祁 昌綜述，黃 瑋審校

（高淳人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇 南京 211300）

TWEAK及其受體Fn14在腎功能損傷中的研究進(jìn)展

祁 昌綜述，黃 瑋審校

（高淳人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇 南京 211300）

腫瘤壞死因子樣凋亡弱誘導(dǎo)受體； 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子； 早期反應(yīng)蛋白； 腎功能損傷

腫瘤壞死因子樣凋亡弱誘導(dǎo)受體（Tumor necrosis factorlike weak inducer of apoptosis，TWEAK）是腫瘤壞死因子超家族（Tumor necrosis factor super family，TNFSF）中的一種細(xì)胞因子［1］。TNFSF在人體中表達(dá)廣泛，在免疫應(yīng)答，炎癥反應(yīng)，細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和組織修復(fù)中發(fā)揮重要作用［2－3］。TNFSF是Ⅱ型跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在某些情況下，可以裂解成小分子分泌蛋白而發(fā)揮生物學(xué)活性。TNFSF細(xì)胞因子具有與TNF同源的，介導(dǎo)自身三聚體化及結(jié)合受體過程，每個(gè)配體可結(jié)合一個(gè)或多個(gè)腫瘤壞死因子超家族受體。TNFRSF受體具有一個(gè)位于細(xì)胞外的配體結(jié)合域和一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)尾巴，后者可以結(jié)合一個(gè)或多個(gè)適配蛋白，激活細(xì)胞信號(hào)通路瀑布。

人類TWEAK基因編碼一種249個(gè)氨基酸的Ⅱ型跨膜糖蛋白，全長(zhǎng)又稱為膜結(jié)合型TWEAK（membrane－anchored TWEAK，mTWEAK），位于細(xì)胞外的C－羧基末端結(jié)構(gòu)域（206個(gè)氨基酸）包含受體結(jié)合域和一個(gè)N－糖基化域，可在一個(gè)或者一對(duì)堿基切割位點(diǎn)處被水解，成為156個(gè)氨基酸的可溶性TWEAK（souble TWEAK，sTWEAK）［1］。細(xì)胞內(nèi)的N－末端區(qū)域有18個(gè)氨基酸，包含一個(gè)蛋白激酶磷酸化區(qū)域和胞核定位序列（nuclear localization sequences，NLSs）。TWEAK可定位于細(xì)胞核，在細(xì)胞內(nèi)被furin蛋白酶裂解后分泌到細(xì)胞外發(fā)揮生物學(xué)作用［4］。

1999年，有研究發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的早期反應(yīng)蛋白14（fibroblast growth factor－inducible－14，F(xiàn)n14）是TWEAK的受體［5－7］。人類Fn14基因編碼129個(gè)氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白，通過轉(zhuǎn)錄后加工、修飾等成為102個(gè)氨基酸的成熟蛋白質(zhì)。Fn14是TNFRSF中分子量最小的一個(gè)，細(xì)胞外區(qū)域包含53個(gè)氨基酸，含有TWEAK結(jié)合所必需的富含半胱氨酸的區(qū)域，細(xì)胞內(nèi)區(qū)域包含29個(gè)氨基酸，它不具有死亡結(jié)構(gòu)域，但包含TNFSF相關(guān)因子結(jié)合域。sTWEAK和mTWEAK可以結(jié)和并激活Fn14［4］。TWEAK在許多組織和器官中均有表達(dá)，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腸道、血管、骨骼肌、心臟和腎臟等。但不同的病理狀態(tài)下，包括同一疾病的不同階段，TWEAK的作用并不一致［8］。本文進(jìn)一步闡述了TWEAK/Fn14在腎臟疾病中的意義。

1 TWEAK對(duì)腎臟細(xì)胞的作用

現(xiàn)有研究表明腎小管細(xì)胞、系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞中TWEAK具有重要作用。了解TWEAK在腎臟細(xì)胞中的作用對(duì)于理解它在腎臟疾病中發(fā)揮的作用至關(guān)重要。

