评述肾小管上皮细胞紧密连接在急性肾损伤中的作用及研究进展

急性肾损伤(Acute Kidney injury, AKI)是肾小球滤过率(Glomerular Filtration Rate, GFR)迅速下降或排尿量减少为特征的临床综合征，具有较高的发病率和死亡率。在重症病房，约有50%的患者发生AKI，甚至发展成慢性肾脏病，明显的增加了住院患者的住院时间，增加医疗成本，成为一项重大的医疗卫生挑战[1]。AKI的病理生理机制复杂，且缺乏有效的靶向药物，因此进一步探索AKI新型的治疗靶点，对于预防、延缓AKI的发生发展具有重大的意义。

紧密连接(Tight Junctions, TJs)是锚定相邻肾小管上皮细胞 (Tubular Epithelial Cells, TECs)的主要结构之一，维持TECs的完整性。TJs的破坏可导致GFR下降和尿量的减少[2]。许多研究表明，AKI的发生与TJ蛋白的异常表达相关。然而通过各种不同的干预方式恢复TJ蛋白的表达，可改善AKI的肾功能。因此，对TJs 的深入探索，阐明TJs在AKI的发病机制，对于AKI新型的靶向药物的研发具有重要的指导价值。基于TJs在肾脏中的生物学功能和分布的特点，作者系统地阐述了TJs在AKI发病机制中的作用，并探讨了TJs可能作为AKI潜在的治疗靶点。

一、TJs在肾脏中的生物学功能和分布

TJs位于TECs的顶端膜，调节细胞的通透性和细胞的极性，维持细胞屏障的完整性，起“栅栏”和“屏障”作用。TJs主要由claudin家族、Junctional Adhesion Molecules(JAMs) 、TAMP（tricellulin、occludin和marvelD3）家族和闭锁小带蛋白构成（图1），其结构的完整性和屏障功能不仅依赖于TJ蛋白囊泡的转运，还依赖于肌动蛋白细骨架产生的机械力。通过胞吐作用，新生成的TJ蛋白被转运至细胞表面；通过胞吞作用，成熟的TJ蛋白被吞噬到细胞质中，两者共同作用，维持TJs 结构的完整性与屏障功能[3]。此外，NM-II A/B在肾脏中大量表达，在维持肾小管TJs的完整性中起重要作用。通过下调或敲除NM-II A/B, TJ结构和功能受损，导致肾功能障碍[4]。敲除小鼠肾脏的NM-IIA发现足细胞粘连，近端小管扩张，而敲除NM-IIA/B，TECs的形态发生改变、小管损伤和肾功能衰竭。在肾单位的分布中，TJ蛋白也表现出了节段性差异（图2）。

图1. 肾小管上皮细胞中TJs的结构特征

（图源：Wei Wei et al., Journal of cellular physiology, 2023)

图2. TJ蛋白在肾单位的分布特征

（图源：Wei Wei et al., Journal of cellular physiology, 2023)

二、TJs和AKI

TJs在维持肾小管完整性和功能起着关键作用。在各种类型的AKI中，均可观察到TJ结构紊乱和TJ蛋白表达的改变。

在缺血再灌注AKI（Ischemia Reperfusion AKI，IR-AKI），TJ蛋白在TECs的表达也发生显著变化。与健康小鼠或正常细胞相比较，ZO-1、occludin、claudin-1、claudin-2、claudin-3、claudin-7、claudin-8、claudin-10、claudin-16、claudin-17和claudin-19的蛋白和基因表达水平发生不同程度的改变，导致肾功能障碍和TJ结构的破坏。同样，在临床的相关研究中也有类似的发现。在肾移植诱导缺血再灌注AKI患者中发现， ZO-1表达明显下调，近端小管TJs完整性受损，导致滤液回漏。以上的数据揭示了TJs异常的表达与IR-AKI密切相关，然而TJs的紊乱与AKI的因果关系尚未明确。

