方道成，胡媛媛，谷江

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)，貴陽 550001； 2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院泌尿外科，貴陽 550001)

腎臟為機(jī)體內(nèi)一重要的排泄器官，而腎臟疾病是指原發(fā)于腎臟或繼發(fā)于其他臟器病變導(dǎo)致腎臟受損的一類疾病，是危害人類健康的一種常見疾病，其發(fā)病率呈逐年升高趨勢(shì)，且預(yù)后較差，大多數(shù)腎臟疾病發(fā)展到晚期才被發(fā)現(xiàn)。隨著研究的不斷深入，Tamm-Horsfall蛋白(Tamm-Horsfall protein，THP)被發(fā)現(xiàn)與腎臟疾病有關(guān)。學(xué)者首先從正常人尿液中分離純化出一種能抑制病毒誘導(dǎo)紅細(xì)胞凝集的黏液糖蛋白[1-3]。首次發(fā)現(xiàn)THP 30年后，研究人員在孕婦尿液中發(fā)現(xiàn)了一種對(duì)T細(xì)胞增殖和單核細(xì)胞毒性具有體外免疫抑制作用的蛋白，并將其命名為UMOD(uromodulin)[4-5]。隨后，通過對(duì)互補(bǔ)DNA和基因組克隆的分離和鑒定發(fā)現(xiàn)，UMOD和THP為同一種糖蛋白[6]。但THP在人類健康和疾病中的確切作用仍不明確。鑒于THP的體內(nèi)分布、獨(dú)特結(jié)構(gòu)等推測(cè)出THP的一些生理作用，包括介導(dǎo)水鈉潴留、預(yù)防高血壓、預(yù)防腎結(jié)石形成、預(yù)防尿路感染(urinary tract infection，UTI)以及可能在急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)和慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)中起作用?，F(xiàn)就THP在腎臟疾病中的作用予以綜述。

1 THP的結(jié)構(gòu)、生物學(xué)及經(jīng)典生理功能

THP是一種分子量為80 000～90 000的磷脂酰肌醇錨定糖蛋白，由腎小管髓袢升支及遠(yuǎn)端小管曲部的上皮細(xì)胞合成[7]。它含有640個(gè)氨基酸，其中48個(gè)氨基酸殘基形成24個(gè)亞基。它包含3個(gè)類似生長因子的結(jié)構(gòu)域：一個(gè)未知功能的中心結(jié)構(gòu)域(未知功能域)；一個(gè)蛋白質(zhì)聚合所必需的透明帶結(jié)構(gòu)域；以及可能在動(dòng)物和人類中發(fā)揮功能作用的糖基磷脂酰磷脂酰固定化位點(diǎn)。THP在上皮細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，在高爾基復(fù)合體中進(jìn)一步成熟，然后蛋白單體被運(yùn)輸?shù)缴掀ぜ?xì)胞的頂面。通過對(duì)細(xì)胞模型和轉(zhuǎn)基因小鼠的研究證明，膜結(jié)合的絲氨酸蛋白酶與THP的生理裂解有關(guān)[8]。THP含有大量半胱氨酸，每11～12個(gè)氨基酸殘基中含有1個(gè)半胱氨酸[8-12]。此外，因酸性氨基酸的數(shù)量超過堿性氨基酸，使得THP在中性溶液或水中具有較低的等電點(diǎn)和較差的溶解性能，導(dǎo)致其在堿性溶液中往往以凝膠狀的形式存在。這種物理特性使THP成為尿透明管型[13]的基本成分。免疫組織化學(xué)染色顯示，僅在髓袢升支粗段細(xì)胞中可檢測(cè)到THP，而活躍的水和氯離子在該處發(fā)生再吸收[14-15]，因此THP不僅是檢測(cè)腎小管的一種有用的抗原生物標(biāo)志物，還在調(diào)節(jié)正常腎臟髓袢升支粗段功能方面發(fā)揮重要作用。生理上，大量的NaCl在腎小球?yàn)V過液中被髓袢升支粗段[14]重新吸收。由于髓袢升支粗段的通透性較近端小管低，因此生成并輸送至遠(yuǎn)曲小管的管狀流體對(duì)血漿的張力較低，導(dǎo)致髓質(zhì)逆流梯度[15]，有利于形成THP聚集在細(xì)胞間外側(cè)膜上的離子環(huán)境。另有研究發(fā)現(xiàn)，THP是血清白蛋白、免疫球蛋白G輕鏈、補(bǔ)體C1和C1q、白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8、腫瘤壞死因子-α和γ干擾素的有效結(jié)合配體[16]。因此，THP被認(rèn)為是先天免疫系統(tǒng)的一部分。