1.1 促炎作用 TWEAK在腎小管細(xì)胞中的促炎作用已經(jīng)研究的較為透徹。腎小管細(xì)胞組成了腎實(shí)質(zhì)的大部分并分泌多種細(xì)胞因子、化學(xué)因子和黏附分子，參與間質(zhì)的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。NF－κB通路在這種炎癥反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用［9］。人體中至少存在兩種NF－κB通路，經(jīng)典通路和非經(jīng)典通路。每種通路激活的目的基因可能不同。在腎小管上皮細(xì)胞中，TWEAK/Fn14主要激活經(jīng)典通路，在早期（30min）誘導(dǎo)核移位及RelA復(fù)合物與DNA結(jié)合，促進(jìn)基因表達(dá)和單核細(xì)胞趨化蛋白1、IL－6和RANTES的分泌，促進(jìn)正常腎臟間質(zhì)巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)［10－11］。同時(shí)，TWEAK也可激活非經(jīng)典NF－κB通路（RelB/NF－κB2）［12］，但較經(jīng)典NF－κB通路激活較遲（6～24h達(dá)到高峰），這種激活可以誘導(dǎo)CCL21和CCL19的表達(dá)［11］，促進(jìn)腎臟T細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的聚集。TWEAK在促進(jìn)系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞炎癥介質(zhì)的表達(dá)中也發(fā)揮重要作用，這種作用主要通過NF－κB介導(dǎo)［13］。MAPKs參與系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞化學(xué)因子生成的調(diào)節(jié)［10，11，13］。

體內(nèi)試驗(yàn)已證明TWEAK在腎臟中具有促炎作用。整體水平給予TWEAK可誘導(dǎo)腎小管細(xì)胞和其他腎臟細(xì)胞中經(jīng)典和非經(jīng)典NF－κB通路的激活以及化學(xué)因子的產(chǎn)生［13］。

1.2 細(xì)胞凋亡 急性腎損傷和慢性腎臟病時(shí)，腎小管細(xì)胞發(fā)生凋亡。許多TNFSF，如Fasl、TNFa和TRAIL參與受損細(xì)胞凋亡的過程。早期的研究認(rèn)為TWEAK誘導(dǎo)凋亡能力較弱，因?yàn)轶w外實(shí)驗(yàn)中TWEAK往往需要作用較長(zhǎng)時(shí)間以及和IFNγ等強(qiáng)刺激因子共同作用才能誘導(dǎo)凋亡［14］。然而，近年的研究表明，TWEAK單獨(dú)作用也可刺激神經(jīng)元細(xì)胞、單核細(xì)胞以及特定類型腫瘤細(xì)胞的凋亡［15－19］。TWEAK單獨(dú)作用于靜止的腎小管細(xì)胞無促凋亡作用，但在急性腎損傷的情況下，大量分泌的炎癥介質(zhì)可與TWEAK共同作用誘導(dǎo)腎小管細(xì)胞的凋亡，已證明的炎癥介質(zhì)有TNFα和IFNγ的聯(lián)合作用［20］。TNFα和IFNγ促進(jìn)腎小管細(xì)胞Fn14的表達(dá)，使其對(duì)于TWEAK的刺激增敏，有研究通過轉(zhuǎn)染編碼hFn14的序列成功地使TWEAK抵抗的非腎臟細(xì)胞變得敏感，從而支持了這一理論［21］。然而，上調(diào)Fn14表達(dá)水平并不是TWEAK增敏的唯一機(jī)制，因?yàn)檠迥艽龠M(jìn)腎小管細(xì)胞的Fn14表達(dá)但對(duì)TWEAK和細(xì)胞凋亡無明顯影響。另一方面，TWEAK和IFNγ在正常情況下單獨(dú)作用于系膜細(xì)胞僅有輕微的促凋亡作用，但聯(lián)合時(shí)則有明顯的協(xié)同作用［13］。

