黎 穎 鐘 錦 熊維建 劉 洪 龍 梅 熊燕影 雷 蕾

（重慶市中醫(yī)院腎病科，重慶 400021）

目前全球慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）發(fā)病率為10%～12%，并呈逐漸上升趨勢(shì)。腎纖維化是CKD進(jìn)展至終末期腎病的共同途徑和病理特征。信號(hào)通路在腎纖維化中發(fā)揮重要作用，在以往的研究中已證實(shí)TGF-β1、Notch、Wnt/β-catenin、RAS等信號(hào)通路主要通過(guò)促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化參與腎纖維化過(guò)程，SHH成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)。研究證實(shí)SHH信號(hào)通路不僅與腎臟的發(fā)育和成熟密切相關(guān)，更是積極參與了腎纖維化發(fā)生發(fā)展。本文將總結(jié)SHH信號(hào)通路組成及在CKD中的調(diào)控作用，探討SHH的激活模式及作用靶標(biāo)。

1 Sonic Hedgehog（SHH）信號(hào)通路組成和表達(dá)調(diào)控

Hedgehog（HH）基因于1992年由Lee等在研究果蠅無(wú)翅突變中首次發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)HH基因在1995年被首次克隆[1]。脊柱動(dòng)物HH家族分為3個(gè)亞群，分別為Desert Hedgehog（DHH）、India Hedgehog（IHH）、Sonic Hedgehog（SHH），其中SHH在人類(lèi)組織中表達(dá)廣泛，與人類(lèi)關(guān)系最為密切[2-3]。

SHH信號(hào)通路主要由SHH配體，細(xì)胞膜受體Patched（Ptch）、Smoothened（SM0）及下游的轉(zhuǎn)錄因子Gli家族（Gli1、Gli2和Gli3）組成。Ptch1是一12個(gè)跨膜蛋白，具有高度物種保守性，而Ptch1是SMO的抑制劑，Smo是一7個(gè)跨膜蛋白，Smo下游是有3～4個(gè)胞質(zhì)蛋白組成的復(fù)合物 （Hedghog signaling complex，HSC），包括轉(zhuǎn)錄因子Cubitus interruptus （Ci），絲蘇氨酸激酶Fused（Fu），驅(qū)動(dòng)蛋白樣分子（Costal2，Cos2），F(xiàn)u抑制劑Sufu，其中Cos2作為骨架蛋白與其蛋白相結(jié)合。Cos2同時(shí)與其他3個(gè)激酶連接。分別是PKA、CK1和GSK3β，這個(gè)形式對(duì)SHH通路的調(diào)節(jié)至關(guān)重要[4-5]。Gli1即是SHH信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，也是目的基因，Gli1的表達(dá)增加是SHH信號(hào)通路激活的可靠指標(biāo)[6]。經(jīng)典的SHH信號(hào)通路活化途徑是SHH經(jīng)過(guò)自動(dòng)的催化裂解后與其膜受體Ptch1結(jié)合，解除對(duì)SMO的抑制，PKA和CK1磷酸化Smo的C末端，HSC從微管和膜上釋放，與磷酸化的Smo結(jié)合形式發(fā)生改變，從而使PKA、CK1和GSK3β與Cos2解離，Sufu失去對(duì)Ci的抑制，解除了Gli1磷酸化等過(guò)程，從而使Gli1以全長(zhǎng)形式入核啟動(dòng)對(duì)靶基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)配體SHH缺乏時(shí)，Ptch1與SMO結(jié)合形成復(fù)合物，SMO活性受抑制，HSC與微管或膜結(jié)合，Smo處于非磷酸化狀態(tài)，通過(guò)Smo與Cos2相互作用，Ci與Sufu和Cos2結(jié)合，PKA、CK1和GSK3β磷酸化Ci，轉(zhuǎn)錄因子Gli1被磷酸化、泛素化及蛋白酶體截?cái)?，從而抑制?duì)靶基因的轉(zhuǎn)錄[7-8]。

SHH信號(hào)通路盡管高度保守，脊椎動(dòng)物的SHH信號(hào)通路與非脊椎動(dòng)物還是存在差別。脊椎動(dòng)物Smo蛋白C末端結(jié)構(gòu)域明細(xì)比非脊椎動(dòng)物短，缺少主要磷酸化位點(diǎn)，且脊椎動(dòng)物由GRK2而不是PKA和CK1磷酸化Smo，在脊椎動(dòng)物Cos2的2個(gè)同源體Kif27和Kif7不具備Cos2作為功能性驅(qū)動(dòng)蛋白分子發(fā)揮作用，僅僅Fu的N末端激酶結(jié)構(gòu)域具有高度保守性，且研究表明人類(lèi)Fu增強(qiáng)Gli1的表達(dá)不依賴(lài)其激酶活性，Sufu在抑制脊椎動(dòng)物Gli1的活性中發(fā)揮重要作用[9]。

2 SHH信號(hào)通路在上皮細(xì)胞間質(zhì)通信（epithelial-mesenchymal communication，EMC）中的作用

SHH信號(hào)通路與EMC密切相關(guān)[10]。研究發(fā)現(xiàn)在食道癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌等腫瘤中SHH信號(hào)通路可通過(guò)EMC促進(jìn)腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移，給予SMO阻斷劑Cyclopamine（CPN）可抑制胰腺腫瘤細(xì)胞侵襲和EMC，Gli1缺失時(shí)，髓母細(xì)胞瘤發(fā)生、發(fā)展受抑制，Gli1過(guò)表達(dá)可使腫瘤惡性度提高[11-14]。

