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【摘要】 结缔组织生长因子(CTGF)在糖尿病肾病(DN)发病过程中作为转化生因子-β( TGF-β)的下游调节因子,具有促进成纤维细胞活化以及细胞外基质产生、积聚等功能。现就CTGF的生物学特征和生理功能及在DN发生发展中的作用作一综述。�
【关键词】结缔组织生长因子；糖尿病肾病；转化生长因子β
糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病常见并发症，高血糖、氧化应激等多种因素引起的肾小球硬化和肾小管萎缩、间质纤维化是糖尿病肾病进行性发展的共同途径[1]。结缔组织生长因子(connective tissue growth factor, CTGF)作为转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)的下游因子，介导了TGF-β的促进细胞外基质集聚的效应，参与了组织纤维化过程[2]，本文将CTGF的研究现状及其与糖尿病肾病的关系作一综述。
1 CTGF的结构�
CTGF是20世纪90年代初从人脐静脉内皮细胞中分离纯化得到的一种富含半胱氨酸的细胞因子,属于CCN家族(包括Cyr61 /Cef10、NOV和ELM-1) 的一种生长调节因子。人CTGF基因定位于6q23。CTGF蛋白质是一个富含半胱氨酸,相对分子量为36 kDa～38 kDa的分泌性基质蛋白。CTGF含有一个信号肽和四个功能模块(module) , 分别由CTGF基因的五个外显子编码。四个功能模块从氨基端到羧基端依次是:模块①为胰岛素样生长因子结合蛋白区；模块②为多功能蛋白分子von W ille-brand因子结合区,可能参与CTGF和其他生长因子的相互作用；模块③为血小板反应蛋白1 ( TSP-1)结合区,可能参与CTGF通过硫化氨基葡聚糖和细胞外基质大分子的结合；模块④为富半胱氨酸C末端区(CT) ,它使CTGF形成二聚体,可能参与CTGF与其受体的结合和信号传导[3] 。其中模块①和②构成生长因子结合区,模块③和④构成肝素结合区,两个结构区域是CTGF 富含半胱氨酸的保守区域。CTGF的调节结构可以解释它和细胞表面,细胞外基质和其他生长因子的相互作用。
2 CTGF的功能及生物学作用�
细胞通过胞饮方式使与受体结合的CTGF从细胞表面进入细胞内,然后聚集在细胞核周围,在胞浆中通过激活蛋白激酶或直接影响细胞的转录而发挥作用,主要表现介导细胞黏附、迁移、增殖、分化、存活的功能,均通过细胞与基质之间作用实现。具体地讲:①刺激细胞的增殖、转化和凋亡:CTGF具有有丝分裂原活性,能刺激成纤维细胞的活化、增殖,并诱导成纤维细胞和肾小管上皮细胞向肌成纤维细胞的转化[4];通过有丝分裂蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)及细胞外信号调节激酶调节软骨细胞和乳腺癌细胞等多种细胞的增殖与凋亡;②使细胞外基质(extracellular material,ECM)含量增高:能促进多种ECM成分如蛋白多糖、糖蛋白胶原Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ以及纤维连接蛋白(fibronectin,FN)、层粘蛋白的产生;抑制ECM的降解,包括抑制降解ECM成分的酶类如胶原酶、基质金属蛋白酶(matrix metal-loproteinases,MMP)和纤溶酶原激活因子(tissue inhibitor of metalloproteinase,TMP)的活性,并促进诸如纤溶酶激活物抑制因子(plasminogen activator inhibitor,PAI)和金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMP)等蛋白酶抑制因子的表达,显著增加系膜细胞TIMP-1的合成,并降低MMP-9的活性;③介导细胞黏附:CTGF能够介导成纤维细胞的黏附,对CCN2(CTGF)基因缺乏的小鼠的研究[5]证实了CTGF具有促进成纤维细胞向FN黏附的作用;④刺激细胞迁移:CTGF高表达可以使血管平滑肌细胞的生长率、迁移率显著增加,但只有增殖期和正在迁移的细胞CTGF表达呈阳性,这一作用可被CTGF中和抗体抑制;⑤其他功能:促进胚胎发育、损伤修复及移植,促进新生血管的生成等。多数研究认为CTGF是TGF-B的下游因子,介导了TGF-B的促纤维化促增殖的作用,但最近研究发现[6]CTGF对某些细胞、组织来说可能是一个独立的调节因子。
3 CTGF在糖尿病肾病中的作用�
糖尿病肾病的病理改变早期表现为肾脏的肥大,晚期为肾小球的硬化,肾血管的玻璃样变性、肾小管的萎缩、纤维化,肾间质的纤维化,最终导致终末期肾病（ESRD）。�
