几丁质酶样蛋白YKL-40与肾间质纤维化

几丁质酶样蛋白YKL-40与肾间质纤维化

陈烨朱春玲

陈烨朱春玲（通迅作者）

（贵阳医学院贵州贵阳550004）

【摘要】YKL-40与肾间质纤维化各自的研究均较多，但YKL-40在肾间质纤维化过程中的作用及机制尚未见相关报道，本实验对其可能的作用机制进行了初步探讨。

【关键词】几丁质酶样蛋白；YKL-40；肾间质纤维化

【中图分类号】R39【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2015）08-0007-03

ChitinaseamyloidYKL40andrenalinterstitialfibrosis

YeChen,ZhuChunling.GuiyangMedicalCollege,GuizhouGuiyang550004,China

【Abstract】YKL40andrenalinterstitialfibrosisoftheirresearcharemore,butYKL40intheroleandmechanismofrenalinterstitialfibrosisprocesshasyettoseetherelatedreports,thepossibleroleofthismechanismhascarriedonthepreliminarydiscussion.

【Keywords】Chitinasesampleprotein;YKL40;Renalinterstitialfibrosis

1.肾间质纤维化

肾间质纤维化是指由不同原因引起的细胞外基质（extracellarmatrix，ECM）物质在肾间质内过度沉积和肾间质成纤维细胞的增生。当各种肾脏疾病进展到终末期患者发生肾衰竭的共同途径和主要病理基础就是肾间质纤维化[1-2]。而在目前大量的肾小球损害实验动物模型及人类肾脏疾病病理改变显示，肾间质纤维化对肾脏疾病的转归起着主导作用[3]。患者预后如何与肾脏纤维化程度有着重要关系，肾间质纤维化是慢性肾脏疾病走向肾衰竭的必经之路。目前各种抗肾间质纤维的研究在临床上及动物实验方面大量开展，虽然已取得一定进展，但临床上仍无有效的药物可抗肾间质纤维化的进行性发展。

1.1肾间质纤维化的发生机制

肾间质纤维化的发生发展机制十分复杂，目前的研究概括起来主要包括以下几个方面：①肾间质成纤维细胞的增殖、活化和表型转化[4];②炎性细胞浸润;③细胞因子的作用：TGF-β被认为是最重要的致成纤维化因子，对导致肾间质成纤维的发生发展具有重要作用[5]。目前对TGF-β1研究较多，大部分研究者认为TGF-β1是治疗肾间质纤维化的治疗靶点，其导致成纤维化主要可能表现在以下几个方面：（1）抑制相关酶活性;（2）刺激成纤维细胞[6];（3）刺激肾小管上皮细胞。④肾小管上皮细胞表型转化;⑤细胞外基质转化失平衡。

2.几丁质酶样蛋白YKL-40生物性特征

2.1结构及分布

几丁质酶样蛋白（chitinase-3-like-1protein，YKL-40）,是一个相对分子量为40000肝磷脂和壳质链接的凝集素，其命名是根据其前3个N-端氨基酸，酪氨酸（Y）,赖氨酸（K）和亮氨酸（L）和它的相对分子质量，又名人类软骨糖蛋白-39（HCgp-39）[7-8]。人们最早在牛的乳汁分泌物中发现，有研究报道YKL-40在各个正常组织中表达，包括脂肪、肾上腺、骨髓、骨骼、肝、肾、胃肠道、淋巴、神经组织、卵巢等[9]。YKL-40还是一种新型的炎症标志物，但大量的研究表明，YKL-40不仅与急性炎症及慢性炎症标志物有关，还与血管重塑及细胞外基质有关。体内多种细胞可分泌YKL-40如活化的巨噬细胞、中性粒细胞、血管平滑肌细胞、关节炎患者的软骨细胞等。在人的不同炎症组织、巨噬细胞亚群、血管平滑肌细胞、细胞外基质重塑的血管平滑肌细胞中都可发现YKL-40的存在；体外实验中，其诱导巨噬细胞及单核细胞成熟，并由后期分化的巨噬细胞和活化的巨噬细胞分泌[10-11]。

