糖尿病肾病(DN)是直接威胁糖尿病(DM)患者生命及生活质量的慢性并发症之一，迄今其确切的发病机制尚未完全明了。近年来，越来越多的证据表明转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)在DN的发病机制中占有重要地位，对TGF-β与DN关系的研究有可能为诊治DN提供新的思路。

一、TGF-β及其受体的结构特点

TGF-β家族是TGF-β超家族中的一员，它是由两条12.5kD、以二硫键结合的多肽链组成的二聚体^［1～3］。在人类中，TGF-β有3种同功异构体：TGF-β₁、β₂、β₃，它们的生物学特性基本是相同的，但每种异构体在靶细胞的作用位点不同。TGF-β主要是通过自分泌和旁分泌机制发挥其多功能的调节作用，TGF-β mRNA表达的调控机制可能发生在基因转录及翻译后水平^［4～6］。

细胞膜上至少有3种TGF-β受体(R)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅱ型受体能直接与游离配体结合，是主要的信号转导受体。Ⅰ型受体不能直接与配体结合，其作用类似于一种换能器^［7］。Ⅲ型受体是一种膜固定蛋白，本身没有信号转导作用，它主要是吸引TGF-β滞留于细胞周围环境并将其呈递于其它受体，增加TGF-β与受体的结合力^［8］。

二、TGF-β在糖尿病肾病(DN)发病机制中的中心作用

在DM动物模型中，TGF-β mRNA高表达是长期持续存在的，至肾脏病变晚期，表达才趋于下降^［9～11］。Takashi等应用RT-PCR技术发现，TGF-β₁ mRNA的表达在肾脏各个部位均可测到。TGF-β₁对于维持肾脏结构及功能的自身稳定起重要作用^［3］。

(一)TGF-β在肾小球及外周组织病变中的作用

近年的研究发现，TGF-β mRNA的水平升高似乎与高血糖的程度呈正相关^［12］。在动物实验中，肾脏转染TGF-β₁的cDNA可导致肾小球硬化^［13］。DN的主要病理特征为肾小球基底膜的增厚、肾小球膜基质的扩张和细胞外基质(ECM)的重构。有研究证实^{［14，15］}，高血糖、肾小球内压增高和糖化蛋白均可诱导TGF-β的过形成，后者可通过多种途径引起ECM的重构。TGF-β可以刺激ECM成分，如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ型胶原、纤维连接素、层粘连蛋白的mRNA表达增加，硫酸乙酰肝素(HSPG)的mRNA表达减少，导致HSPG/Ⅳ型胶原的比率相对减低，破坏肾小球滤过膜的电荷屏障及分子屏障。而且，在DN中，与HSPG相关的阴离子结合位点也是减少的，并且与白蛋白尿的排泄呈正相关。Fukui等^［16］研究证实，这些ECM成分mRNA表达的改变先于肾小球基底膜增厚等形态学改变。此外，TGF-β还能提高ECM细胞受体，如细胞粘附蛋白受体的表达，增加ECM的集聚性，通过下调基质蛋白酶的合成，而上调其抑制物合成来阻断基质蛋白降解。肾脏肥大可能与TGF-β₁表达增强和TGF-β Ⅱ型受体有关^{［10，14，17］}。

ECM积聚和成分的改变不仅表现在肾小球，也表现在外周组织中，如肌肉毛细血管基底膜，提示ECM重构可能为DM血管并发症共同的病理标志。有研究发现，DM患者主动脉的糖胺聚糖(特别是硫酸肝素/硫酸皮肤素的比率)分布发生改变。冠状动脉肌层的酸性糖胺聚糖(主要是硫酸肝素)减少50%。管壁ECM的改变可能是伴白蛋白尿的DN患者血管通透性增高的原因之一^［14］。

除TGF-β外，尚有其它生长因子参与DN的ECM重构，如血小板源性生长因子(PDGF)、原纤维细胞生长因子(bFGF)、肿瘤坏死因子(TNF)、白介素-1(IL-1)。有人将TGF-β₁或者PDGF基因导入肾脏，均可诱导肾小球的硬化。Throckmorton将肾小球系膜细胞置于高糖或终末期糖化产物(AGEs)培养液中，可以引起PDGF介导的Ⅲ型胶原产生增加，用TGF-β₁抗体可以阻断这种反应，提示TGF-β是PDGF诱导基质生成的重要调节因子。因此有人认为TGF-β过形成或活性增高是DM患者肾性肥大及ECM积聚的最终的共同调节因子^［14］。

(二)TGF-β在肾小管及间质病变中作用^［18］

在人类DN中，肾间质纤维化与肾小球系膜的扩张、肾小球滤过率(GFR)下降及蛋白尿的增加有很强的相关性，肾间质纤维化的程度与肾功能异常有相关性。在体外实验中，高糖可以刺激肾脏近曲小管细胞合成胶原和TGF-β基因转录；在体内，DN与肾小管基膜增厚相关，而且，肾小管基膜增厚的程度与DN患者肾小球系膜扩张是密切相关的。

Gilbert等^［18］应用原位杂交技术显示，DM鼠的肾小管内皮细胞及周围间质细胞中弥漫性的TGF-β₁及Ⅳ型胶原mR NA表达增加，而且，在局部肾小管扩张部位尤其显著。在DM鼠中，小管间质的主要组织学异常便表现为肾小管的扩张。以上基因表达的改变与其相应的免疫组化改变是一致的。在为期6个月的研究中，TGF-β₁和Ⅳ型胶原mRNA的过表达持续存在，提示以上基因转录的改变不是实验性DM所诱发的肾脏肥大的急性期表现，而有可能参与DN的发病机制。他们还发现，应用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)-Ramipril可以显著抑制TGF-β和Ⅳ型胶原mRNA的过表达，改善肾小管间质的结构与功能异常，这可能是ACEI类药物治疗DN的另一项机制。