近年來(lái)越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)在肝、肺、膽管、腎等組織纖維化過(guò)程中SHH-Gli1信號(hào)通路異?；钴S，SHH-Gli1通路通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞增殖和EMC參與腎纖維化發(fā)生發(fā)展[15]。肝肺纖維化過(guò)程中，SHH表達(dá)水平明顯上調(diào)，阻斷SHH信號(hào)通路后，α-SMA、S100A4、膠原蛋白等活性物質(zhì)下降；而上皮標(biāo)志物E-cad等表達(dá)上調(diào)[16-17]；在心肌缺血再灌注損傷小鼠動(dòng)物模型中，SHH表達(dá)增加，應(yīng)用SMO阻斷劑CPN可明顯減輕心肌纖維的增生[18]。

SHH信號(hào)通路與多種通路如TGF-β、Wnt、Notch等相互作用調(diào)節(jié)EMC過(guò)程，SHH通過(guò)目的基因JAG2激活Notch信號(hào)通路，與細(xì)胞核上的調(diào)節(jié)因子CSL結(jié)合上調(diào)Snail的表達(dá)[19-21]。Gli1還能通過(guò)上調(diào)受體絡(luò)氨酸激酶（receptor tyrosine kiase，RTK）誘導(dǎo)TGF-β等自分泌生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生，其中TGF-β通過(guò)Smad信號(hào)通路促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志蛋白的表達(dá)，也可通過(guò)NF-κB刺激EMC調(diào)節(jié)因子ZEB1和ZEB的表達(dá)，他們?cè)贓MC過(guò)程中均起著重要作用，能有效抑制凋亡和促進(jìn)侵襲，RTK還可通過(guò)PI3K-AKI通路上調(diào)Gli1蛋白的表達(dá)。

3 SHH信號(hào)通路是促進(jìn)腎纖維化的新途徑

腎纖維化是各種慢性腎臟疾病進(jìn)展到終末期腎病的共同途徑和病理特征，腎纖維化嚴(yán)重程度與腎功能下降程度密切相關(guān)，是一項(xiàng)決定預(yù)后的有效指標(biāo)[21]。腎纖維化以高表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）的肌成纖維細(xì)胞激活、細(xì)胞外基質(zhì)異常沉積和纖維瘢痕進(jìn)行性增多為主要病理改變。研究證實(shí)腎臟成纖維細(xì)胞增殖活化是肌成纖維細(xì)胞的主要來(lái)源[22]。故減緩和逆轉(zhuǎn)CKD的進(jìn)程，改善腎纖維化是非常必要的。

在胚胎發(fā)育早期，SHH基因表達(dá)與腎臟上皮細(xì)胞。正常成熟個(gè)體的腎臟組織中SHH幾乎無(wú)表達(dá)，而在各種原因所致CKD患者中SHH在腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)明顯上調(diào)；這一結(jié)果在FA、UUO、IRI、ADR等各種大鼠腎纖維化模型中也被證實(shí)，同時(shí)Ptch1和Gli1在腎組織中也顯著表達(dá)，這提示SHH信號(hào)通路激活是各種腎臟疾病的共同病理結(jié)果[20]。國(guó)內(nèi)學(xué)者侯凡凡等研究發(fā)現(xiàn)在大鼠UUO模型中，SHH高表達(dá)于早期受損腎小管上皮細(xì)胞，而SHH下游重要信號(hào)分子Gli1則高表達(dá)于腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞，證明間質(zhì)成纖維細(xì)胞是SHH的主要效應(yīng)細(xì)胞，在纖維化早期腎小管上皮細(xì)胞高表達(dá)SHH，激活SHH信號(hào)通路導(dǎo)致成纖維細(xì)胞增殖活化，使大量的細(xì)胞外基質(zhì)沉積，促進(jìn)腎纖維化[4,6]。其研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)Gli1-LacZ基因敲除大鼠和SHH抑制劑CPN，發(fā)現(xiàn)SHH/Gli1通路可激活下游轉(zhuǎn)錄因子Snail1促進(jìn)RIF；國(guó)外學(xué)者也研究發(fā)現(xiàn)活化SHH可通過(guò)調(diào)控Snail1表達(dá)，精密調(diào)控EMC發(fā)生，證實(shí)SHH/Gli1信號(hào)通路是EMC過(guò)程中導(dǎo)致腎纖維化必不可少的信號(hào)通路。

4 結(jié)語(yǔ)

SHH信號(hào)通路對(duì)腎組織的發(fā)育成熟非常重要，SHH促進(jìn)胚胎期腎間質(zhì)細(xì)胞的分化和成熟。Gli1是該通路直接調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄因子，是該通路不同水平被激活后的共同通路。越來(lái)越多的研究逐步證實(shí)SHHGli1信號(hào)通路在腎纖維化的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。因此，進(jìn)一步探討SHH信號(hào)通路與腎纖維化的關(guān)系有助于闡明腎纖維化發(fā)病機(jī)制及提高診療水平。近年來(lái)，EMC在腎纖維化中的作用越來(lái)越受到關(guān)注。SHH-Gli1信號(hào)通路與其他相關(guān)信號(hào)通路和細(xì)胞因子等共同參與腎間質(zhì)纖維化，針對(duì)不同機(jī)制和不同靶點(diǎn)的SHH抑制劑將為治療CKD提供思路。