輸尿管阻塞是阻塞性腎病中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一，其中腫瘤、結(jié)石等導(dǎo)致的急性輸尿管梗阻是腎后性急性腎損傷的常見(jiàn)病因，如果梗阻不能及時(shí)解除，將會(huì)向慢性化進(jìn)展，最終造成梗阻側(cè)腎功能完全喪失。如何預(yù)防阻塞性腎病的發(fā)展并且?guī)椭肮Ｗ杞獬蟮膿p傷腎臟”可逆性的完全恢復(fù)，而不向慢性化演變，仍是臨床實(shí)踐中的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

細(xì)胞焦亡屬于程序性細(xì)胞死亡，表現(xiàn)為細(xì)胞膜失去完整性，導(dǎo)致膜內(nèi)外滲透壓差失衡而最終引起細(xì)胞膜破裂和細(xì)胞內(nèi)容物的釋放。前期研究發(fā)現(xiàn)GSDMD和GSDME是介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵分子，最近研究發(fā)現(xiàn)Caspase-3介導(dǎo)的GSDME剪切也能夠誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，這同樣是不依賴炎癥小體的，這種細(xì)胞焦亡又被稱作次級(jí)壞死通路。

2021年3月，福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腎內(nèi)科許艷芳研究團(tuán)隊(duì)在Cell death & Differentiation發(fā)表了題為“GSDME-mediated pyroptosis promotes inflammation and fibrosis in obstructive nephropathy”的文章。該研究采用集萃藥康Casp3-flox（B6/JGpt-Casp3em1Cflox/Gpt）小鼠，報(bào)道了輸尿管梗阻引起的腎小管損傷的主要原因是TNFα/Casp3/GSDME介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡反應(yīng)，該作用會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致腎積水、炎癥反應(yīng)和腎纖維化的發(fā)展。這種新型分子機(jī)制也為梗阻性腎病的治療提供有價(jià)值的治療見(jiàn)解。

正文

1、阻塞的腎臟中Casp3和Gsdme均被激活，敲除Gsdme可改善輸尿管梗阻引起的腎盂積水和纖維化

研究者重點(diǎn)研究了Casp3-GSDME介導(dǎo)的焦亡途徑，他們發(fā)現(xiàn)UUO（單側(cè)輸尿管梗阻）模型中阻塞腎臟中Casp3和GSDME的表達(dá)被激活。之后檢測(cè)了Gsdme缺乏對(duì)UUO誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞死亡和病理改變的影響，發(fā)現(xiàn)GSDME介導(dǎo)的焦亡參與了輸尿管梗阻引起的腎積水、間質(zhì)腎小管損傷和纖維化的進(jìn)展。

圖1. Gsdme缺乏可減輕UUO模型中的腎小管損傷、腎盂積水和纖維生成

2、Casp3/GSDME介導(dǎo)的腎小管焦亡與梗阻性腎病的進(jìn)展有關(guān)

為了進(jìn)一步確定Casp3/GSDME介導(dǎo)的腎小管細(xì)胞或造血細(xì)胞焦亡是否有助于阻塞性腎病的腎纖維化，研究者將Casp3fl/fl小鼠與Ksp-Cre和vav-cre分別交配得到RTCs（腎小管細(xì)胞）特異性和造血細(xì)胞特異性敲除Casp3小鼠，通過(guò)對(duì)兩種小鼠的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不是浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞導(dǎo)致RTCs細(xì)胞的焦亡，而是Casp3/GSDME介導(dǎo)的RTCs細(xì)胞的焦亡，是主要導(dǎo)致輸尿管梗阻引起腎損傷和纖維化的進(jìn)展。

圖2. 腎小管Casp3特異性缺失的UUO小鼠中，腎小管損傷和纖維生成減少，但在造血細(xì)胞中沒(méi)有減少

3、小管細(xì)胞焦亡促進(jìn)HMGB1分泌和巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞募集，焦亡小管細(xì)胞釋放的HMGB1促進(jìn)了梗阻性腎病的進(jìn)展

HMGB1是一種核蛋白，一旦從受損或壞死的細(xì)胞中釋放出來(lái)，就會(huì)充當(dāng)DAMP（Danger-associated molecular pattern）。細(xì)胞外HMGB1誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生和釋放促炎細(xì)胞因子和趨化因子。研究表明焦亡小管細(xì)胞死亡釋放的HMGB1觸發(fā)了炎癥反應(yīng)，從而驅(qū)動(dòng)了UUO后纖維化的進(jìn)展。

圖3. 在R-UUO（Reversible unilateral ureteral obstruction，可逆性單側(cè)輸尿管梗阻）模型中，腎小管細(xì)胞中，特異性缺失的Hmgb1減少了纖維化進(jìn)展和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)

結(jié)論

研究表明，GSDME的表達(dá)水平?jīng)Q定了Casp3激活細(xì)胞的死亡類型。GSDME高表達(dá)時(shí)，細(xì)胞在“凋亡刺激”下發(fā)生焦亡，如TNFα途徑。研究者發(fā)現(xiàn)，梗阻發(fā)生時(shí)，腎小管上皮細(xì)胞的DSDME表達(dá)升高，并且被Caspase3激活和剪切，GSDME的N端將會(huì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上打孔，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。由TNFα/Casp3/GSDME介導(dǎo)的死亡小管細(xì)胞釋放的HMGB1驅(qū)動(dòng)免疫細(xì)胞的招募和激活，從而促進(jìn)阻塞性腎病的進(jìn)展。如果突變GSDME的功能位點(diǎn)，就能阻斷腎小管上皮細(xì)胞的焦亡，所以，干預(yù)GSDME的功能位點(diǎn)，阻斷GSDME執(zhí)行細(xì)胞焦亡的功能，可能是未來(lái)治療梗阻性腎病的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

綜上，該研究闡明了輸尿管梗阻所致腎病的重要機(jī)制。輸尿管梗阻后，TNFα/Casp3/GSDME信號(hào)介導(dǎo)腎小管焦亡，觸發(fā)HMGB1的釋放和炎癥小體的激活，最終導(dǎo)致腎小管丟失，發(fā)展為腎積水和腎纖維化。針對(duì)Casp3/GSDME介導(dǎo)的焦亡的治療策略可能被證明對(duì)進(jìn)行性梗阻性腎病有用。這種新型分子機(jī)制也為梗阻性腎病的治療提供有價(jià)值的治療見(jiàn)解。