2 人體內(nèi)THP的影響因素

健康人每日尿THP的排泄量為50～150 mg。研究表明，THP的排泄從出生到成年逐漸增加，并在60歲之前保持穩(wěn)定，60歲之后下降[17-18]。一項(xiàng)大型研究表明，年齡和糖尿病與多變量調(diào)整后的尿THP呈負(fù)相關(guān)[19]。然而，在進(jìn)一步調(diào)整尿肌酐后，僅有糖尿病與尿THP呈顯著負(fù)相關(guān)，尿THP與腎臟長度和體積以及尿鈉、鉀、氯均呈正相關(guān)[19]。故提出可將THP水平作為評(píng)估腎功能輔助的指標(biāo)[20]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，尿THP與糖尿病和舒張壓呈負(fù)相關(guān)[21]。這種結(jié)果可能與尿鈉、尿酸的排泄與尿THP相互作用對(duì)細(xì)胞外液濃度的影響有關(guān)[20-21]。而其他影響THP的因素有待于進(jìn)一步研究。

3 THP與腎臟疾病的關(guān)系

3.1CKD CKD是多種因素綜合作用引起的慢性腎臟功能障礙，是導(dǎo)致腎小球尿液成分異常和腎小球?yàn)V過率下降的一種臨床綜合征。目前，有許多研究評(píng)估了THP在CKD中的作用。UMOD基因啟動(dòng)子區(qū)域的單核苷酸多態(tài)性(rs12917707和rs4293393)表明，THP水平與估算的腎小球?yàn)V過率和CKD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[22-25]。雖然已有一些小型研究評(píng)估了THP與腎功能下降風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，但其結(jié)果并不一致[23,26-28]。為確定THP水平與臨床風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，研究人員采用了病例隊(duì)列設(shè)計(jì)，并測(cè)量了心血管健康研究中納入者的THP水平[27]。在橫斷面分析中，THP水平較高者患糖尿病、冠心病、腦卒中和心力衰竭病史的可能性較小，舒張壓和體質(zhì)指數(shù)較低，且尿THP水平較高者的估算的腎小球?yàn)V過率較高[27]。進(jìn)行相關(guān)調(diào)整后研究者在近10年的隨訪中發(fā)現(xiàn)，高水平尿THP與估算的腎小球?yàn)V過率下降呈負(fù)相關(guān)，但由于樣本量相對(duì)過少，降低了結(jié)論的可信度，故該結(jié)論也需進(jìn)一步證實(shí)[27]。雖然這項(xiàng)大型前瞻性研究報(bào)道了THP與腎功能下降之間的新聯(lián)系，但它們?cè)谄渌巳褐械挠行匀孕杵渌笮脱芯孔C實(shí)，包括那些患有晚期CKD的人群。Lv等[29]通過對(duì)CKD患者進(jìn)行COX風(fēng)險(xiǎn)回歸模型研究發(fā)現(xiàn)，血清THP水平與CKD患者發(fā)生終末期腎病獨(dú)立相關(guān)。Chacar等[30]通過動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，尿THP可作為CKD的早期標(biāo)志物。但這些研究無法明確THP與CKD的直接聯(lián)系，也無法確定高水平THP能否作為腎臟健康的一個(gè)標(biāo)志或是與CKD的進(jìn)展有對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.2AKI AKI是指由多種病因引起的腎功能快速下降而出現(xiàn)的臨床綜合征。采用缺血再灌注損傷模型的研究表明，與UMOD野生型小鼠相比，UMOD基因敲除小鼠的血清肌酐水平明顯升高[31]，且外髓質(zhì)S3段組織損害更明顯[32]。此外，UMOD基因敲除小鼠在AKI后血清肌酐升高時(shí)間延長，提示THP可能在AKI的恢復(fù)中發(fā)揮作用[33]。

