梗阻性肾病的研究的进展

梗阻性肾病（Obstructivenephropathy）是由于泌尿道结构和/或功能改变，阻碍了尿液的排出，最终导致肾功能衰竭的一种疾病。据美国肾脏病协会统计此病发病率在男性泌尿道疾病中居第四位，在女性中占第六位，由梗阻性肾病所导致的肾功能衰竭占终末期肾病（ESRD）的2%[1]。本病发病年龄呈双峰特点，儿童和老人高发，成年人低发。原发病在儿童以先天性泌尿系统畸形常见，如先天性膀胱颈痉挛、膀胱输尿管返流、肾盂输尿管畸形、肾血管畸形等。成人则以泌尿系统结石多见，老年患者又以男性居多，这与该人群中前列腺疾病及肿瘤发病率明显增高有关。近年来随着人口逐步老龄化，梗阻性肾病的发病亦呈现逐年增加的趋势，因此进一步认识本病的发病机制以更好地掌握有效的治疗方法及延缓疾病进展的措施已越来越受到当今肾病学界的高度重视，本文就近年来有关梗阻性肾病的研究进展综述如下。

　　1病理特点

　　梗阻性肾病以肾小管间质的病理损害最为严重。发病初期，梗阻部位以上组织受压，肾内压增高，肾血流量下降,导致肾细胞坏死。随后,周围组织代偿性增生和肥大,后期肾脏明显萎缩,最终使肾功能减退并进展至ESRD。

　　2　发病机理

　　有关梗阻性肾病的发病机理目前尚未完全清楚,基于现有的知识,大多数学者倾向认为本病的发生是以梗阻为启动因素所诱导的多种血管活性物质、生长因子、细胞因子、化学趋化蛋白、反应氧化代谢产物等综合作用的结果。

　　2.1血管活性物质

　　以血管紧张素Ⅱ（AngiotensionⅡ,AngⅡ）在梗阻性肾病中起的作用研究最充分，亦最全面。AngⅡ是RAS系统的主要活性物质，由其前体AngⅠ经ACE等作用转化而来。众多研究表明本病存在局部RAS亢进，因此其主要活性物质AngⅡ必然明显增多。AngⅡ作用由ATR介导，ATR主要有Ⅰ型和Ⅱ型，即AT1R和AT2R。AngⅡ作用于AT1受体除引起血压上升，水钠潴留外，还能促进系膜细胞、Ⅰ型胶原及纤维连接蛋白的mRNA和蛋白的表达；AngⅡ可诱导细胞肥大增殖、系膜细胞、近曲小管细胞上皮细胞表达原癌基因c-fos以及促进生长因子TGFβ和血小板生长衍化因子（PDGF）的产生[2～6]。

　　上皮细胞是产生基质的主要来源。正常的系膜基质成分主要包IV型和V型胶原、层粘蛋白、纤维连接蛋白、硫酸肝素、粘蛋白、硫酸软骨素、糖蛋白等。生理情况下，这些成分保持平衡，异常时基质成分（IV型胶原、层粘蛋白、硫酸软骨素、粘蛋白）过度表达，而不应表达的成分Ⅰ型和Ⅱ型胶原均表达，这都与作为血管活性物质的血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）及生长因子TGFβ密切相关。

　　ECM可被三类蛋白酶降解，即金属蛋白酶（MMP）、丝氨酸蛋白酶和半胱氨蛋白酶降解，前两者起主要作用。丝氨酸蛋白酶包括纤溶酶，白细胞弹性酶和组织蛋白酶G。MMP包括：a.间质蛋白酶IV型胶原MMP1、8;bIV型胶原酶MMP2、9；c.基质溶解酶。每一种MMP都有其特异的作用底物。MMP以非活性形式存在，需要纤溶酶活化，纤溶酶由纤溶酶原激活后产生。MMP的活性还受到组织金属蛋白酶抑制剂（TIMP）的调节。TGFβ、AngⅡ及其降解产物可促进该物质的表达。

　　UUO后RAS系统活化，AngⅡ与TGFβ一方面促进ECM的合成外，另一方面还可通过促进PA1-I（纤溶酶激活物抑制剂-1）使纤溶酶的产生受到抑制进而抑制MMP的活化以及通过促进TIMP对MMP的抑制作用而使得EMC降解明显减少[6～8]。

