基于TGF-β1信号通路的抗肾脏纤维化药物研究现状_王雪纯.pdf

收稿日期:2022 06 08作者单位:深圳大学医学部药学院，广东 深圳 518073*通信作者DOI:1014053/j cnki ppcr 202302014综述基于 TGF-1 信号通路的抗肾脏纤维化药物研究现状王雪纯，江建冰*摘要慢性肾脏疾病和肾纤维化是威胁人类健康的重要公共卫生问题之一。转化生长因子-1(Trans-forming growth factor-1，TGF-1)是促进肾脏纤维化和慢性肾脏疾病进展并进入终末期肾脏疾病的重要因子之一。因此，TGF-1 信号通路已成为抗肾脏纤维化研究的热点。本文综述了近 20 年来对肾脏纤维化有抑制作用的 TGF-1 信号通路抑制剂以及通过各种途径影响 TGF-1 信号通路的药物。关键词 TGF-1 信号通路;肾纤维化;抑制剂;小分子药物esearch status of anti-renal fibrosis drugs based on TGF-1 signaling pathwayWang Xuechun，Jiang Jianbing*(School of Pharmaceutical Sciences，Health Science Center，Shenzhen University，Shenzhen 518073，China)*Corresponding author AbstractChronic kidney disease and renal fibrosis are one of the important public health problems threateninghuman health Transforming growth factor-1(TGF-1)is one of the important factors to promote the progress of renalfibrosis and chronic renal diseases and enter the end-stage renal diseases Therefore，the TGF-1 signaling pathway hasbecome a research hotspot in anti-renal fibrosis This article reviews the TGF-1 signaling pathway inhibitors that haveinhibitory effects on renal fibrosis and the drugs that affect the TGF-1 signaling pathway through various pathways inthe past two decadesKey words:TGF-1 signaling pathway;enal fibrosis;Inhibitor;Small molecule drugs0引言慢性肾脏疾病(Chronic kidney disease，CKD)已被公认为全球领先的公共卫生问题，而肾脏纤维化是大多数慢性肾脏疾病的标志。CKD 通过增加心血管疾病的风险增加了全球负担1。目前，慢性肾脏疾病和肾脏纤维化 2 种疾病已经影响了一半的 70 岁以上人口2。肾脏纤维化的特征是成纤维细胞和细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)成分(如胶原蛋白和纤连蛋白)的过度累积，同时有肾小球硬化、肾小管萎缩、肾间质纤维化等现象发生3。这些病理变化最终会发展为终末期肾病(End-stage renaldisease，ESD)。肾脏纤维化是一个较为复杂的病理过程，与多种刺激如毒素、细胞因子、生长因子等的诱导和某些关键信号通路的过度激活有关。促进肾脏纤维化的通路有:转化生长因子-1(Transforming growth factor-1，TGF-1)、肾素-血管紧张素系统(enin-angiotensin system，AS)、Wnt 通路、Notch、核因子-B(Nuclear factor-B，NF-B)等4-5。TGF-1 是一种转化生长因子，是细胞分化、迁移、增殖和基因表达的中枢调节因子，它可以调节细胞增殖、细胞凋亡和自噬等多个生物过程6。近年的研究显示，TGF-1 与肾脏纤维化密切相关。TGF-1 是在大多数慢性肾病中驱动纤维化的重要因素，通过 Smad 依赖或非 Smad 依赖途径使肌成纤维细胞激活，细胞外基质过度产生，进而导致纤维化7-8。因此，本综述通过关注 TGF-1 通路促进肾脏纤维化的机制，总结近年来作用于该信号通路的抗肾脏纤维化药物，探讨药物作用规律，以期寻找更有效的抗肾脏纤维化临床药物。1TGF-信号通路与肾脏纤维化1.1TGF-信号通路概述TGF-是转化生长因子超家族中的一种多功能细胞因子。在哺乳动物中，已经鉴定了 TGF-1、TGF-2 和 TGF-3 3种不同的 TGF-同种型，在这一超家族中除 TGF-外，还有活化素(Activins)、抑制素(Inhibins)、缪勒氏 管 抑 制 物(Mullerian inhibiting substance，MIS)和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic pro-tein，BMP)等9。TGF-由多种细胞分泌，具有广泛的细胞功能，对组织稳态和修复、免疫和炎症反应、细胞外基质沉积、细胞分化和生长具有重要的调节作用。TGF-1 的作用途径包括 Smad 依赖途径和非 Smad 依赖途径。Smad 依赖途径又名经典途径，通过该通路中851实用药物与临床 2023 年第 26 卷第 2 期Practical Pharmacy And Clinical emedies，2023，Vol26，No 2Smad2 和 Smad3 的磷酸化和激活发挥作用(图1)。