在一項(xiàng)對(duì)極低出生體重兒的研究中，研究人員評(píng)估了14種標(biāo)志物是否與出生后第一周發(fā)生AKI的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[34]。結(jié)果顯示，與沒有發(fā)生AKI的嬰兒相比，發(fā)生AKI的嬰兒尿THP的中位水平低1.6倍，且尿THP在所有其他生物標(biāo)志物中預(yù)測(cè)AKI的效果最好。有研究者評(píng)估了接受體外循環(huán)心臟手術(shù)的成年人術(shù)前血THP水平與術(shù)后AKI風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，結(jié)果顯示尿中THP-肌酐比值越低，AKI的發(fā)生率越高[35]。然而由于條件限制，該研究在評(píng)估尿THP與Ⅱ期或更高階段AKI之間的關(guān)系時(shí)受到限制。有關(guān)兒童和成人正常心臟手術(shù)的研究表明，那些術(shù)前低水平尿THP患者術(shù)后發(fā)生AKI的風(fēng)險(xiǎn)最大[35]。尿THP的產(chǎn)生減少不僅是腎小管損傷的一種有用的生物標(biāo)志物，還是全身和腎前炎癥細(xì)胞因子清除率降低的指標(biāo)，從而加速了腎臟的炎癥反應(yīng)。這種加速炎癥的分子機(jī)制是基于正常THP的產(chǎn)生可以抑制骨髓粒細(xì)胞的產(chǎn)生和中性粒細(xì)胞的浸潤，以防止腎損傷引起的炎癥[8,15]。此外，受損腎臟中THP產(chǎn)生減少使泌尿系統(tǒng)易受感染，可能進(jìn)一步加速腎功能衰竭。國外的研究發(fā)現(xiàn)尿THP可以作為腎功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)[11]，與國內(nèi)的研究結(jié)果[36]矛盾。

因此，關(guān)于THP與AKI的關(guān)系仍需大量研究證實(shí)，并明確THP是否可以作為評(píng)估AKI風(fēng)險(xiǎn)和恢復(fù)的標(biāo)志。一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了THP影響AKI的病理生理學(xué)和恢復(fù)的可能機(jī)制[37]，但兩者的關(guān)系仍需進(jìn)一步明確。

3.3UTI UTI又稱泌尿系統(tǒng)感染，是指病原體在尿路中生長、繁殖而引起的感染性疾病。THP的許多假定功能之一為預(yù)防UTI。UMOD基因敲除小鼠更容易發(fā)生大腸埃希菌所致的膀胱感染[38-40]，且接種尿致病菌后，其感染的組織學(xué)證據(jù)更明顯[41-42]。早期研究發(fā)現(xiàn)，THP可以與周圍環(huán)境中的細(xì)胞因子結(jié)合，以及THP激活的外周單核細(xì)胞動(dòng)態(tài)產(chǎn)生促炎和抗炎細(xì)胞因子，可能導(dǎo)致THP具有一定的免疫效應(yīng)，并猜測(cè)THP對(duì)免疫細(xì)胞的這種似是而非的免疫作用使其在泌尿系統(tǒng)中可能具有免疫調(diào)節(jié)作用[17]。然而，有關(guān)THP在預(yù)防人類UTI中的作用研究較少。

對(duì)UMOD變異體rs4293393在156個(gè)人類群體、8個(gè)古代人類基因組和靈長類基因組中的等位基因頻率的研究表明，UMOD的等位基因rs4293393的全球頻率與全世界抗生物素耐藥UTIS的流行呈正相關(guān)，且與UTI標(biāo)志物(尿白細(xì)胞和亞硝酸鹽)呈負(fù)相關(guān)[43]。研究表明，UMOD消融術(shù)增加了小鼠對(duì)膀胱細(xì)菌定植、1型大腸埃希菌感染和輸尿管結(jié)石形成的易感性[38-40]。臨床上，糖尿病腎病、狼瘡性腎炎或終末期腎病患者腎臟中THP的產(chǎn)生減少可能導(dǎo)致反復(fù)UTI的易感性。一項(xiàng)心血管健康研究參與者的隨機(jī)隊(duì)列數(shù)據(jù)表明，高水平尿THP者發(fā)生非臥床和醫(yī)院相關(guān)UTI事件的風(fēng)險(xiǎn)顯著降低，表明THP對(duì)尿路感染的保護(hù)作用[44]。THP在宿主防御中的潛在保護(hù)作用在91例(其中46例并發(fā)菌血癥)因大腸埃希菌引起UTI的成人病例對(duì)照研究中得到證實(shí)，結(jié)果顯示低水平尿THP患者發(fā)生菌血癥的概率較高水平尿THP者高6倍[45]。由于樣本量小，所以需要更嚴(yán)格和更大規(guī)模的研究來評(píng)估尿THP水平是否與UTI患者患菌血癥的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。Micanovic等[46]的研究發(fā)現(xiàn)，正常THP的產(chǎn)生可以抑制骨髓粒細(xì)胞的產(chǎn)生和中性粒細(xì)胞的浸潤，以防止腎損傷引起的炎癥。Coady等[47]通過THP阻斷細(xì)菌對(duì)膀胱上皮的黏附來保護(hù)UTI的研究發(fā)現(xiàn)，THP可以預(yù)防念珠菌引起的UTI。但目前尚不清楚尿THP水平是否可用于確定UTI的危險(xiǎn)人群，特別是預(yù)防性使用抗生素可能有益的人群。