　　Engelmeyer等发现在梗阻侧肾脏中的TIMP-1mRNA四天后生成即大幅增加，为非梗阻侧肾脏的30倍[13]。TIMP的增加使MMP活性受到抑制，从而在ECM成分合成增加的同时，降解也明显减少，加剧了间质纤维化的发生。

　　现有证据证明AngⅡ可引起肾小管细胞肥大，而肥大的肾小管细胞又促进了本病的进展[14～16]。引起肾小管细胞肥大的AngⅡ主要来自肾脏本身，而并非来自体循环，此外由于近端肾小管细胞也能产生促进AngⅡ生成的物质，这使得肾小管细胞受到高浓度AngⅡ的作用而发生肥大。其机制主要是AngⅡ通过AT1受体激活对百日咳毒素敏感的G1蛋白（Pertussis-toxinsensitiveG1protein），使腺苷酸环化酶抑制，胞内CAMP水平下降，从而促使肾小管细胞肥大。也有学者认为肾小管肥大与AngⅡ激活MAP激酶及S6激酶等途径有关[12]。

　　肾小管细胞发生肥大与细胞周期的调节蛋白密切相关。细胞周期包括G0期（静止期），G1期（DNA合成前期），S期（DNA合成期），G2期（DNA合成后期），M期（有丝分裂期）。G1期是细胞周期的起始阶段，也是控制细胞生长与决定细胞命运的阶段。在胞外信号的作用下，细胞或是顺次完成生长周期而增殖，或是从G1期脱离细胞周期，暂时的可逆的回到G0期。肾小管细胞如停止在G1期则发生肥大，如离开G1期并进入S期+G2+M期则完成细胞增殖过程，因此G1期是细胞周期的关键和限速阶段。

　　所谓细胞周期调节蛋白是一组功能各异，相互联系，相互制约的核蛋白，它们通过与周期蛋白依赖激酶（CDK）结合，作用于细胞周期的不同时期，控制细胞的增生反应。根据调节蛋白对细胞周期的作用分为细胞周期调节正控蛋白和负控蛋白。正控蛋白CyclinD是细胞周期的启动子，它能与CDK2、CDK4、CDK5、CDK6结合所形成的活性复合物使成视网膜细胞瘤蛋白（Retinoblastomaprotein,pRb）磷酸化[19]，此时在低磷酸化状态代下与pRb结合的转录因子E2F被释放，E2F则与二氢叶酸盐、c-myc、DNA聚合酶等结合，促进G1/S时相转换和启动DNA合成。同样CyclinA与CDK2及细胞分裂周期基因2（celldivisioncyclegene2,cdc2）结合形成活性复合物，促进G1/S时相转换和启动DNA合成。CyclinB与cdc2结合促进G2/S时相转换与有丝分裂。CyclinE能促进G1/S时相转换，缩短G1期，减少细胞对生长因子的依赖。CyclinH与CDK7结合，为细胞增生所必需。负控蛋白根据它们的同源序列和作用底物的不同分为两类：CIP/KIP家族和INK4家族。CIP/KIP家族包括p21、p27、p57，分别与CDK结合后抑制G1和S期的Cyclin-CDK复合物的形成。p21由不同的实验室发现，因此命名较多，如CDK抑制蛋白-1（CIPI），CDK2结合蛋白20（CAP20），野生型P53激活片段-1（wildtypeP53-activatedfragment1,WAF1）等，P21除通过结合并CDK抑制其活性从而抑制细胞周期与细胞增生，另一途径是抑制DNA聚合酶的附属蛋白一增殖细胞核抗原（PCNA）。P27抑制CyclinD-E-、A-、及B-CDK，P57能抑制G-1与S期的Cylin-CDK复合物的形成。INK4家族成员包括P16、P15、P18、P19，它们都被认为与肿瘤的发生有关。

　　Morrissery证实DNA复制及修复过程中需要P21和P53或GADD45（growtharrestedDNAdamage45）参与。单侧输尿管梗阻后P21和P53的基因活化，P21mRNA及P53mRNA均剧增，显然P21的表达增加与抑制肾小管细胞增生促进其肥大有关。另外在本病中TGFβ1水平上升，它能抑制表皮生长因子（EGF）介导的pRb磷酸化，而且能使EGF诱发的肾小管细胞增生转为细胞肥大，这与CyclinE-CDK2活性降低有关。近有报导AngⅡ通过TGFβ-p15与TGFβ1-p21途径导致肾小管细胞肥大，这可能与P27水平增加有关[14，36]。