1.3 細(xì)胞增殖 機(jī)體通過調(diào)節(jié)細(xì)胞有絲分裂和凋亡的平衡精細(xì)調(diào)控腎臟細(xì)胞的數(shù)目。TWEAK在內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、祖細(xì)胞中發(fā)揮促增殖作用，也可誘導(dǎo)靜止的腎小管細(xì)胞增殖，在血清中有絲分裂因子的作用下這種作用可進(jìn)一步放大。TWEAK還可誘導(dǎo)系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞的增殖，可能在腎小球增生性疾病如狼瘡腎炎的發(fā)生中起一定的作用。在腎小管細(xì)胞中，TWEAK可激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2、P38 MAPK、磷酸肌醇3－激酶/Akt和NFkB，這些信號(hào)分子共同參與TWEAK誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖，阻斷其中的任一環(huán)節(jié)都可阻止腎小球的增殖［22］。在整體水平實(shí)驗(yàn)中，注射外源性TWEAK的健康小鼠腎小管細(xì)胞可發(fā)生增殖效應(yīng)［22］。TWEAK對(duì)腎臟細(xì)胞的雙向作用受細(xì)胞微環(huán)境調(diào)節(jié)，其誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖或凋亡通過Fn14受體介導(dǎo)。

2 TWEAK/Fn14在腎損害模型中功能的研究

2.1 急性腎損傷 實(shí)驗(yàn)條件下的葉酸誘導(dǎo)小鼠腎損傷模型與人類腎損傷有很多共同點(diǎn)，都存在腎小管細(xì)胞的凋亡，代償?shù)哪I小管細(xì)胞增生、重塑，炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，以及慢性纖維化。葉酸誘導(dǎo)的小鼠腎損傷模型中，腎小管細(xì)胞表達(dá)TWEAK/Fn14上調(diào)，同時(shí)TNFα、IFNγ等多種細(xì)胞因子釋放增多［20］。急性腎損傷的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和人體試驗(yàn)表明，整體水平給予TWEAK有雙向作用。在炎癥環(huán)境中，TWEAK可能既誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，也參與腎小管細(xì)胞和祖細(xì)胞的增生及募集巨噬細(xì)胞參與損傷組織再生。在人體試驗(yàn)中，靶向干預(yù)TWEAK可降低腎小管細(xì)胞多種化學(xué)因子（單核細(xì)胞化學(xué)誘導(dǎo)蛋白1、RANTES、CCL21）的表達(dá)，并減少巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)［10－11］，從而減輕腎實(shí)質(zhì)及間質(zhì)的炎癥，降低血清肌酐峰濃度。

很多研究已證實(shí)AKI中經(jīng)典NFκB途徑的參與。有研究表明非經(jīng)典NFκB途徑，包括NFκB2和RelB也可被TWEAK激活并參與AKI過程［11］。靶向干預(yù)TWEAK可阻止小管細(xì)胞非經(jīng)典NFκB途徑激活，降低NFκB2/RelB基因，CCL21的表達(dá)和T細(xì)胞的募集［11］?？偠灾A(yù)先對(duì)TWEAK或Fn14進(jìn)行靶向干預(yù)可以改善AKI的腎功能，減少腎小管細(xì)胞的凋亡、代償增生和間質(zhì)炎癥。

2.2 ApoE敲除小鼠的高脂血癥性腎病 ApopE敲除小鼠接受富含脂肪的食物可出現(xiàn)自發(fā)的高膽固醇和動(dòng)脈粥樣硬化。研究表明，ApoE敲除的小鼠可隨著年齡增長(zhǎng)出現(xiàn)自發(fā)的腎小球損害，主要表現(xiàn)為腎小球系膜擴(kuò)張、腎小球炎癥和腎小球硬化，高脂、高膽固醇飲食可加速這種病變［23］。接受高脂飲食的ApoE－/－腎病小鼠，給予9天中和TWEAK抗體治療可改善其腎小球和小管間質(zhì)的病變。靶向干預(yù)TWEAK可降低腎臟NFkB通路的激活，減少化學(xué)因子的表達(dá)和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。相反的，整體水平給予TWEAK可加重腎小球和小管間質(zhì)的病變。

