肾脏纤维化能逆转吗？

东南大学肾脏病研究所/附属中大医院肾脏科     刘必成

        1、  肾脏纤维化的病理学特征

        尽管终末期肾病（end stage renal disease，ESRD）的起始病因各有不同，但其进展和结局都显示出相似的特征，即细胞外基质（主要为Ⅰ，Ⅲ 型胶原）的异常堆积和肾脏结构的改变导致的肾脏功能持续下降。其病理学特征为肾小球硬化、小管间质纤维化、炎症细胞浸润、肾小管细胞萎缩、毛细血管和足细胞缺失。其中潜在的细胞学机制较为复杂，包括系膜细胞、成纤维细胞活化、小管上皮细胞间充质转分化（EMT）、单核/巨噬细胞浸润、细胞凋亡等。而理解肾脏正常固有细胞发生异常增殖、分化、产生胞外基质的原因以及发生这种改变的细胞环境，是寻找调控肾脏纤维化进展抑或逆转肾脏纤维化的关键。

        2、肾脏固有细胞的重塑

        肾脏纤维化是众多肾脏固有细胞和浸润细胞共同参与和相互作用的结果，其中产生胞外基质的效应细胞的活化成为肾脏纤维化发生的主要事件。尽管成纤维细胞是早期公认的致纤维化的主要效应细胞，其他非成纤维细胞的肾脏固有细胞（肾小球系膜细胞、小管上皮细胞）亦参与了胞外基质的堆积和重塑。它们在各种损伤因素的刺激下，发生肌成纤维细胞转分化（myofibroblast trans-differentiation, MFT）、上皮间充质转分化（epithelial-mesenchymal transition, EMT），最终成为分泌基质蛋白的效应细胞。系膜细胞和成纤维细胞的肌成纤维细胞化是损伤后纤维化发生的早期事件，小管的EMT则发生于较晚期。此外，这些发生MFT、EMT的细胞亦可分泌蛋白酶抑制因子、细胞因子、炎症介质，以旁分泌的方式募集邻近细胞，放大致纤维化的效应。

        因此，已经发生表型改变的细胞能否回到其正常表型是肾脏纤维化是否可以逆转的关键。在正常胚胎发育过程中，EMT的过程是可以逆转的。而在肾脏急性损伤过程中，虽然亦发生了与CKD相同的炎症浸润、致纤维因子分泌、成纤维细胞活化，但最终损伤可以通过小管再生、基质重塑得到修复。近年来，在各种肾脏疾病的动物模型中，亦得到了已经分化的细胞表型逆转的证据，肾脏固有细胞的可塑性为逆转纤维化病变提供了可能。

        3、  细胞外基质的重塑

        在正常情况下，促进细胞外基质合成和降解的因子处于动态平衡，而在病理状态下，这种平衡被打破，胞外基质合成增加和/或降解减少，从而导致纤维化的发生。基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）是含锌的蛋白酶超家族，与胞外基质（extracellular matrix，ECM）的重塑以及组织的发生和稳态密切相关，而组织金属蛋白酶抑制剂（Tissue inhibitors of metallo-proteinases，TIMPs）可以特异性的结合和抑制MMPs的活性，大量的研究表明，MMPs/TIMPs的异常表达与肾脏纤维化的发生相关。然而，晚近的一些关于这些基质降解酶研究结果恰恰相反，如MMP-2在体外可诱发小管的EMT，过表达MMP-2的转基因鼠，发生小管肥大、小球硬化和小管间质纤维化。除了降解胞外基质外，这些基质降解酶亦可以活化细胞内信号，引发一系列的细胞活动。因此，MMPs是否有利于纤维化的逆转仍然存在争议，需要更深入的研究以证实其在胞外基质重塑中的确切作用。

        胞外基质的稳态是调节其可塑性的重要因素。组织转谷氨酰胺酶可以通过形成γ-谷氨酰胺-赖氨酸交联稳固胞外基质，在肾脏纤维化动物模型的肾组织中可见其激活，而在CKD患者肾脏病理组织中亦可见转谷氨酰胺酶表达呈数倍增加。利用转谷氨酰胺酶特异性拮抗剂可以使高糖刺激的近端肾小管上皮细胞胞外基质异常堆积修复正常，这可能与抑制了转谷氨酰胺酶活性使胞外基质趋于疏松而有利于异常基质的降解有关。此外，整合素是胞外基质受体，在动物试验中，抑制纤维连接素的积聚及其与整合素α5β1的结合可减轻肾小球硬化的病变。

        4、  肾脏纤维化逆转的研究证据

        肾脏重塑是一个涉及肾内细胞、肾外细胞在内的复杂过程，在各种调节因素的作用下，重塑可以向着修复方向发展，亦可走向纤维化。近年来，一系列动物实验证据表明，肾脏纤维化是可逆的。在高血压相关肾损伤模型中，血肌酐和蛋白尿水平升高、肾小球滤过率下降，肾功能严重受损，伴随肾血管内TGF-β、Ⅰ型胶原、Ⅳ型胶原表达增加以及肾小球胞外基质异常堆积。在此阶段，应用AngⅡ受体拮抗剂治疗1个月，改变的细胞表型、组织病理及肾功能等指标均不同程度恢复。在急性肾损伤模型中，术后8周给予ACEI治疗，可见肾小球、小管、血管病变的逆转。此外，内皮素受体-1（Endothelin-1，ET-1）拮抗剂也可以部分逆转肾脏血管纤维化。利用重组人骨形态发生蛋白（bone morphogenic proteins，BMP-7）阻断TGF-β活性，可以有效修复肾毒性肾炎模型鼠的小管上皮损伤、改善肾功能。自由基的产生是肾脏炎症细胞浸润的主要始动因素，在动物模型中，早期使用抗氧化剂，可以改善血管内皮功能，逆转血管重塑。近年研究发现干细胞也可有效促进损伤后肾小球和肾小管细胞修复。给肾小球肾炎模型鼠的肾动脉注射骨髓源内皮祖细胞，可以使损伤的肾小球内皮细胞再生，骨髓移植和造血干细胞注射均证实可以部分促进损伤后肾小管的修复。

        5、  问题与展望

        尽管关于肾脏纤维化进展以及逆转的机制已经有了大量的实验证据，但仍有许多问题有待解决。例如：动物模型与人类疾病的差异、肾脏纤维化的逆转与肾功能逆转的关系、是否存在纤维化发展的不可逆点等问题。在一系列的动物模型中，使用抗氧化剂治疗可以逆转血管重塑、改善内皮细胞功能、抑制炎症并降低血压。然而，大规模的对心血管和糖尿病病人的试验却未得到类似结果。同样，AngⅡ拮抗剂逆转肾脏纤维化的效应在人及动物模型中也存在一定差异。一般认为，与人类肾脏纤维化发生的慢性过程相比，动物模型的纤维化发生过程更为短暂（数周至数月），因此动物模型的治疗可能开始于肾脏结构发生不可逆性损伤之前。此外，人类疾病的发生发展受更多因素的影响，病理过程更为复杂，尤其是早期病理改变不易被发现。新型抗肾纤维化药物面世尚待严格的临床循证试验。由于目前肾脏纤维化的监测仍依赖于病理学检查，不利于临床早期、动态监测此病进展。逆转肾脏纤维化策略的发展需要发现能够监测肾脏纤维化的生物标志物，近年来基因组学技术和蛋白质组学技术的发展有望为寻找这些生物标志物提供高效的技术平台。