　　肥大了的肾小管细胞释放多种血管活性物质，如PGF2a及AXA2等，使肾血流量及GFR下降，也可合成多种化学趋化蛋白促进肾小管间质的单核/巨噬细胞、T淋巴细胞的浸润，合成多种细胞因子，促使肾小管细胞表面表达了多种新的抗原和粘附分子，因而成为易受免疫损伤的靶细胞[14]。

　　肥大的肾小管细胞代谢也增高，氧消耗加剧，这促进了氧自由基与脂质过氧化物的产生，同时产氨增加，激活了C3，炎症反应加剧，加重了肾组织的损伤[14]。

　　2.2生长因子

　　生长因子TGFβ1是一个分子量为25KD的二聚体蛋白，由二硫键连接，以非活性形式存在于细胞表面及ECM中。它共有五种形式，哺乳动物中存在三种，即TGFβ1、2、3。TGFβ1是一种具有多种生物学作用的生长因子：①对基质蛋白具有多效性；促进ECMmRNA表达；促进PA1-1的产生和活化，从而抑制纤溶酶（血浆蛋白酶）和MMP对ECM的降解；②促进Ⅳ型胶原mRNA及其蛋白表达增加；③外源性TGFβ可使PA1-1合成显著增加；④亦可调节细胞整合素受体表达而促使细胞与基质粘附和沉着；⑤tGFβ1也能作用于骨桥蛋白、腱蛋白、弹性蛋白、透明质酸、血小板调凝蛋白等多种物质，共同促进了梗阻性肾病的进展[10～11]。

　　Hiroyuki等发现梗阻侧肾脏3天后TGFβ1mRNA水平就显著上升，且主要是在皮质的肾小管细胞中的TGFβ1mRNA表达增多，而并非在肾小球细胞中。而非梗阻侧肾脏直到14天时TGFβ1mRNA水平也显著上升。Enalapril治疗后虽可显著抑制TGFβ1mRNA的增加，但并不能完全阻断它的生成。这说明TGFβ1主要是在转录水平中合成的增加的，因此与本病的纤维化有关，AngⅡ至少部分通过TGFβ1的合成而发挥致病作用[12]。

　　血小板衍化生长因子（PDGF）是血小板α颗粒产生的一种阳离子蛋白，循环系统的免疫细胞、内皮细胞、平滑肌细胞以及系膜细胞都是PDGF的生成细胞，内皮素、凝血酶原以及PDGF本身都是其合成的激动剂。PDGF是最强的系膜细胞和间质细胞有丝分裂原，既能促进系膜细胞和间质细胞增生，也促进肾小管间质ECM成分的表达[21]。

　　2.3细胞因子

　　TNFα是一种重要的细胞因子，分子量17DK，由157个氨基酸构成，主要由细菌LPS激活后的单核巨噬细胞所产生。分子量为26KD，其前体锚定在细胞膜上。TNFα受体有两种，即分子量55KD的TNF-R1和分子量75KD的TNF-R2。TNFα的生物学活性相当广泛，已远远超过其名称本身的含义。除了具有抗肿瘤作用外，对炎症反应、机体代谢均具有重要的调节和介导作用。TNFα通过与受体结合，激活了信号传导通路，促进了许多转录因子、细胞介质、生长因子、受体、细胞粘附分子、炎症介质、急性期蛋白和主要组织相容性复合物表达。它可引起：①系膜细胞收缩和增生；②吸引单核细胞和淋巴细胞聚集；③生长激素、前列腺素、NO、氧自由基的生成和诱导肾细胞表达Ⅰ类和Ⅱ类抗原；④通过抑制bcl-2基因，活化Fas基因引起细胞凋亡[22]；⑤TNFα还与本病肾小管间质炎症细胞聚集有关，因为它使单核细胞化学趋化蛋白（MCP-1）mRNA及RANTES（活化后可调节正常T细胞表达和分泌）mRNA表达增加，前者可使单核细胞聚积，后者可特异性作用于单核细胞及淋巴细胞，加剧了肾间质的炎症反应[17，20]。TNFα与细胞表面受体结合后介导细胞坏死或细胞凋亡，其机理类似Fas配体与Fas之间的作用。在梗阻侧肾皮质的肾小管中的TNFαmRNA表达显著增加，而肾小球的TNFαmRNA无明显变化。梗阻一小时后与非结扎侧肾及对照组相比，梗阻侧肾脏的TNFαmRNA上升近两倍，两小时后上升了2.7倍，四小时TNFαmRNA增加达13.6倍，24小时、72小时及120小时则分别回落到梗阻前的2.7倍，1.8倍和2.8倍。无论在梗阻前或梗阻后给与Enalapril治疗，均能使致病后四小时的TNFαmRNA水平下降达40%，但对梗阻后120小时的TNFαmRNA无效，AngⅡ部分与梗阻后的TNFαmRNA表达增加有关。使用抗TNFα制剂和TNFα-R1阻断剂均减轻了TNFα所致的病理损害[35]。