2.2生物学作用

YKL-40生理机制较为复杂，目前研究尚未完全阐明其作用机制。研究发现健康人血浆中YKL-40虽然存在，但浓度较为固定，不受生理活动影响。也有研究表明，YKL-40其生理作用类似于胰岛素样生长因子1（IGF-1）,以一种剂量依赖方式刺激组织细胞如成纤维细胞、滑膜细胞及软骨细胞等人体的连接组织细胞，可与IGF-1发生协同作用[12]。YKL-40还能调节成纤维细胞及滑膜细胞的有丝分裂，这一过程主要是通过磷酸化细胞外调节蛋白激酶（ERK）1、ERK2和蛋白激酶B,激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3Ks）信号通路。

此外，YKL-40还在细胞外基质形成和基质重构中发挥着至关重要的作用。它可以抑制成纤维细胞及软骨细胞中肿瘤坏死因子α及白细胞介素IL-1诱发的p38和SAPK/JNKMAPKS通路[13]，从而减少IL-8及基质金属蛋白酶，这一过程由PI3K调节。

2.3YKL-40与各种疾病

2.3.1YKL-40与恶性肿瘤YKL-40在肿瘤细胞中的生物学功能尚未未完全阐明，但有研究认为YKL-40可能与肿瘤细胞的增殖、分化有关，通过其调节程序性凋亡程序，避免肿瘤细胞程序性死亡，并可刺激血管发生，并对肿瘤周围的成纤维细胞的生长具有促进作用，此外其还可促进细胞外基质的重塑作用[14]。

2.3.2YKL-40与糖尿病YKL-40与糖尿病的关系主要可从肥胖和炎症状态两个方向来看，这两个方向是相辅相成的。Brix等人[15]研究报道，在2型糖尿病患者中，发生蛋白尿的患者较未发生蛋白尿的患者其血清YKL-40的水平显著上升，且随着蛋白尿的增加，YKL-40的浓度也随着增加。而在无蛋白尿的2型糖尿病患者中，YKL-40的水平无特异性变化。在糖尿病患者体内高血糖使糖化终末产物形成增多，而此过程中不断产生氧自由基，自由基的生成增多而发生氧化应激反应，导致低密度脂蛋白氧化，血管内皮细胞受损加剧，进而发生炎症反应。而炎症反应的发生促使大量的单核细胞进入血管壁转化为巨噬细胞，并分泌YKL-40。

2.3.3YKL-40与骨关节炎YKL-40作为一种能够反应关节组织代谢和病理变化的生物标志物能够反应关节软骨的降解破坏程度及关节局部疾病的活动性。临床研究表明，骨关节炎患者血清YKL-40的水平明显升高，症状严重的患者较症状不明显者的YKL-40的水平增高更为明显。也有研究表明，晚期膝关节骨性关节炎患者血清中YKL-40的水平可升高2倍，关节液中YKL-40的水平可为血清中的10倍，研究结果显示关节液及血液中的YKL-40的水平可能反应了膝关节滑膜炎的炎症程度及人类关节软骨的退化程度。YKL-40的水平还可作为评价临床疗效的指标，对治疗骨性关节炎，指导临床用药具有重要意义。研究表明骨关节患者在经关节腔注射给药后，临床症状缓解时，YKL-40的水平较之前显著降低，但疾病复发时，YKL-40的水平又重新升高，研究揭示，YKL-40可能参与关节炎过程中的生理病理反应，反应了局部炎症的活动性。

2.3.4YKL-40与冠心病不稳定心肌梗死患者具有跟炎症相关的斑块，而炎症也加速了动脉粥样硬化的发生发展，特别是加速了不稳定斑块的形成。国外的研究显示YKL-40的水平在急性心肌梗死患者中显著高于稳定性心绞痛患者，但稳定心绞痛患者与对照组相比差异并不显著。而与无心肌梗死的患者相比，曾患心肌梗死的患者其体内YKL-40的水平也显著升高。ZouL等[16]的研究表明缺血心肌较无明显缺血心肌比较YKL-40的表达水平明显升高，说明对于闭塞或狭窄血管的冠心病患者来说，其YKL-40的来源并不是心肌细胞。而研究显示，YKL-40的来源主要是溶解的血栓释放的。Peng等人[17]的研究认为YKL-40的水平升高可加重CAD病变程度，这一结果暗示血浆YKL-40的水平可能是心血管疾病发生和进展的定量指标。