2.3 單側(cè)腎切除后的腎臟生長(zhǎng) TWEAK可以促進(jìn)多種細(xì)胞的增生，可能參與急性損傷時(shí)的病理性或代償性增生。在正常的老鼠腎臟，整體水平給予TWEAK促進(jìn)腎小管細(xì)胞的增殖［22］。單側(cè)腎切除術(shù)后的腎臟增長(zhǎng)主要表現(xiàn)為腎損害基礎(chǔ)之上的腎小管增生和肥大。單側(cè)腎切除術(shù)后健側(cè)腎臟的Fn14表達(dá)在數(shù)天內(nèi)增高，但TWEAK及其誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡相關(guān)的炎癥因子，如TNFα和IFNγ無明顯變化［22］。整體水平給予TWEAK，可促進(jìn)單側(cè)腎切除后殘留腎臟的腎小管細(xì)胞增生［22］。相反的，在TWEAK基因敲除的小鼠，殘留腎臟腎小管細(xì)胞的增生減弱。這些結(jié)果表明Fn14能夠增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)TWEAK的敏感性，協(xié)同其他分裂素共同促進(jìn)單側(cè)腎切除后健側(cè)腎臟腎小管細(xì)胞的增生和腎臟代償性肥大。這為臨床上急性非炎癥性腎切除后促進(jìn)健側(cè)腎臟的生長(zhǎng)提供了新的思路。

2.4 狼瘡腎炎 TWEAK對(duì)于有腎小球系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞有促炎作用［13，16］，提示TWEAK/Fn14通路可能在腎小球損傷中發(fā)揮作用。在慢性移植物抗宿主病的鼠狼瘡腎炎模型中，阻斷TWEAK或Fn14能夠減輕腎小球腎炎的嚴(yán)重程度，包括蛋白尿、腎小球IgG沉積、腎臟炎癥因子表達(dá)和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)及自身抗體產(chǎn)生。Fn14表達(dá)只有在腎臟固有細(xì)胞中足以促進(jìn)早期炎癥反應(yīng)并使蛋白尿迅速升高作為腎損害的指標(biāo)，而骨髓源性細(xì)胞的Fn14表達(dá)與疾病晚期的蛋白尿和炎癥有關(guān)。腎臟固有細(xì)胞Fn14表達(dá)能夠促進(jìn)腎臟炎癥細(xì)胞募集，這和細(xì)胞培養(yǎng)及體內(nèi)研究結(jié)果一致［10，13，16］，表明TWEAK能夠誘導(dǎo)腎臟炎癥因子分泌及巨噬細(xì)胞趨化作用，在腎炎晚期的病理變化中發(fā)揮重要作用。

3 小 結(jié)

現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)表明TWEAK/Fn14可能是腎損傷的一個(gè)治療靶點(diǎn)。然而其在腎損傷中發(fā)揮的功能僅在動(dòng)物模型中有相關(guān)研究數(shù)據(jù)，而在人類腎臟腎臟中的功能尚無充分的研究數(shù)據(jù)。TWEAK/Fn14和高血壓、足突狀細(xì)胞損傷、腎臟蛋白尿的關(guān)系尚不明確。TWEAK/Fn14領(lǐng)域的新藥有待進(jìn)一步開發(fā)，包括Fn14特異性拮抗劑。測(cè)定血或尿中的sTWEAK可能為評(píng)估慢性腎臟病患者的預(yù)后和狼瘡腎炎的活動(dòng)性提供參考。

［1］Chicheportiche Y，Bourdon PR，Xu H，et al.TWEAK，a new secreted ligand in the tumor necrosis factor family that weakly induces apoptosis［J］.Biol Chem，1997，272（51）：32401－32410.

［2］Foster D，Parrish－Novak J，F(xiàn)ox B，et al.Cytokine－receptor pairing：accelerating discovery of cytokine function［J］.Nat Rev Drug Discov，2004，3（2）：160－170.

［3］Grewal IS.Overview of TNF superfamily：a chest full of potential therapeutic targets［J］.Adv Exp Med Biol，2009，64（7）：1－7.

［4］Brown SA，Ghosh A，Winkles JA.Full－length，membrane－anchored TWEAK can function as a juxtacrine signaling molecule and activate the NF－kappaB pathway［J］.J Biol Chem，2010，285（23）：17432－17441.

［5］Wiley SR，Cassiano L，Lofton T，et al.A novel TNF receptor family member binds TWEAK and is implicated in angiogenesis［J］.Immunity，2001，15（5）：837－846.

［6］Feng SL，Guo Y，F(xiàn)actor VM，et al.The Fn14immediate－early response gene is induced during liver regeneration and highly expressed in both human and murine hepatocellular carcinomas［J］.Am J Pathol，2000，156（4）：1253－1261.