　　核因子NF-kB（NF-kB）参与许多组织（包括肾脏）基因的转录调节，正常情况下与其抑制物1kB结合形成复合物而稳定存在。在梗阻性肾病的动物模型中，已证实NF-kB被活化，TNFα及LPS、PMA可诱导复合物分离。NF-kB为一异二聚体，由P65（也称rela）和P50两个亚单位构成。活化后的NF-kB，可进入细胞核结合到多种基因的启动子DNA基序上从而激活与增生的有关的基因。在梗阻性肾病的动物模型中，已证实NF-kB活化，但使用Enalapril后可显著降低核蛋白和NF-kB的结合能力，且AT1和AT2受体拮抗剂均可降低NF-kB活性[32]。

　　另外NF-kB活化后可调控MCP-1的合成，因此单核巨噬细胞浸润也与NF-kB的活化有关。NF-kB还可调节TNFα、白介素（IL-1β、IL-2和IL-6）、可诱生型一氧化氮（iNO）、环氧化酶-2、粘附分子、5-脂氧化酶及其受体分子的合成。可见，NF-kB也是梗阻性肾病的一个重要致病因子[32]。

　　2.4化学趋化蛋白

　　该物质可促进梗阻侧肾间质的炎症细胞聚集。生理情况下除肾皮质的肾小球中残存一些巨噬细胞外，肾髓质中并无白细胞存在。大鼠梗阻四小时后就可发现炎症细胞浸润，以巨噬细胞为主，其次为T淋巴细胞，24小时达峰值[33]。引起炎症细胞聚积的细胞因子尚未完全阐明，但发现梗阻发生后12小时肾小管上皮细胞就能分泌单核细胞化学趋化蛋白-1（monocytechemoattractiveprotein-1,MCP-1），它是一种强有力的单核、巨噬细胞趋化蛋白，峰值持续达96%小时。其它如TGFβ，细胞间粘附分子-1（ICAM-1），骨桥蛋白（Osteopontin）以及血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）梗阻后表达均增加，并都参与巨噬细胞的趋化与归巢。这些炎症细胞除与肾间质的ECM成分聚积有关外，至少部分参与了本病肾血流量和GFR的下降。梗阻3～5小时内由于扩血管物质前列腺素的作用，使肾小球前动脉扩张，肾血流量短暂增加，5小时后肾小球前动脉开始收缩，肾血流量及输尿管骨压就迅速下降[34，35]。

　　2.5反应氧化代谢产物

　　梗阻性肾病中的由于炎症细胞在肾间质积聚使反应氧化代谢产物显著产增加，这些代谢产物又使肾间质的结构和功能发生变化。尿路梗阻后还原型谷胱甘肽下降，氧化型显著增加，从而影响一些转录因子如NF-kB的活性。实验表明梗阻后24小时和96小时在肾组织的培养液中检测铜锌超氧化物岐化酶（CuZnSOD）和过氧化氢酶明显减少，超氧离子及过氧化物水平却大幅度增加，有人认为过氧化氢酶的减少与肾皮质氧化产物的增加很可能导致肾间质炎症及肾小管纤维化的原因[22]。