CTGF 表达在 DN 发生和发展中的意义尚不完全清楚，但研究显示，无论体外高糖培养的肾固有细胞，还是体内动物实验或 DN患者肾活检标本，均可检测 到 CTGFmRNA和 CTGF蛋白高表达。
3．1 细胞培养 Riser等[7]发现,体外培养的肾小球系膜细胞(mesangial cell,MC)无外界刺激时CTGF低水平表达,当单独应用重组人CTGF刺激后,可诱导其增生及合成大量FN、Ⅰ型和Ⅳ型胶原;若增加培养环境中的TGF-B、血糖浓度和循环牵拉刺激后CTGF表达增加更明显,继而显著增加FN、Ⅰ型、Ⅳ型胶原表达。McLennan等[8]证实CTGF呈剂量依赖性，增加和维持高血糖对ECM合成起促进作用。正常大鼠肾小管上皮细胞培养证实[9],TGF-B可以促进CTGF的表达,并促进细胞增殖,这种增殖可以被CTGF的中和抗体抑制,但不能被TGF-B的中和抗体完全抑制,提示CTGF发挥促进肾小管上皮细胞增殖的作用与TGF-B和CTGF两者均有关系。有学者在正常人近曲小管上皮细胞(HKC)培养液中[10]加入重组的人CTGF,发现FN呈剂量依赖性升高,但无Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原的增加，并观察到HKC的形状有正常时的圆形变为类似成纤维细胞的长梭形，而且在蛋白质以及RNA水平检测到了正常情况下由肌成纤维细胞分泌的α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)水平的升高,这进一步证实了CTGF诱导肾小管上皮细胞向肌成纤维细胞转化并且促进ECM合成的作用。在糖尿病大鼠近曲小管细胞培养液中加入稀释的糖尿病大鼠肾小球超滤液(其中主要含有TGF-B、肝细胞生长因子、CTGF),可使培养液中的CTGF持续稳定上升并保持在较高水平。应用体外基因转染技术建立稳定表达CTGF蛋白的肾间质成纤维细胞系,观察到不同培养条件下成纤维细胞表达出的CTGF蛋白能直接诱导其自身转化为肌成纤维细胞,并增加细胞外基质型胶原mRNA水平。Zhang等[11]对经CTGF反义核酸转染的人类肾间质细胞培养中发现,TGF-B不能诱导细胞表达CTGF增高,同时PAI-1、FN生成也减少,从一个侧面反映CTGF在糖尿病肾间质病变中的作用。
3．2 动物实验 在 STZ诱导大鼠出现 DM 后 14 d，肾小球 CTGF蛋白表达 增加，并随时间延长 CTGF表达进一步增加。DN患者的肾小球中能检测到 CTGF 蛋白，但正常人或大鼠肾小球中未测到 CTGF 蛋白[12]。在 db/db DM 小鼠和 STZ 诱导的 DM 大鼠肾小球和扩张的近曲小管中，均检测到 CTGFmRNA 和 CTGF 蛋白表达增加[13]。由于 DN的发展与进行性肾间质纤维化密切相关，而慢性肾间质损伤又常发生在肾小球蛋白尿出现之后，故肾小球性蛋白尿可能在诱导肾小管 细胞表达 CTGF，并由此进一步导致慢性肾小管-间质纤维化的过程中发挥了重要 作用。在单侧输尿管梗阻的大鼠肾间质纤维化模型研究中[14],病变组较正常对照组肾间质CTGF表达明显增加,同时α-SMA和Ⅰ型胶原的产生增多,与CTGF的高表达存在时间空间的一致性。
3．3 临床研究 正常人的肾小球CTGF检测为阴性，在以增生性和纤维化为特征的DN活体标本中发现，肾小球实质细胞，包括肾小球系膜细胞、上皮细胞和内皮细胞[15]及毛细血管外增殖区域、球旁纤维化区域[16]，CTGFmRNA表达明显增高，且其升高程度与肾小球硬化，小管间纤维化程度密切相关。Ito 等[17]对 DN 患者肾活检发现，在肾间质中小管萎缩和间质纤 维化区域 CTGF mRNA表达增加，并与纤维化程度相关。近来有文献报道[18]：糖尿病肾病患者尿结缔组织生长因子排泄（U-CTGF）显著升高。Nguyen等首次采用大样本横向研究1型糖尿病患者U-CTGF，结果表明与微量蛋白尿组、正常蛋白尿组及正常对照组的［n=29 100（78-114）］相比表明，糖尿病肾病患者U-CTGF均显著升高。刘亚军等[19] 研究发现，与正常对照组比较，在正常白蛋白尿期，2型糖尿病患者U-CTGF已开始升高（P＜0．01），随着UAE的增加，U-CTGF的水平递增，组间比较差异有统计学意义。
4 展望�
DN是一类以进行性肾间质纤维化为特征的肾脏疾病，在疾病的发生发展过程中CTGF具有极其重要的作用,并且与其他致纤维化因素相互协同、促进,交织成网络。维生素E、他汀类药物、ACEI、AngII拮抗剂类等药物都能间接降低CTGF的水平,延缓肾脏纤维化的发展,但尚不能证明上述药物对CTGF的直接作用。用CTGF反义核酸或抗CTGF中和抗体能特异性阻滞CTGF的作用,但距临床应用尚远。进一步研究CTGF作用的受体和信号转导通路,探索特异且实用的阻滞CTGF效应的治疗方法,防止肾间质纤维化,从而延缓DN的进展,具有重要的临床意义。�
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