2.3.5YKL-40与肾间质纤维化肾间质纤维化涉及包括炎症、氧化应激、多种细胞因子的作用及信号级联、细胞凋亡、成纤维细胞增殖和活化等多种因素，使间质细胞增殖，胶原等细胞外基质合成增多，降解减少[18-19]。与其他脏器纤维化具有相同特征，YKL-40是否在肾间质纤维化中发挥一定作用，尚无相关报道。我们设计了下面这样一组实验：选择36只5周龄体重相近的雄性SD大鼠，随机分为假手术组（S组），模型组（U组-UU0模型组）、山茱萸（300mg/Kg）干预组（D组）。分别于术后第7天、第14天处死三组中的6只SD大鼠。取肾组织行苏木精-伊红（HE）染色观察肾组织病理改变,Masson染色观察肾间质纤维化程度,免疫组化染色检测TGF-β1、Ⅳ型胶原、YKL-40、IGFBP-3、β-连环蛋白的表达水平。实验结果表明：UUO组大鼠YKL-40在肾小球、肾间质、肾小管上皮细胞胞浆均有阳性表达，U7阳性染色部位平均光密度值较S7组升高，U14阳性染色部位平均光密度值较S14组升高，差异有统计学意义（P＜0.05）；山茱萸干预的D组仍可见肾间质、肾小管上皮细胞浆、肾小球YKL-40的阳性表达，但其较U组同期各个时间点表达显著降低（P＜0.05）；但D7组YKL-40的表达仍高于S7组，差异有统计学意义（P＜0.05），D14组YKL-40的表达高于S14组，差异有统计学意义（P＜0.05）。而假手术组S组肾间质见少量的YKL-40，7d、14d时两组YKL-40的表达量差异无统计学意义（P＞0.05）。其相关分析显示：YKL-40与β-连环蛋白呈显著正相关(r=0.987，p<0.001)；YKL-40与TGF-β1呈显著正相关(r=0.891，p<0.001)；YKL-40与IGFBP-3呈显著正相关(r=0.584，p<0.001)；YKL-40与Ⅳ型胶原呈显著正相关(r=0.919，p<0.001)；故提示YKL-40可能参与了肾间质纤维化的发生发展，为促纤维化因子，其可能的作用机制如下：

YKL-40其生理作用类似于胰岛素样生长因子1（IGF-1）,以一种剂量依赖方式刺激组织细胞如成纤维细胞、滑膜细胞及软骨细胞等人体的连接组织细胞。可与IGF-1发生协同作用。YKL-40还能调节成纤维细胞及滑膜细胞的有丝分裂，这一过程主要是通过磷酸化细胞外调节蛋白激酶（ERK）1、ERK2和蛋白激酶B,激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3Ks）信号通路。YKL-40参与的信号转导通路目前尚未明确，但是细胞质的信号转导通路途径的激活作用提示YKL-40与细胞质膜上的一个或多个信号元件相互作用，研究表明YKL-40的激活是继发于其他反应机制的下游反应。在本次研究中，U组大鼠肾损伤激活β-catenin信号通路，而β-catenin的表达与YKL-40的表达呈正相关。因此，我们推测β-catenin的激活是否激活了下游YKL-40，导致YKL-40在肾损伤大鼠肾间质内表达增加。但YKL-40如何参与wnt信号通路，还需要进一步研究。

综上所述，YKL-40与肾间质纤维化各自的研究均较多，但YKL-40在肾间质纤维化过程中的作用及机制尚未见相关报道，本实验对其可能的作用机制进行了初步探讨，但仍需进一步深入研究，或许可以作为抗肾间质纤维化的作用靶点，延缓肾间质纤维化发生。

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