炎癥協同脂質誘導內質網應激致腎小球系膜細胞損害的分子機制解析一、引言1.1研究背景與意義腎臟作為人體重要的排泄和內分泌器官，對維持機體內環境穩定起著關鍵作用。腎小球系膜細胞（GlomerularMesangialCells，GMCs）是腎小球的重要組成部分，在維持腎小球結構穩定、調節腎小球血流動力學以及參與免疫反應等方面發揮著不可或缺的作用。GMCs填充于毛細血管袢之間，為毛細血管提供支持，維持其正常位置，還可通過自身的收縮作用調節入球小動脈和出球動脈的收縮，進而影響毛細血管袢的內壓和濾過率。當受到炎癥和脂質誘導內質網應激（ERstress）時，這些細胞會受到嚴重損害。炎癥在腎臟疾病的發生發展中扮演著重要角色，如腎炎、腎小球腎炎、腎病綜合征等常見腎臟疾病均與炎癥密切相關。在炎癥狀態下，系膜細胞受到炎性因子如白細胞介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等的刺激，會釋放各種介質，參與血管形成和細胞凋亡等過程。其中，IL-1β、TNF-α等炎癥介質可誘導系膜細胞產生氧化應激，激活NADPH氧化酶，促使活性氧（ROS）生成增加。過多的ROS會攻擊細胞膜上的脂質，引發膜脂質過氧化物損傷，同時也會導致蛋白質氧化，破壞細胞的正常結構和功能，最終引起細胞死亡。內質網應激（ERS）是一種內源性應激反應，當內質網跨膜蛋白功能障礙時，會引發一系列生化信號反應。其主要特點是導致細胞內內質網（ER）膜糖基化、折疊和質量控制失調，使得大量未能正確折疊的蛋白質在內質網腔內聚集，從而激活未折疊蛋白反應（UPR）機制。ERS會使細胞內Ca2?濃度升高，打破細胞內環境的平衡，進一步引發細胞凋亡和增強細胞損傷。同時，ERS還會促使活性氧釋放，加劇氧化應激，激活相關信號通路，這些變化對系膜細胞的正常功能造成嚴重威脅，也是引起系膜細胞損傷的重要機制之一。在實際的腎臟疾病進程中，炎癥和脂質誘導的內質網應激往往共同存在，且相互作用，形成一種互補和加劇的效應，導致系膜細胞受到更加嚴重的損害。炎癥會促使內質網產生大量未折疊蛋白及錯誤折疊蛋白，從而激活內質網應激通路；而內質網應激的激活又會反過來加強炎癥反應，促進細胞凋亡，形成惡性循環。深入探究炎癥加重脂質誘導內質網應激致人腎小球系膜細胞損害的分子機制，不僅有助于我們從分子層面理解腎臟疾病的發病機制，為早期診斷提供理論依據，還能為開發針對腎臟疾病的新型治療策略和藥物靶點提供重要線索，具有重要的理論意義和臨床應用價值。1.2國內外研究現狀近年來，國內外學者圍繞炎癥、脂質誘導內質網應激致人腎小球系膜細胞損害的機制開展了廣泛研究。在炎癥方面，大量研究揭示了炎癥在腎小球系膜細胞損傷中的關鍵作用。如國外學者[學者姓名1]通過對多種腎臟疾病模型的研究發現，炎癥狀態下，系膜細胞受到炎性因子如白細胞介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等的刺激，會釋放各種介質，參與血管形成和細胞凋亡等過程。國內學者[學者姓名2]也通過臨床研究證實，在腎炎、腎小球腎炎、腎病綜合征等常見腎臟疾病患者體內，炎癥介質水平顯著升高，與系膜細胞損傷程度密切相關。內質網應激作為細胞內的一種重要應激反應，在腎小球系膜細胞損傷中的作用也逐漸受到關注。國外研究[研究文獻1]表明，當內質網跨膜蛋白功能障礙時，會引發內質網應激，導致細胞內內質網（ER）膜糖基化、折疊和質量控制失調，使得大量未能正確折疊的蛋白質在內質網腔內聚集，激活未折疊蛋白反應（UPR）機制，進而引起細胞凋亡和增強細胞損傷。國內研究[研究文獻2]也發現，在腎臟疾病中，內質網應激相關分子的表達明顯上調，提示內質網應激參與了腎臟疾病的發生發展。在炎癥與內質網應激的相互作用方面，已有研究初步揭示了兩者之間存在復雜的相互關系。國外有研究指出，炎癥會促使內質網產生大量未折疊蛋白及錯誤折疊蛋白，從而激活內質網應激通路；而內質網應激的激活又會反過來加強炎癥反應，促進細胞凋亡，形成惡性循環。國內學者[學者姓名3]通過體外實驗發現，在炎癥和內質網應激共同作用下，系膜細胞的損傷程度明顯加重，進一步證實了兩者的協同效應。然而，目前對于炎癥加重脂質誘導內質網應激致人腎小球系膜細胞損害的分子機制仍存在諸多不足。雖然已知炎癥和內質網應激在系膜細胞損傷中發揮重要作用，但兩者相互作用的具體分子靶點和信號通路尚未完全明確。例如，炎癥如何精確調控內質網應激相關基因的表達，內質網應激又如何影響炎癥相關信號通路的激活，這些問題仍有待深入研究。此外，現有的研究多集中在單一因素對系膜細胞的影響，對于炎癥、脂質誘導內質網應激以及其他相關因素在系膜細胞損傷中的綜合作用研究較少，缺乏系統性和全面性。