3.4腎結(jié)石 腎結(jié)石是一種常見的泌尿外科疾病，其發(fā)病率和復(fù)發(fā)率高，臨床易誘發(fā)泌尿系梗阻、泌尿系感染、腎功能損害等，嚴(yán)重危害人類健康，其形成原因主要為促進(jìn)和抑制尿代謝物過飽和和結(jié)晶因素之間的不平衡，其主要成分為草酸鈣。但關(guān)于THP與腎結(jié)石的關(guān)系目前仍存在爭(zhēng)議，關(guān)于THP是否與人類腎結(jié)石相關(guān)的數(shù)據(jù)存在矛盾[48-50]。體外實(shí)驗(yàn)表明，電解質(zhì)(高滲狀態(tài))、氫離子(低pH)和THP本身濃度的增加會(huì)促進(jìn)THP的聚集和隨后凝膠的形成[51]。當(dāng)這種異常情況發(fā)生于腎臟腎小管髓袢升支時(shí)，就會(huì)形成透明的管型甚至腎結(jié)石[52]。因此，THP不僅能促進(jìn)草酸鈣晶體形成，且在某些病理?xiàng)l件下參與了尿石癥的發(fā)病機(jī)制。研究表明，當(dāng)患者有腎結(jié)石病史時(shí)尿THP排泄減少[53]。Yasir等[54]的結(jié)論與之相反。此外，受損腎臟THP產(chǎn)生減少者泌尿系統(tǒng)易受感染，可能進(jìn)一步加速結(jié)石形成。因此，THP能促進(jìn)草酸鈣晶體形成[55]，Liu等[56]報(bào)道了THP缺乏小鼠進(jìn)行性腎毛細(xì)血管鈣化和腎結(jié)石形成，而國內(nèi)關(guān)于THP與腎結(jié)石關(guān)系的研究結(jié)果也存在爭(zhēng)議[57-58]。為評(píng)估THP結(jié)構(gòu)的差異在腎結(jié)石患者和非腎結(jié)石患者中是否存在差異，研究人員采用新方法來量化53例結(jié)石患者和54例對(duì)照組患者THP的唾液酸和氨基糖含量，結(jié)果表明，不僅不同患者尿THP水平不同，且其定性結(jié)構(gòu)的差異也可能影響鈣性腎結(jié)石的發(fā)生發(fā)展，但這項(xiàng)研究并不能解釋THP與腎結(jié)石的關(guān)系。張于和安瑞華[59]嘗試解釋THP與腎結(jié)石的關(guān)系，但仍無法明確兩者的關(guān)系。有學(xué)者通過對(duì)晶體模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，THP可以抑制腎結(jié)石的形成[60]。一項(xiàng)針對(duì)THP與腎結(jié)石形成關(guān)系的研究顯示，THP對(duì)腎結(jié)石是否有抑制作用取決于鈣濃度、pH值、離子強(qiáng)度的大小[61]。然而，THP與結(jié)石形成的關(guān)系仍在研究中。

4 小 結(jié)

THP是一種獨(dú)特的尿黏液糖蛋白，其醛基含量高，僅在腎小管髓袢升支及遠(yuǎn)端小管曲部合成，分子主要作為一種防御元素，可以維持腎臟功能穩(wěn)定以防止泌尿系統(tǒng)感染和泌尿系統(tǒng)結(jié)石的形成。從生理學(xué)上講，THP與腎臟逆流梯度形成、鈉穩(wěn)態(tài)、血壓調(diào)節(jié)以及抵抗泌尿系統(tǒng)感染的防御分子有關(guān)，其在人類健康和疾病中的潛在作用正被重新發(fā)現(xiàn)。Devuyst等[62]對(duì)因THP突變、腎功能不全時(shí)，THP產(chǎn)生減少、尿路梗阻等疾病發(fā)生致THP異常時(shí)均可引起嚴(yán)重的病理改變進(jìn)行了總結(jié)。未來，隨著人們對(duì)THP理解的深入，其將會(huì)成為臨床工作中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。