在脓毒症AKI（sepsis-induced AKI，S-AKI）中，ZO-1、occludin、claudin-2、JAM-3的蛋白和mRNA的表达发生不同程度的改变，导致上皮细胞通透性和极性改变、滤液回漏，破坏TJ的完整性，增加粒细胞的粘附。另外，S-AKI通过RhoT1/SMAD-4/JAM-3途径介导TJ破坏，改变上皮通透性。然而，TLR4的敲除，恢复了claudin-2的表达。因此，作者提出了TJs蛋白的改变可能与炎症反应有关。

与其他类型的AKI相似，在肾毒性AKI也与TJ结构的破坏和异常表达有关。肾毒性药物破坏了单层细胞的完整性，导致TJ蛋白的定位发生改变[5]。另外，肾毒性药物可损伤线粒体结构和直接改变TECs的通透性，抑制TJ蛋白的表达，且抑制程度与氧自由基和炎症因子成正相关[6]。

除了上述的AKI类型，其他病因的AKI也可引起TJ改变。如在短期氧化应激暴露诱导的AKI、单侧输尿管阻塞诱导的AKI、烧伤相关的AKI、高氧诱导的新生儿AKI、坏死性肠炎诱导的AKI中，均发现TJ蛋白表达的改变、结构的破坏和功能的异常，揭示了TJ的改变和AKI的发生或许与炎症因子、细胞因子和氧自由基相关。

有研究表明，除了肾脏的TJ损伤外，AKI可能与心、肝、脑、肺等远端器官的TJ损伤有关[7]。在IR-AKI中，脑微血管内皮细胞的TJ蛋白（claudin-5、occludin）和肺泡上皮细胞的TJ蛋白（claudin-4、claudin-18和JAM-1）的表达发生明显改变，这或许是由于AKI期间产生的毒素或促炎因子越过血脑屏障/肺泡-血液屏障导致的远端器官TJ结构的破坏和功能的障碍所致的。这些研究提示了AKI的发生可能与远端器官TJ的损伤密切相关。

三、TJ蛋白是潜在的治疗靶点

在S-AKI模型中，通过消退素D1、右美托咪定、盐酸戊乙奎醚等药物干预，减轻了肾组织的炎症，显著上调了TJ蛋白（ZO-1、occludin、claudin-4）的表达，恢复细胞极性，改善了肾功能的障碍。此外，在S-AKI重症患者中，通过树脂吸附去除循环炎症介质后，ZO-1的表达明显恢复，缓解了TECs的损伤[8]。在IR-AKI模型中，通过Src激酶抑制剂和EZH2抑制剂的干预，改善了肾功能和病理损害，减轻了TECs的凋亡，缓解了TECs中TJ蛋白（ZO-1、claudin-1和claudin-4）的下调。在肾毒性药物诱导AKI中，GF-4592、姜黄素、BP121、福辛普利和替米沙坦的预处理，通过减少氧化应激和炎症反应，进而修复管状结构的完整性，改善TJ蛋白（ZO-1、occludin、claudin-1和claudin-2）的表达。上述干预措施对TJ结构和肾损伤的保护作用可能与炎症和氧化应激有关，但其具体机制尚不完全清楚。然而，AKI中TJ蛋白的变化趋势也并非一致，在一些研究中TJ蛋白的表达为上升趋势，有些则为下调的趋势。因此，在AKI中TJ蛋白的调控机制和时空差异有待进一步研究。

四、总结和展望

综上所述，肾小管上皮细胞TJ结构破坏和TJ蛋白表达异常可能AKI密切相关。越来越多的证据表明TJ的损伤可能参与了AKI的发病机制，但具体的发病机制尚未明确。此外，在AKI的背景下，远端器官(如心、肝、脑和肺)的TJ结构的破坏揭示了肾脏和其他器官之间存在交互作用。各种对肾功能具有保护作用的药物或干预方式，对TJ结构和TJ蛋白表达异常同样具有修复作用。近年来，TJs作为潜在的AKI治疗靶点已成为研究热点。未来需要更多研究深入阐明AKI中TJ蛋白与上下游信号分子之间的动态调控和交互作用机制，为未来的临床应用提供依据。