本研究將在前人研究的基礎上，深入探討炎癥加重脂質誘導內質網應激致人腎小球系膜細胞損害的分子機制，通過對相關分子靶點和信號通路的研究，彌補現有研究的不足，為腎臟疾病的防治提供新的理論依據和治療靶點。1.3研究目的與方法本研究旨在深入揭示炎癥加重脂質誘導內質網應激致人腎小球系膜細胞損害的分子機制，具體研究目的如下：明確炎癥與脂質誘導內質網應激在腎小球系膜細胞損害中的單獨作用及相互關系，分析炎癥狀態下，脂質誘導內質網應激相關指標的變化情況，以及內質網應激激活后對炎癥反應的影響。探究炎癥加重脂質誘導內質網應激致人腎小球系膜細胞損害的關鍵分子靶點和信號通路，找出在這一過程中起關鍵調控作用的分子，以及它們所參與的信號傳導途徑。為腎臟疾病的防治提供新的理論依據和治療靶點，基于研究結果，為開發針對腎臟疾病的新型治療策略和藥物提供理論支持。為實現上述研究目的，本研究將采用以下研究方法：細胞實驗：培養人腎小球系膜細胞，設置對照組、脂質誘導組、炎癥刺激組以及脂質誘導聯合炎癥刺激組。通過不同的處理方式，模擬體內炎癥和脂質誘導內質網應激的環境，觀察系膜細胞的形態、增殖、凋亡等生物學行為變化。分子生物學檢測：運用實時熒光定量PCR（qPCR）技術檢測內質網應激相關基因（如GRP78、PERK等）、炎癥相關基因（如IL-1β、TNF-α等）的表達水平；采用蛋白質免疫印跡（Westernblotting）技術檢測相關蛋白的表達變化；利用酶聯免疫吸附測定（ELISA）法檢測細胞培養上清中炎癥因子的含量。免疫熒光染色：通過免疫熒光染色觀察內質網應激相關蛋白和炎癥相關蛋白在細胞內的定位和表達情況，直觀地展示這些蛋白在細胞中的分布變化。數據分析：運用統計學軟件對實驗數據進行分析，采用方差分析、t檢驗等方法比較不同組之間的數據差異，確定各因素對腎小球系膜細胞損害的影響，以P<0.05作為差異具有統計學意義的標準。二、相關理論基礎2.1腎小球系膜細胞概述腎小球系膜細胞（GlomerularMesangialCells，GMCs）是腎小球的重要組成部分，在維持腎臟正常生理功能中發揮著關鍵作用。從結構上看，GMCs位于腎小球毛細血管袢之間，呈星狀或多角形，細胞體積較大，具有多個突起。這些突起相互連接，形成了一個網狀結構，填充于毛細血管之間，為毛細血管提供了穩定的支撐，確保其在腎小球內的正常位置，維持腎小球的整體結構穩定。同時，GMCs的突起還深入到毛細血管內皮細胞及基底膜內，與周圍組織緊密相連，這種緊密的結構聯系使得GMCs能夠更好地與其他細胞進行物質交換和信號傳遞。在功能方面，GMCs具有多種重要功能。首先，它具有收縮功能，入球小動脈和出球動脈的收縮受到系膜細胞的調節。當機體需要調節腎小球的濾過率時，GMCs可通過自身的收縮或舒張，改變入球小動脈和出球動脈的管徑，進而影響毛細血管袢的內壓，實現對腎小球濾過率的精確調控，確保腎臟對體內代謝廢物和多余水分的有效清除，維持機體內環境的穩定。其次，GMCs具有分泌功能，能夠分泌多種生物活性物質，如系膜基質、細胞因子、生長因子等。系膜基質是一種無定形的類基底膜物質，充滿于系膜細胞之間，為腎小球毛細血管提供了物理支撐，同時也參與了腎小球內大分子物質的運輸和代謝。細胞因子和生長因子如轉化生長因子-β（TGF-β）、血小板衍生生長因子（PDGF）等，在腎臟的生長、發育、修復以及免疫調節等過程中發揮著重要作用。例如，TGF-β能夠調節細胞的增殖、分化和凋亡，在腎臟疾病的發生發展中，TGF-β的異常表達會導致系膜細胞的過度增殖和細胞外基質的過度沉積，進而引起腎小球硬化和腎功能損傷。再者，GMCs具有吞噬和清除功能，能夠吞噬和清除沉積在腎小球內的免疫復合物、大分子物質以及細胞碎片等。這一功能對于維持腎小球的清潔和正常功能至關重要，能夠有效防止這些物質在腎小球內的堆積，避免引發炎癥反應和免疫損傷，保護腎臟免受病原體和有害物質的侵害。此外，GMCs還參與了腎臟的免疫反應，作為腎臟固有免疫細胞的一種，GMCs能夠識別病原體相關分子模式（PAMPs）和損傷相關分子模式（DAMPs），激活相關信號通路，釋放炎癥介質，啟動免疫應答。在炎癥狀態下，GMCs會被激活，分泌大量的炎性因子，如白細胞介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等，這些炎性因子會進一步招募和激活免疫細胞，加重炎癥反應，對腎小球系膜細胞和腎臟組織造成損傷。2.2炎癥相關理論2.2.1炎癥的概念與發生機制炎癥是機體對各種損傷因子（如物理、化學、生物病原體等）所產生的一種復雜的防御反應，它涉及機體免疫系統、血管系統以及多種細胞類型的相互作用。從本質上講，炎癥是機體試圖清除損傷因子、修復受損組織的一種重要生理過程，在正常情況下，它對維持機體的內環境穩定和健康起著積極的保護作用。然而，當炎癥反應過度或持續時間過長時，也可能對機體造成損害，引發一系列病理變化和疾病。炎癥的引發因素多種多樣。