(三)TGF-β在DN发病机制中的地位

1.TGF-β可能为DN发病机制的最后共同通路^［10］：在高血糖状态下，有多种生化异常及微循环障碍共同参与DN的发生发展，包括蛋白激酶C(PKC)的激活、蛋白非酶糖化作用、氧化应激、肾素-血管紧张素系统活性增加等，它们可通过各种途径参与TGF-β的调节，导致ECM积聚及肾小球硬化。其中高血糖、血管紧张素Ⅱ、非酶糖化产物、NO以及血栓调节素对TGF-β的作用与PKC的活性密切相关，即它们是通过或者部分通过PKC来调节TGF-β。PKC诱导TGF-β mRNA的过表达或者活性增加的机制尚未完全明了，可能与其增加TGF-β的合成与分泌、促进隐性TGF-β的激活有关。有人证明PKC能够诱导组织型纤维蛋白溶解酶原(tPA)的产生，后者被激活后可促进隐性TGF-β转化为活性TGF-β。

(1)非酶糖化产物与TGF-β：Ziyadeh等^［15］研究证实，在正常血糖条件下，糖化白蛋白(GA)能够增加Ⅱ型TGF-β受体mRNA的表达。由于TGF-β主要是通过自分泌的正反馈形式起作用，所以认为GA刺激Ⅱ型TGF-β受体的表达是通过直接作用的方式。应用抗GA抗体或抗TGF-β抗体均可改善DN的病理变化。GA刺激TGF-β表达的机制可能包括：①白蛋白糖化后带较多的负电荷，可以吸引TGF-β₁滞留在细胞周围。②GA具有糖蛋白样特性，可能有类似于Ⅲ型TGF-β受体的作用。③GA通过占领或调节低亲和力的TGF-β受体，以阻断TGF-β介导的生物作用的终止。此外，GA亦可通过非TGF-β途径起作用。抗TGF-β抗体能够显著减少，但不能完全阻断GA诱导的纤维连接素的合成支持这一论点。在体外或体内实验中，终末期糖化产物(AGEs)均可刺激TGF-β mRNA的表达，应用AGEs抑制剂氨胍可部分阻断这种反应^{［10，14］}。

(2)血管紧张素Ⅱ与TGF-β：目前已经确认，肾素-血管紧张素系统(RAS)活性增高对DN的发生发展有重要作用。免疫组化研究发现^{［19～21］}，在DM动物模型中，肾脏血管紧张素转化酶的总活性减低，但在肾小球中，其染色明显增强。肾素-血管紧张素系统不仅对调节肾脏血流动力学起重要作用，而且对肾小球的生长和硬化有一定作用。血管紧张素Ⅱ可以诱导多种肾脏细胞的蛋白合成，而对细胞增殖没有影响。Kagami等^［21］证实，血管紧张素Ⅱ的这种活性是由TGF-β₁介导的。血管紧张素Ⅱ能够以时间及剂量依赖性方式刺激TGF-β₁及其质mRNA的表达和蛋白质的合成。依据有：①血管紧张素Ⅱ诱导TGF-β生成的水平恰好是它刺激基质蛋白合成的水平，而且基质mRNA的增加较TGF-β mRNA的增加有所延迟。②血管紧张素Ⅱ的竞争性抑制剂——saralasia或者抗TGF-β抗体均可阻断这种反应。③血管紧张素Ⅱ能够激活隐性TGF-β。有人证实^［22］，在此反应中，TGF-β是通过PKC第二信使通道的激活起作用的。ACEI可能是部分通过阻断TGF-β的合成以起到对肾的保护作用^［21］，这与Richard等的研究结果不谋而合。

(3)NO与TGF-β^［22］：目前NO在DN发病机制中的作用尚有争议。有人认为NO的产生增加或者活性增高与DM性肾小球高滤过状态及血管损害有关。但也有人报道，发生DM后，NO依赖性血管舒张功能的损害广泛存在，应用自由基清除剂及其它抗氧化治疗可以恢复血管舒张功能，提示NO的减少与氧化应激有密切的联系。而且，在DM鼠的肾脏中，NO的产生及稳定性均进行性下降，NO依赖性cGMP的产生减少，说明NO具有肾脏保护作用。以往有研究证明，DM鼠的肾小球NO合成减少或活性减低是肾脏基质蛋白合成增加的一种标志。Patricia等研究证实，NO能够显著抑制高糖所诱导的TGF-β₁ mRNA的表达及其生物活性，从而抑制胶原的合成。他还发现，NO是通过自分泌及旁分泌的形式起作用，而且至少部分作用与抑制PKC的活性有关。

(4)血栓调节素(TX)与TGF-β^［13］：TX作为一种促血小板聚集剂和血管收缩因子，被认为有可能参与DN及其它肾脏病变的发生。有证据表明，TX能直接作用于肾小球系膜细胞的相应受体，激活PKC，刺激纤维连接素的合成。Rebecca发现，TGF-β亦是其中重要的调节因子。PKC被激活后首先刺激TGF-β的活性增高，后者再以自分泌而非PKC依赖性方式刺激纤维连接素的合<