首先，TGF-1 从潜伏期相关肽(Latency-asso-ciated peptide，LAP)的 TGF-结合蛋白(LatentTGF-binding protein，LTBP)复合物中释放出来10，然后 TGF-1 与细胞表面的 TGF-II 型受体(TGF-type II receptor，T2)结合。随后，募集并激活 I 型受体(T1 或称 Activin receptor-like kinase 5，ALK5)，使 Smad2 和 Smad3 磷酸化。接着，该磷酸化的二聚体与 Smad4 形成复合物并转移至细胞核。该复合物中的 Smad3 在细胞核中结合基因启动子，诱导纤维化因子的转录，包括纤连蛋白(Fibronectin，FN)、-平滑肌肌动蛋白(-SMA)、I 型胶原蛋白(Collegen I)和基质金属蛋白酶组织抑制剂(Tissue inhibitor of matrix metallo-proteinases，TIMPs)等，从而诱导成肌纤维细胞活化和细胞外基质的沉积。另外，Smad3 还可以诱导一些纤维化相关的 micro-NA(miNA)和长链非编码 NA(lncNA)的转录，并间接抑制抗纤维化 miNA 的转录。并且，Smad3 可以通过影响DNA 和组蛋白的表观遗传修饰来增加纤维蛋白原分子的转录11。Smad7 是 Smad2/3 的负调节剂，可抑制纤维化。TGF-1 除了激活 Smad 依赖的级联通路外，还可以通过激活丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-ac-tivated protein kinases，MAPKs)家族中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，进一步调节 Smad 蛋白或其他信号。此外，TGF-1 还可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶 B(Phosphatidylinositol-3-kinases/Protein ki-nase B，PI3K/PKB 或 PI3K/Akt)信号通路，并与Wnt 信号通路和 Notch 信号通路协同作用。图 1TGF-1/Smad 信号通路注:TGF:TGF-1 受体;TGF:TGF-1 受体;P:磷酸基团;Fibronection:纤连蛋白;Collagen-:型胶原蛋白;-SMA:-平滑肌肌动蛋白1.2TGF-1 信号通路在肾脏纤维化中的作用研究表明，TGF-1 信号分子在肾脏纤维化中起到至关重要的作用，肾脏纤维化模型中，TGF-1 表达上调，而 TGF-1 抑制剂可以阻止这种上调。Chung 等12 研究发现，巨噬细胞 TGF-II 缺失可防止严重缺血性肾损伤后肾小管间质纤维化的发展。根据环境、细胞损伤类型和组织的成分等因素，TGF-1 可能在纤维化组织中激活几种不同的途径，包括肾损伤上调 Wnt/-catenin 信号，刺激参与纤维化反应的-连环蛋白靶基因的转录，包括纤连蛋白、纤溶酶原激活物抑制剂-1(Plasmino-gen activator inhibitor-1，PAI-1)、Snail1、基质金属蛋白酶-7(Matrix metalloproteinase-7，MMP-7)和肾素-血管紧张素系统13;TGF-1 还可以刺激 p53磷酸化，促进 p53 与活化的 Smad 相互作用以及随后 p53/Smad3 与靶启动子的结合14;激活表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor，EG-F)，使细胞外调节蛋白激酶(Extracellular regula-ted protein kinases，EK)和信号转导和转录激活因子 3(Signal transducers and activators of tran-scription，STAT3)激活，从而导致多种细胞反应，例如肾脏纤维化11。在 TGF-1/Smad 信号通路中，Smad3 是致病性的，但 Smad2 和 Smad7 是保护性的，它们对于TGF-1 通路介导的肾脏纤维化至关重要，TGF-1/Smad 信号的激活导致细胞外基质沉积以及局部肌成纤维细胞的生成和激活15。此外，有研究表明，骨髓来源的成纤维细胞对肾脏纤维化的发病机制有重要影响，而 Smad3 信号可以激活骨髓来源的成纤维细胞，从而导致肾脏纤维化16。2作用于 TGF-1 经典通路的具有抗肾脏纤维化活性的药物与化合物TGF-1 的 I 型和 II 型受体都是丝氨酸/苏氨酸激酶，一些小分子抑制剂通过作用于 ALK5 的ATP 结合口袋或 TGF2 等方式可以抑制 TGF-1 信号的 Smad 依赖途径，从而减少肾脏纤维化相关蛋白的表达，或减轻上皮-间充质转化(Epithe-lial-mesenchymal transition，EMT)和内皮-间充质转化(Endothelial-to-mesenchymal transition，End-MT)，最终起到抗纤维化的作用。2.1SB-431542SB-431542 是一种 TGF-1 受体的小分子特异性抑制剂，Inman 等17 的研究表明，SB-431542 可以选择性、ATP 竞争性地抑制ALK5。并且，SB-431542 能特异性地阻断 Smad951实用药物与临床 2023 年第 26 卷第 2 期Practical Pharmacy And Clinical emedies，2023，Vol26，No2磷酸化，减弱 TGF-1 诱导的 EMT，减少与纤维化和癌症有关的基因表达18-19。SB-431542 虽然是一种较早发现的高效且专一的 ALK5 抑制剂，但由于其一些不良性质如水溶性差、生物利用度低，目前仍处于研发阶段，尚未应用到临床。并且，它的相关化合物，包括 SB-505124、SB-525334 也处于研发阶段，尚未应用到临床。Dacosta Byfield 等20 的研究表明，化合物 SB-505124 的 ALK5 抑制活性是 SB-431542 的 3 5倍。它也是一种选择性的 ALK4、ALK5 和 ALK7抑制剂，可以抑制下游细胞质信号转导子、Smad2和 Smad3，以及 TGF-1 诱导