感染性因素是最為常見的引發炎癥的原因之一，包括細菌、病毒、支原體、寄生蟲等病原體的入侵。當這些病原體突破機體的第一道防線（如皮膚、黏膜等）后，會被機體的免疫細胞識別，免疫細胞隨即釋放出多種細胞因子和趨化因子，引發炎癥反應。例如，細菌感染時，巨噬細胞會吞噬細菌，并釋放白細胞介素-1（IL-1）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎性因子，這些因子會激活其他免疫細胞，引發炎癥級聯反應。物理性因素如高溫、低溫、機械性損傷、紫外線等也能導致炎癥的發生。當皮膚受到高溫燙傷時，局部組織細胞受損，細胞膜破裂，細胞內的物質釋放出來，這些物質會刺激周圍的神經末梢，引發疼痛信號，同時也會吸引免疫細胞聚集到受損部位，啟動炎癥反應。化學性因素包括外源性化學物質（如強酸、強堿、藥物等）和內源性化學物質（如尿酸、尿素等代謝產物）。外源性化學物質直接接觸組織時，會破壞細胞的結構和功能，引發炎癥；內源性化學物質在體內代謝異常時，會在組織中堆積，刺激組織細胞，導致炎癥的產生。例如，某些藥物過敏反應就是由于藥物作為抗原，引發機體的免疫反應，產生炎癥介質，導致炎癥的發生。炎癥在體內的發生發展過程是一個復雜而有序的過程，主要包括以下幾個階段：首先是血管反應階段，當組織受到損傷因子刺激后，局部血管會迅速擴張，血流加快，導致局部組織充血，這是炎癥早期的重要特征，表現為局部皮膚發紅、溫度升高。隨后，血管通透性增加，血漿蛋白和液體滲出到組織間隙，引起局部組織腫脹，這一過程主要是由于炎癥介質（如組胺、緩激肽等）的作用，它們能夠使血管內皮細胞收縮，間隙增大，從而導致血漿成分滲出。接著是細胞滲出階段，白細胞等免疫細胞會從血管內遷移到組織間隙，聚集在損傷部位。這一過程受到趨化因子的調控，趨化因子是一類能夠吸引白細胞定向移動的化學物質，它們由受損組織細胞和免疫細胞分泌，白細胞表面有相應的趨化因子受體，通過與趨化因子結合，白細胞能夠沿著濃度梯度向損傷部位遷移。到達損傷部位的白細胞會發揮吞噬作用，吞噬和清除病原體、異物以及壞死組織碎片等，同時還會釋放多種酶類和炎性介質，進一步增強炎癥反應。在炎癥后期，會進入組織修復階段，機體開始進行組織修復和再生。成纖維細胞會增生，合成和分泌膠原蛋白等細胞外基質，填補受損組織的缺損，形成瘢痕組織，同時新生的血管也會逐漸長入，為組織修復提供營養支持。如果炎癥較輕，組織損傷較小，修復過程可能較為順利，組織能夠恢復正常結構和功能；但如果炎癥嚴重，組織損傷較大，修復過程可能會受到影響，導致組織纖維化、器官功能障礙等不良后果。在機體防御方面，炎癥是一道重要的防線。它能夠迅速動員免疫細胞和免疫分子，對病原體進行攻擊和清除，防止病原體的進一步擴散和感染。例如，在細菌感染時，炎癥反應能夠使白細胞迅速聚集到感染部位，吞噬和殺滅細菌，同時釋放的炎性介質還能夠激活補體系統，增強免疫防御能力。此外，炎癥還能夠促進組織修復和再生，使受損組織盡快恢復正常功能。然而，在病理狀態下，炎癥也可能帶來負面影響。當炎癥反應過度或持續時間過長時，會導致組織損傷和器官功能障礙。例如，在慢性炎癥過程中，持續的炎癥刺激會使組織細胞反復受損，成纖維細胞過度增生，導致組織纖維化，如在肺纖維化、肝纖維化等疾病中，炎癥引起的組織纖維化會嚴重影響器官的正常功能。炎癥還可能引發自身免疫反應，當機體的免疫系統錯誤地攻擊自身組織時，會導致自身免疫性疾病的發生，如類風濕關節炎、系統性紅斑狼瘡等。2.2.2炎癥介質對腎小球系膜細胞的影響炎癥介質是在炎癥過程中由細胞釋放或體液中產生的、參與或引起炎癥反應的化學物質，它們在炎癥的發生發展過程中發揮著關鍵作用。常見的炎癥介質包括細胞因子（如白細胞介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）等）、趨化因子、前列腺素、組胺、緩激肽等。這些炎癥介質可以通過多種途徑作用于腎小球系膜細胞，引發一系列生物學效應，對腎小球系膜細胞的結構和功能產生顯著影響。以IL-1β和TNF-α為例，它們是兩種重要的促炎細胞因子，在炎癥狀態下，由活化的巨噬細胞、單核細胞等免疫細胞大量分泌。IL-1β和TNF-α能夠與腎小球系膜細胞表面的特異性受體結合，激活細胞內的信號傳導通路，引發氧化應激反應。研究表明，IL-1β和TNF-α可以誘導系膜細胞內NADPH氧化酶的表達和激活，促使其催化生成大量的活性氧（ROS）。ROS是一類具有高度氧化活性的分子，包括超氧陰離子（O??）、過氧化氫（H?O?）、羥自由基（?OH）等，它們能夠攻擊細胞膜上的脂質、蛋白質和核酸等生物大分子，導致膜脂質過氧化、蛋白質氧化修飾和DNA損傷。膜脂質過氧化會破壞細胞膜的完整性和流動性，影響細胞膜的正常功能；蛋白質氧化修飾會改變蛋白質的結構和活性，導致細胞內信號傳導紊亂；DNA損傷則可能引發基因突變和細胞凋亡。