血管数量呈负相关,管周毛细血管密度与间质纤维化、蛋白尿呈负相关。在大鼠残肾模型研究中发现,TSP1表达增加,第8周维持在较高水平［12］,Hugo等［13］也证实:在各种肾小球细胞以及肾小管上皮细胞、间质损伤部位的部分肌成纤维母细胞、巨噬细胞中,TSP1随着间质及肾小球纤维化进展呈持续稳定高表达,多在TGFβ1高表达部位表达。已有许多研究证实, TGFβ在多种类型的肾脏疾病的纤维化过程起重要作用。TSP1可以通过TGFβ依赖和非依赖机制调节它周围的环境,激活潜在的TGFβ促进肾小球硬化和肾间质纤维化。从时间表达与空间分布看,TSP1高表达与局部活化的TGFβ表达相一致,推测其可能参与了肾脏纤维化进展。而在蛇毒诱导肾小球肾炎模型研究中发现:损伤早期,血小板及巨噬细胞来源的TSP1与系膜细胞迁移有关;系膜细胞来源的TSP1与细胞增殖、迁移有关,而与细胞基质积聚无关，TSP1分泌可能是对炎症及早期纤维化的生理适应性反应,可能是肾小球及肾小管间质炎症、早期纤维化的标志［14，15］。TSP1表达先于小管间质纤维化,在量与空间上与纤维化相关,预测纤维化严重程度较巨噬细胞、肌成纤维母细胞积聚程度等指标好［16］。而在几种肾小球肾炎动物模型中(抗Thy1模型、抗腺嘌呤核苷肾病模型、被动Heymann肾炎模型)发现在损伤间质附近的肾小管细胞、肌成纤维母细胞及部分巨噬细胞中,TSP1呈一过性表达增强,与上述有关TSP1表达研究结果不一致,原因目前尚不清楚。体外系膜细胞研究发现,血管紧张素II (Angiotensin II ,AngII) 诱导的TGFβ1的活化也是通过TSP1介导的,AngII 1 型受体阻滞剂可以抑制AngII 诱导的TSP1的分泌, TSP1 特异性阻断肽可以抑制AngII 诱导的TGFβ1 的活化,AngII 诱导的TSP1 的分泌可通过P38 MAPK和JNK信号通路进行信号传递［17］。越来越多的证据表明,在炎症性肾脏疾病中TSP1是TGFβ1所致肾脏纤维化的主要激活物,但是否存在TGFβ之外的其它激活物的参与不能完全排除。

    4  TSP1在糖尿病肾病中的表达及意义

    TSP1 在糖尿病肾病中起重要作用［18］。1型糖尿病患者血浆TSP1浓度与正常对照组相比明显增加。体外试验表明系膜细胞在病理性高糖作用下TSP1表达明显上调。系膜细胞短期(6 d) 或长期(4周)暴露于高糖浓度下，TSP1表达和其它ECM蛋白均增加。大鼠系膜细胞在高糖培养下TSP1 和TGFβ表达均增加。拮抗TSP1依赖的TGFβ的激活,例如使用抗TSP1 抗体、抗TSP1反义寡核苷酸或人工合成肽(GGWSHW 或LSKL) ,可以阻断葡萄糖刺激的TGFβ的活性和ECM 蛋白合成［1923］。Tada.H等［24］证实高糖诱导的系膜细胞TGFβ1 的激活依赖高糖诱导的蛋白激酶C通路的活化,使系膜细胞合成TSP1增加,促进TGFβ1在系膜细胞中以自分泌的方式活化。另一方面,因为高糖可减少纤维蛋白溶解酶和组织蛋白酶D的活性,且由于蛋白水解酶也参于TGFβ1的活化,故高糖可减少TGFβ1依赖蛋白水解酶的活化途径,高糖诱导的TGFβ1的活性增加主要依赖TSP1—TGF—β1途径［25］。Schuitz等［26］检测了高糖刺激下肾系膜细胞所分泌的TGFβ1的活化和细胞外基质的合成, 发现这一过程主要依赖于自分泌的TSP1可将TGFβ1前体转化为具有生物活性形式。同时, 又发现高糖培养基中NO的浓度和细胞内cGMP水平显著下降, 进一步提示高糖通过抑制NOcGMP依赖蛋白激酶C(PKC)的活化, 来提高TSP1依赖的TGFβ1的活化。研究表明, NO信号传递以及PKC活性在高糖介导的TSP1表达改变中起重要作用［27］。Wang 等［28］证实了这一观点。

    研究发现,晚期糖基化终末产物(advanced glycation endproducts ,AGEs)虽然没有诱导远端肾小管表达TGFβ1mRNA ,但TGFβ1的生物学活性显著增加［29］。AGEs提高细胞内和细胞外的TSP1水平呈剂量依赖性。［33］加入抗TSP1中和抗体可以减少AGEs诱导的TGFβ1活性的增加和肾小球和小管的肥大。由于体外细胞培养中证实TGFβ可增加TSP1mRNA和蛋白水平,故TSP1蛋白水平的上调有可能是由于TGFβ以自分泌正反馈机制调节的,而LSKL 和GGWSHW 肽抑制TGFβ1 活化或使用抗TGFβ抗体在30 mmol/ L D2葡萄糖培养的系膜细胞中均不能改变TSP1蛋白水平,表明TSP1与纤连蛋白、骨桥蛋白和胶原IV不同,葡萄糖介导的TSP1的表达不是通过TGFβ1依赖机制［30］ 。Yung［31］等研究发现，高糖能促进人近端肾小管上皮细胞血小板反应素1（TSP1）的合成，TSP1能增强TGFβ1的活化，引发FN的集聚，而TGFβ1亦能调节TSP1的合成，形成TSP1与TGFβ1的自分泌环，共同促进肾小管的损伤。而Abdelouahed等［32］研究表明TSP1不能活化TGFβ1,与上述研究结果存在分歧。TSP1能否活化TGFβ1及相应机制有待于进一步研究。

    总之，TSP1在糖尿病肾病中的作用可以归纳为以下几点：①TSP1可预测和判断肾脏病进展过程中间质纤维化的发展；②TSP1是肾小球系膜细胞和内皮细胞增殖的有效抑制物；③抑制了肾脏微血管系统受损后的修复;④TSP1是TGFβ1重要的激活物。阻断TSP1的各种方法为糖尿病肾病的治疗开拓了新的思路。

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