［7］Meighan－Mantha RL，Hsu DK，Guo Y，et al.The mitogen－inducible Fn14gene encodes a type I transmembrane protein that modulates fibroblast adhesion and migration［J］.J Biol Chem，1999，274（46）：33166－33176.

［8］Winkles JA.The TWEAK－Fn14cytokine－receptor axis：discovery，biology and therapeutic targeting［J］.Nat Rev Drug Discov，2008，7（5）：411－425.

［9］Sanz AB，Sanchez－Nino MD，Ramos AM，et al.NF－kappaB in renal inflammation［J］.J Am Soc Nephrol，2010，21（8）：1254－1262.

［10］Sanz AB，Justo P，Sanchez－Nino MD，et al.The cytokine TWEAK modulates renal tubulointerstitial inflammation［J］.J Am Soc Nephrol，2008，19（4）：695－703.

［11］Sanz AB，Sanchez－Nino MD，Izquierdo MC，et al.TWEAK activates the non－canonical NFkappaB pathwayin murine renal tubular cells：modulation of CCL21.PLOS ONE，2010，5（1）：8955.

［12］Saitoh T，Nakayama M，Nakano H，et al.TWEAK induces NF－kappaB2p100processing and long lasting NF－kappaB activation［J］.J Biol Chem，2003，278（38）：36005－36012.

［13］Gao HX，Campbell SR，Burkly LC，et al.TNF－like weak inducer of apoptosis（TWEAK）induces inflammatory and proliferative effects in human kidney cells［J］.Cytokine，2009，46（1）：24－35.

［14］Nakayama M，Kayagaki N，Yamaguchi N，et al.Involvement of TWEAK in interferon gamma－stimulated monocyte cytotoxicity［J］.J Exp Med，2000，192（9）：1373－1380.

［15］Kaplan MJ，Lewis EE，Shelden EA，et al.The apoptotic ligands TRAIL，TWEAK，and Fas ligand mediate monocyte death induced by autologous lupus T cells［J］.J Immunol，2002，169（10）：6020－6029.

［16］Campbell S，Burkly LC，Gao HX，et al.Proinflammatory effects of TWEAK/Fn14interactions in glomerular mesangial cells［J］.J Immunol，2006，176（3）：1889－1898.

［17］Alderson MR，Armitage RJ，Maraskovsky E，et al.Fas transduces activation signals in normal human T lymphocytes［J］.J Exp Med，1993，178（6）：2231－2235.

［18］Potrovita I，Zhang W，Burkly L，et al.Tumor necrosis factor－like weak inducer of apoptosis－induced neurodegeneration［J］.J Neurosci，2004，24（38）：8237－8244.

［19］Michaelson JS，Burkly LC.Therapeutic targeting of TWEAK/Fnl4in cancer：exploiting the intrinsic tumor cell killing capacity of the pathway［J］.ResultsProbl Cell Differ，2009，49（2）：145－160.

［20］Justo P，Sanz AB，Sanchez－Nino MD，et al.Cytokine cooperation in renal tubular cell injury：the role of TWEAK［J］.Kidney Int，2006，70（10）：1750－1758.

［21］Nakayama M，Ishidoh K，Kojima Y，et al.Fibroblast growth factor－inducible 14mediates multiple pathways of TWEAK－induced cell death［J］.J Immunol，2003，170（1）：341－348.

［22］Sanz AB，Sanchez－Nino MD，Izquierdo MC，et al.Tweak induces proliferation in renal tubular epithelium：a role in uninephrectomy induced renal hyperplasia［J］.J Cell Mol Med，2009，13（9）：3329－3342.

［23］Buzello M，Haas CS，Hauptmann F，et al.No aggravation of renal injury in apolipoprotein E knockout mice（ApoE（－/－））after subtotal nephrectomy［J］.Nephrol Dial Transplant，2004，19（3）：566－573.

10.3969/j.issn.1673－4130.2015.03.044

A

1673－4130（2015）03－0390－03

2014－10－21）

祁昌，男，初級(jí)檢驗(yàn)師，主要從事臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)的研究。