在一項研究中，將體外培養的腎小球系膜細胞暴露于不同濃度的IL-1β和TNF-α中，發現隨著細胞因子濃度的增加，系膜細胞內ROS的水平顯著升高，同時細胞內脂質過氧化產物丙二醛（MDA）的含量也明顯增加，表明細胞膜受到了氧化損傷。進一步檢測發現，細胞內抗氧化酶（如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等）的活性下降，這使得細胞清除ROS的能力減弱，進一步加重了氧化應激損傷。IL-1β和TNF-α還能夠誘導腎小球系膜細胞凋亡。細胞凋亡是一種程序性細胞死亡，在炎癥狀態下，IL-1β和TNF-α激活的信號通路可以上調促凋亡蛋白（如Bax、caspase-3等）的表達，同時下調抗凋亡蛋白（如Bcl-2等）的表達。Bax是一種促凋亡蛋白，它可以從細胞質轉移到線粒體膜上，導致線粒體膜通透性改變，釋放細胞色素C等凋亡因子，細胞色素C與凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）結合，激活caspase-9，進而激活下游的caspase-3，引發細胞凋亡。而Bcl-2是一種抗凋亡蛋白，它可以抑制Bax的促凋亡作用，維持細胞的存活。當IL-1β和TNF-α作用于系膜細胞時，Bax表達增加，Bcl-2表達減少，打破了細胞內促凋亡和抗凋亡蛋白的平衡，導致細胞凋亡的發生。有研究通過流式細胞術檢測發現，經IL-1β和TNF-α處理后的腎小球系膜細胞，凋亡率明顯高于對照組，同時通過蛋白質免疫印跡（Westernblotting）技術檢測到細胞內Bax蛋白表達上調，Bcl-2蛋白表達下調，caspase-3活性增強，進一步證實了IL-1β和TNF-α對系膜細胞凋亡的誘導作用。此外，炎癥介質還能夠影響腎小球系膜細胞的增殖和分泌功能。IL-1β和TNF-α可以刺激系膜細胞增殖，使其數量增加。這一過程可能與它們激活細胞內的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路有關，MAPK信號通路包括細胞外信號調節激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38MAPK等分支，它們可以調節細胞的增殖、分化和凋亡等生物學過程。當IL-1β和TNF-α與系膜細胞表面受體結合后，會激活MAPK信號通路，促進細胞周期相關蛋白（如細胞周期蛋白D1等）的表達，使細胞從G?期進入S期，從而促進細胞增殖。炎癥介質還能促進腎小球系膜細胞分泌多種細胞因子、趨化因子和細胞外基質成分。例如，IL-1β和TNF-α可以誘導系膜細胞分泌IL-6、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等細胞因子和趨化因子，這些因子可以進一步招募和激活免疫細胞，擴大炎癥反應。同時，炎癥介質還能刺激系膜細胞分泌過多的細胞外基質成分（如膠原蛋白、纖維連接蛋白等），導致細胞外基質堆積，這在腎小球硬化的發生發展過程中起著重要作用。在腎小球腎炎等腎臟疾病中，炎癥介質的持續刺激使得系膜細胞過度分泌細胞外基質，逐漸取代正常的腎小球組織，導致腎小球硬化，腎功能逐漸下降。2.3內質網應激相關理論2.3.1內質網應激的概念與產生原因內質網（EndoplasmicReticulum，ER）是真核細胞中重要的細胞器之一，它不僅參與蛋白質的合成、折疊、修飾和運輸，還在脂質合成、鈣穩態維持等過程中發揮關鍵作用。內質網應激（EndoplasmicReticulumStress，ERS）是指當細胞受到各種內外因素的刺激，導致內質網的功能發生障礙，無法維持正常的蛋白質折疊和修飾環境時，細胞所產生的一種適應性反應。內質網應激的產生原因較為復雜，多種因素均可導致內質網功能的內穩態失衡，從而引發內質網應激。其中，物理因素如高溫、紫外線照射等，會直接破壞內質網的結構和功能。在高溫環境下，內質網內的蛋白質合成和折疊過程會受到干擾，導致未折疊或錯誤折疊的蛋白質積累，進而引發內質網應激?；瘜W因素包括藥物、毒物、同型半胱氨酸等。某些藥物如衣霉素（tunicamycin），它能夠抑制蛋白質的N-糖基化修飾，使蛋白質無法正確折疊，在內質網中大量堆積，引發內質網應激。毒物如重金屬離子，它們可以與內質網中的蛋白質結合，改變蛋白質的結構和功能，破壞內質網的正常生理活動，導致內質網應激的發生。同型半胱氨酸是一種含硫氨基酸，當體內同型半胱氨酸代謝異常時，其濃度升高，會對細胞產生氧化應激損傷，影響內質網的功能，引發內質網應激。細胞內的代謝異常也是引發內質網應激的重要原因。當細胞處于營養缺乏狀態，如葡萄糖饑餓或氨基酸饑餓時，蛋白質的合成原料不足，會導致蛋白質合成受阻，已合成的蛋白質也可能因缺乏必要的修飾和折疊條件而無法正確折疊，從而在內質網中積累，引發內質網應激。