　　近有研究表明细胞凋亡（Apoptosis）与梗阻性肾病密切相关。凋亡或坏死（Necrosis）是细胞发生死亡的两种形式。凋亡是指在一定的生理和病理条件下遵循一定的程序，最终通过内源性DNA内切酶的激活，自我结束生命的生理性死亡，是细胞依赖ATP能量、新基因表达和合成的一个主动过程，它的结局是被邻近细胞所识别、吞噬自然脱落而解体。坏死是由于某些外界的因素如局部贫血、高热及理化损伤及生物的侵袭等，造成细胞急速死亡，这种死亡往往导致炎症反应。IL-6以及造血生长因子如EPO、G-CSF（粒细胞集落刺激因子）、GM-CSF（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）、IL-3、SCF（干细胞因子）等均可诱导细胞凋亡。TNF与细胞受体结合后既可诱导细胞坏死又可诱导细胞凋亡，类似Fas配体（Fasligand,FasL）与Fas的作用。后者相互作用是引起细胞凋亡的主要途径，FasL因能诱发调亡又称死亡因子，其基因定位于第1号染色体。Fas主要表达于活化的T淋巴细胞，与FasL结合以后，造血细胞磷酸酯酶（hematopioeticcellphosphatase,HCP）直接诱导Apo基因，也可通过活化神经鞘磷脂酶，而后者分解膜上鞘磷脂产生第二信使神经酰胺（ceramide），在Ca2+作用下，神经酰胺可活化多种激酶，使细胞停止在G0/G1期而细胞凋亡的发生。

　　肾脏生理情况下以及大多数的肾脏疾病以细胞凋亡为主，肾梗死或急性肾小管坏死以细胞坏死为主。凋亡持续时间很短，只有几小时，常规组织学方法很难检测，Luand等通过检测PCNA及BrdU（溴脱氧尿苷）发现梗阻发生后肾小管细胞凋亡大幅度上升，肾脏的重要也随之显著下降，两者成反变关系。肾小管的管径在梗阻6～15天之间也迅速减少。25天后，凋亡过程趋于稳定，此时肾重量的下降幅度也明显减少。这证实细胞凋亡参与了梗阻后的肾小管及肾实质的萎缩过程[22]。

　　有人还在缺血的肾小管细胞中发现了Fas受体mRNA的存在，而Fas基因具有诱导细胞凋亡的作用，这进一步说明凋亡在肾病中具有重要作用[27]。

　　另外在梗阻早期，细胞凋亡主要发生在肾小管细胞，后期以肾小管细胞周围的间质最为明显。Luand等发现梗阻早期当肾小管细胞迅速凋亡时，周围的间质却以增生为主，容积也在迅速增加，后期两者均呈现细胞凋亡，且以肾小管间质最为显著，这与原癌基因c-myc的作用密切相关。原癌基因c-myc的正常功能是使G0/C1期细胞进入S期，它是细胞增殖的促进子。进入S期的细胞生长因子作用下，细胞才能进行入有丝分裂，如缺乏生长因子时，则c-myc激活Fas基因而诱发细胞凋亡。因此，c-myc具有促进细胞增殖及细胞凋亡的双重作用，这主要决定于生长因子对它的影响[22]。

　　3　治疗措施

　　尽早发现并解除梗阻是首选的治疗方案，因为早期解除梗阻后能迅速中止甚至逆转本病的进展。否则随着病情的进展，即使解除梗阻也可能不能完全恢复原有肾功能。尿路完全梗阻六个月已有实验证明肾功能出现不可逆的丧失[30]。有报道患者单侧肾梗阻三个月，解除梗阻后虽经治疗，患侧的肾GFR也仅为对侧的20%[31]。因此在不能完全解除梗阻的情况下药物治疗就显得尤为重要。

　　3.ACE1类药物

　　Shigeto等报道梗阻发生后第四天或第六天起予Enalapril治疗四天后，采用RT-PCR法检测TGFβ1、Ⅳ型胶原及TIMP-1的mRNA发现其水平比非治疗组显著降低，而且肾间质的容积，单核/巨噬细胞浸润的程度，间质α-平滑肌动蛋白（α-SMA）及Ⅳ型胶原蛋白的含量均下降[17]，这说明使用ACEI类药物是治疗本病的一种较为有效的方法。

　　3.2AngⅡ受体拮抗剂