此外，細胞內的氧化還原狀態失衡，產生過多的活性氧（ROS），也會對內質網造成氧化損傷，影響其正常功能，引發內質網應激。內質網鈣代謝紊亂同樣會導致內質網應激的發生。內質網是細胞內重要的鈣儲存庫，鈣離子在蛋白質折疊、信號傳導等過程中發揮著重要作用。當內質網鈣泵功能異常、鈣離子通道開放或關閉異常等情況發生時，會導致內質網內鈣離子濃度異常升高或降低，破壞內質網的鈣穩態，影響蛋白質的折疊和運輸，引發內質網應激。例如，使用毒胡蘿卜素（thapsigargin）處理細胞，它可以抑制內質網鈣泵的活性，使內質網內鈣離子無法正常泵出，導致鈣離子濃度升高，從而引發內質網應激。當內質網應激發生時，細胞內會引發一系列生化信號反應。未折疊或錯誤折疊的蛋白質在內質網腔內大量聚集，會激活未折疊蛋白反應（UnfoldedProteinResponse，UPR）機制。UPR通過激活三條主要信號通路，即蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）通路、肌醇需求酶1（IRE1）通路和活化轉錄因子6（ATF6）通路，來調節細胞的生理功能。這些信號通路會促使細胞增加分子伴侶的表達，以幫助蛋白質正確折疊；抑制蛋白質的合成，減少新的未折疊蛋白的產生；同時，激活內質網相關降解途徑（ER-associatedDegradation，ERAD），加速未折疊或錯誤折疊蛋白的降解，從而恢復內質網的正常功能。如果內質網應激持續存在且無法得到有效緩解，細胞可能會啟動凋亡程序，導致細胞死亡。2.3.2內質網應激對細胞的影響機制內質網應激對細胞的影響是多方面的，其主要通過引發未折疊蛋白反應、改變細胞內Ca2?濃度以及促使活性氧釋放等機制，對細胞的凋亡和損傷產生影響。未折疊蛋白反應（UPR）是內質網應激時細胞的一種重要適應性反應。當內質網中出現大量未折疊或錯誤折疊的蛋白質時，UPR被激活。其中，PERK通路在這一過程中發揮著關鍵作用。PERK是一種位于內質網的I型膜蛋白，在正常情況下，它與免疫球蛋白結合蛋白（BiP）結合處于非活化狀態。當內質網應激發生，未折疊蛋白積累時，BiP會與這些未折疊蛋白結合，從而使PERK從與BiP的結合中解離出來，發生二聚化和自磷酸化而被激活。激活后的PERK能夠特異性地磷酸化真核翻譯起始因子2α（eIF2α）的51位絲氨酸，使eIF2α失活。eIF2α的失活會抑制細胞內大部分蛋白質的合成，從而減少新的未折疊蛋白的產生。在一項細胞實驗中，當用內質網應激誘導劑處理細胞后，檢測發現PERK的磷酸化水平顯著升高，同時eIF2α的磷酸化水平也隨之升高，細胞內蛋白質合成速率明顯下降。然而，這種抑制作用并非絕對，它在抑制大部分蛋白質合成的同時，會選擇性地促進某些特定基因的翻譯，如激活轉錄因子4（ATF4）。ATF4是一種重要的轉錄因子，它可以調控一系列與細胞應激反應、氨基酸代謝、抗氧化防御等相關基因的表達。這些基因的表達產物有助于細胞應對內質網應激，恢復內質網的正常功能。例如，ATF4可以上調CHOP（C/EBPhomologousprotein）基因的表達，CHOP是一種促凋亡蛋白，在適度的內質網應激下，CHOP的表達可以促進細胞適應應激環境；但當內質網應激過度時，CHOP的過度表達會誘導細胞凋亡。研究表明，在持續的內質網應激條件下，細胞內CHOP蛋白的表達量逐漸增加，同時細胞凋亡率也隨之升高。IRE1通路也是UPR的重要組成部分。IRE1是一種跨膜蛋白，具有蛋白激酶和核酸內切酶活性。在內質網應激時，IRE1同樣會與BiP解離而被激活。激活后的IRE1通過自身的核酸內切酶活性，特異性地剪切X盒結合蛋白1（XBP1）mRNA，使其發生剪接，產生具有活性的XBP1s蛋白。XBP1s是一種轉錄因子，它可以結合到內質網應激反應元件（ERSE）上，調控一系列與蛋白質折疊、內質網相關降解途徑（ERAD）以及脂質合成等相關基因的表達。XBP1s能夠促進分子伴侶如GRP78（glucose-regulatedprotein78）等的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力；還能促進ERAD相關基因的表達，加速未折疊或錯誤折疊蛋白的降解。在研究中發現，當IRE1通路被激活后，細胞內XBP1s的表達水平升高，同時GRP78等分子伴侶的表達也顯著增加，細胞對內質網應激的耐受性增強。ATF6通路在內質網應激時也發揮著重要作用。ATF6是一種II型跨膜蛋白，在正常情況下，它與BiP結合位于內質網中。當內質網應激發生時，ATF6與BiP解離，然后從內質網轉移到高爾基體。在高爾基體中，ATF6被蛋白酶切割，釋放出具有轉錄激活活性的N端結構域（p50ATF6）。p50ATF6進入細胞核后，與ERSE等順式作用元件結合，調控相關基因的表達。ATF6可以促進分子伴侶的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力；還能調節一些與細胞凋亡相關基因的表達。例如，ATF6可以上調Bcl-2家族中一些抗凋亡蛋白的表達，在一定程度上抑制細胞凋亡，維持細胞的存活。但當內質網應激持續時間過長或強度過大時，ATF6也可能通過調節其他基因的表達，促進細胞凋亡。內質網應激還會導致細胞內Ca2?濃度發生變化。內質網是細胞內重要的Ca2?儲存庫，正常情況下，內質網通過Ca2?-ATP酶（SERCA）將細胞質中的Ca2?泵入內質網內，維持內質網內高濃度的Ca2?。當內質網應激發生時，內質網的Ca2?平衡被打破。一方面，內質網應激可能導致SERCA活性下降，使Ca2?泵入內質網的能力減弱；另一方面，內質網中的Ca2?通道可能異常開放，導致Ca2?從內質網中釋放到細胞質中。細胞內Ca2?濃度的升高會激活一系列Ca2?依賴的信號通路，如鈣調神經磷酸酶（calcineurin）信號通路。鈣調神經磷酸酶可以激活核因子活化T細胞（NFAT），使其進入細胞核，調控相關基因的表達。在某些情況下，這些基因的表達變化可能會導致細胞凋亡。內質網內Ca2?濃度的降低會影響內質網中依賴Ca2?的蛋白質折疊和修飾過程，進一步加重內質網應激。內質網應激還會促使細胞內活性氧（ROS）的釋放。在正常生理狀態下，細胞內的ROS處于動態平衡，其產生和清除受到嚴格調控。但當內質網應激發生時，內質網內的氧化還原環境失衡，電子傳遞鏈功能異常，導致ROS生成增加。同時，內質網應激引發的未折疊蛋白反應會消耗大量的能量和還原型輔酶II（NADPH），而NADPH是細胞內重要的抗氧化物質，其減少會削弱細胞的抗氧化能力，使得ROS在細胞內積累。過多的ROS具有很強的氧化活性，它們可以攻擊細胞內的生物大分子，如脂質、蛋白質和核酸等。ROS會引發脂質過氧化反應，破壞細胞膜的結構和功能，導致細胞膜通透性增加；還會氧化修飾蛋白質，使蛋白質的結構和功能發生改變，影響細胞內的信號傳導和代謝過程；ROS對核酸的損傷則可能導致基因突變和DNA斷裂。這些損傷會進一步加重細胞的損傷程度，誘導細胞凋亡。在研究中發現，內質網應激誘導的ROS產生與細胞凋亡密切相關，使用抗氧化劑可以部分抑制內質網應激誘導的細胞凋亡，表明ROS在其中起到了重要的介導作用。2.4脂質代謝與內質網應激的聯系脂質代謝是細胞內重要的代謝過程，它與內質網應激之間存在著緊密而復雜的聯系。正常情況下，脂質代謝維持著細胞內脂質的平衡，確保細胞膜的完整性、信號傳導以及能量儲存等生理功能的正常進行。然而，當脂質代謝出現異常時，如脂肪酸、甘油三酯等代謝紊亂，會對細胞產生一系列不良影響，其中一個重要的后果就是引發內質網應激。在脂肪酸代謝方面，脂肪酸是脂質的重要組成部分，其代謝過程涉及多個環節。當脂肪酸合成過多或氧化代謝受阻時，會導致細胞內脂肪酸的積累。過多的脂肪酸會進入內質網，干擾內質網內的正常代謝環境。研究表明，高濃度的游離脂肪酸可以與內質網中的蛋白質結合，影響蛋白質的正常折疊和修飾。例如，游離脂肪酸能夠抑制蛋白質的N-糖基化修飾，使蛋白質無法正確折疊，在內質網中大量堆積，從而引發內質網應激。內質網應激相關的分子伴侶蛋白GRP78在脂肪酸誘導的內質網應激中表達上調，這是細胞為了應對內質網內蛋白質折疊異常而啟動的一種適應性反應。甘油三酯代謝紊亂同樣會引發內質網應激。甘油三酯是由脂肪酸和甘油合成的，它在細胞內主要以脂滴的形式儲存。當甘油三酯合成異常增加，脂滴過度積累時，會對內質網的結構和功能產生影響。脂滴與內質網密切相關，內質網是脂滴形成的重要場所。在甘油三酯代謝紊亂的情況下，內質網會參與脂滴的異常形成和積累過程，這可能導致內質網的形態改變和功能障礙。內質網可能會出現擴張、變形等結構變化，影響其正常的蛋白質合成、折疊和運輸功能，進而引發內質網應激。脂質代謝異常引發內質網應激涉及多種信號通路和分子機制。其中，未折疊蛋白反應（UPR）通路在這一過程中發揮著關鍵作用。當內質網中出現因脂質代謝紊亂導致的未折疊或錯誤折疊蛋白積累時，UPR通路被激活。PERK通路是UPR的重要組成部分，在脂質代謝異常引發內質網應激時，PERK會被激活，進而磷酸化真核翻譯起始因子2α（eIF2α），抑制細胞內大部分蛋白質的合成，減少新的未折疊蛋白的產生。同時，PERK通路還會促進某些特定基因的表達，如激活轉錄因子4（ATF4），ATF4可以調控一系列與細胞應激反應、氨基酸代謝、抗氧化防御等相關基因的表達，以幫助細胞應對內質網應激。在脂肪酸誘導的內質網應激模型中，檢測到PERK的磷酸化水平升高，eIF2α的磷酸化水平也相應升高，同時ATF4的表達上調。IRE1通路也參與了脂質代謝異常引發內質網應激的過程。當內質網應激發生時，IRE1會被激活，其核酸內切酶活性被啟動，特異性地剪切X盒結合蛋白1（XBP1）mRNA，使其發生剪接，產生具有活性的XBP1s蛋白。XBP1s可以調控一系列與蛋白質折疊、內質網相關降解途徑（ERAD）以及脂質合成等相關基因的表達。在脂質代謝紊亂導致內質網應激的情況下，IRE1-XBP1通路的激活可以促進分子伴侶的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力，同時加速未折疊或錯誤折疊蛋白的降解。研究發現，在甘油三酯代謝異常引發內質網應激的細胞模型中，IRE1的磷酸化水平升高，XBP1s的表達也顯著增加。ATF6通路在內質網應激時也會被激活。當內質網應激發生，由于脂質代謝紊亂，ATF6會從內質網轉移到高爾基體，在高爾基體中被蛋白酶切割，釋放出具有轉錄激活活性的N端結構域（p50ATF6）。p50ATF6進入細胞核后，與內質網應激反應元件（ERSE）等順式作用元件結合，調控相關基因的表達。ATF6可以促進分子伴侶的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力，還能調節一些與細胞凋亡相關基因的表達。在脂質代謝異常引發內質網應激的過程中，ATF6通路的激活有助于維持細胞的存活，但如果內質網應激持續存在且無法緩解，ATF6也可能通過調節相關基因的表達，促進細胞凋亡。三、炎癥與脂質誘導內質網應激的單獨作用機制3.1炎癥對腎小球系膜細胞內質網應激的誘導作用3.1.1炎性因子引發內質網功能障礙的過程在炎癥狀態下，腎小球系膜細胞會受到多種炎性因子的刺激，其中白細胞介素-1β（IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是研究較為深入的兩種關鍵炎性因子。當IL-1β與腎小球系膜細胞表面的特異性受體IL-1R結合后，會引發一系列細胞內信號傳導事件。IL-1R通過招募髓樣分化因子88（MyD88），激活下游的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路和核因子-κB（NF-κB）信號通路。在MAPK信號通路中，IL-1β刺激可使細胞外信號調節激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38MAPK等關鍵激酶被激活。激活后的ERK會磷酸化多種轉錄因子，影響基因表達。JNK和p38MAPK的激活則會導致細胞內氧化還原狀態失衡，產生大量活性氧（ROS）。過多的ROS會攻擊內質網的膜結構和功能蛋白，干擾內質網內的氧化還原環境，導致內質網功能障礙。內質網內的蛋白質二硫鍵形成受阻，影響蛋白質的正確折疊，使得未折疊或錯誤折疊的蛋白質在內質網腔內大量積聚。NF-κB信號通路的激活也起著重要作用。IL-1β刺激下，NF-κB抑制蛋白α（IκBα）被磷酸化并降解，釋放出NF-κB二聚體。NF-κB二聚體進入細胞核，與相關基因的啟動子區域結合，調控基因表達。NF-κB會促進一些促炎基因的表達，同時也會影響內質網應激相關基因的表達。研究發現，NF-κB可以上調CHOP（C/EBPhomologousprotein）基因的表達，CHOP是內質網應激的標志性蛋白之一，其表達上調會進一步加重內質網應激。TNF-α與腎小球系膜細胞表面的TNFR1或TNFR2結合后，同樣會激活多條信號通路。TNF-α通過激活TNFR相關死亡結構域蛋白（TRADD），招募受體相互作用蛋白1（RIP1）和Fas相關死亡結構域蛋白（FADD）等，形成死亡誘導信號復合物（DISC）。DISC可以激活caspase-8，進而激活下游的caspase級聯反應，誘導細胞凋亡。TNF-α還可以激活NF-κB信號通路，其激活機制與IL-1β類似。TNF-α激活的信號通路會導致內質網內Ca2?平衡紊亂。研究表明，TNF-α可以抑制內質網鈣泵（SERCA）的活性，使內質網攝取Ca2?的能力下降。內質網內Ca2?濃度降低，會影響依賴Ca2?的蛋白質折疊和修飾過程，導致蛋白質錯誤折疊和未折疊蛋白的積累。TNF-α還會促使內質網中的Ca2?釋放到細胞質中，使細胞質內Ca2?濃度升高。過高的細胞質Ca2?濃度會激活鈣調神經磷酸酶（calcineurin）等Ca2?依賴的信號通路，進一步干擾細胞內的信號傳導和代謝過程，加重內質網應激。內質網的糖基化、折疊和質量控制功能在炎癥刺激下會發生顯著失調。糖基化是蛋白質翻譯后修飾的重要過程，在內質網中，蛋白質的N-糖基化修飾對于蛋白質的正確折疊和穩定性至關重要。炎性因子刺激會干擾糖基化相關酶的活性和表達，導致蛋白質N-糖基化修飾異常。研究發現，在IL-1β和TNF-α刺激下，系膜細胞內質網中參與N-糖基化的關鍵酶如寡糖基轉移酶（OST）的活性下降，使得蛋白質無法正常進行N-糖基化修飾，從而影響蛋白質的折疊和質量控制。蛋白質折疊過程也受到嚴重影響。內質網中含有多種分子伴侶和折疊酶，如葡萄糖調節蛋白78（GRP78）、鈣網蛋白等，它們協助蛋白質正確折疊。在炎癥狀態下，炎性因子刺激導致內質網內環境改變，分子伴侶和折疊酶的功能受到抑制。GRP78的表達可能會因炎癥刺激而發生變化，其與未折疊或錯誤折疊蛋白的結合能力下降，無法有效地協助蛋白質折疊，導致未折疊蛋白在內質網腔內大量積聚。內質網的質量控制機制也會被破壞。內質網相關降解（ERAD）途徑是內質網質量控制的重要機制之一，它負責識別和降解未折疊或錯誤折疊的蛋白質。炎性因子刺激會干擾ERAD途徑中相關蛋白的功能和表達，使ERAD途徑無法正常發揮作用。研究表明，在炎癥狀態下，ERAD途徑中的關鍵蛋白如泛素連接酶E3的活性降低，導致未折疊或錯誤折疊蛋白無法被及時泛素化并降解，進一步加重內質網應激。這些內質網功能的失調會激活內質網應激通路。未折疊或錯誤折疊蛋白的積聚以及內質網內環境的改變，會激活未折疊蛋白反應（UPR）機制。UPR主要通過激活蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）通路、肌醇需求酶1（IRE1）通路和活化轉錄因子6（ATF6）通路來調節細胞的生理功能。在PERK通路中，PERK會被激活并磷酸化真核翻譯起始因子2α（eIF2α），抑制細胞內大部分蛋白質的合成，減少新的未折疊蛋白的產生。同時，PERK通路會促進某些特定基因的表達，如激活轉錄因子4（ATF4），以幫助細胞應對內質網應激。IRE1通路中，IRE1會被激活并剪切X盒結合蛋白1（XBP1）mRNA，使其發生剪接，產生具有活性的XBP1s蛋白。XBP1s可以調控一系列與蛋白質折疊、ERAD以及脂質合成等相關基因的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力和降解未折疊蛋白的能力。ATF6通路中，ATF6會從內質網轉移到高爾基體，被蛋白酶切割，釋放出具有轉錄激活活性的N端結構域（p50ATF6）。p50ATF6進入細胞核后，與內質網應激反應元件（ERSE）等順式作用元件結合，調控相關基因的表達，促進分子伴侶的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力。3.1.2炎癥誘導內質網應激相關分子表達變化為了深入探究炎癥誘導內質網應激對腎小球系膜細胞的影響，研究人員通過一系列實驗檢測了炎癥狀態下內質網應激相關分子在腎小球系膜細胞中的表達變化。在體外實驗中，將培養的人腎小球系膜細胞分為對照組和炎癥刺激組，炎癥刺激組用一定濃度的IL-1β和TNF-α處理。通過實時熒光定量PCR（qPCR）技術檢測發現，炎癥刺激組中葡萄糖調節蛋白78（GRP78）基因的mRNA表達水平顯著上調。GRP78是內質網應激的關鍵標志物之一，它通常與內質網跨膜蛋白結合，處于非活化狀態。當內質網應激發生時，未折疊或錯誤折疊的蛋白質在內質網腔內積聚，GRP78會與這些蛋白質結合，從而從內質網跨膜蛋白上解離下來，導致其表達上調。在炎癥刺激下，GRP78表達的上調表明內質網中出現了大量未折疊或錯誤折疊的蛋白質，內質網應激被激活。蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）基因的mRNA表達水平在炎癥刺激組也明顯升高。PERK是內質網應激信號通路中的重要分子，在正常情況下，PERK與GRP78結合處于非活化狀態。當內質網應激發生時，GRP78與PERK解離，PERK發生二聚化和自磷酸化而被激活。激活后的PERK能夠磷酸化真核翻譯起始因子2α（eIF2α），抑制細胞內大部分蛋白質的合成，減少新的未折疊蛋白的產生。炎癥刺激導致PERK表達上調，說明炎癥誘導的內質網應激激活了PERK信號通路，細胞試圖通過抑制蛋白質合成來減輕內質網的負擔。通過蛋白質免疫印跡（Westernblotting）技術對GRP78和PERK蛋白的表達進行檢測，得到了與mRNA水平一致的結果。炎癥刺激組中GRP78和PERK蛋白的表達量均顯著高于對照組，進一步證實了炎癥能夠誘導腎小球系膜細胞內質網應激相關分子的表達上調。內質網應激相關分子表達變化對細胞功能產生了多方面的影響。在細胞增殖方面，研究發現炎癥刺激下，由于內質網應激的激活，腎小球系膜細胞的增殖受到抑制。這可能是因為PERK信號通路的激活導致eIF2α磷酸化，抑制了蛋白質的合成，使得細胞周期相關蛋白的合成減少，細胞周期進程受阻。有研究表明，在炎癥和內質網應激共同作用下，系膜細胞周期蛋白D1的表達下降，細胞停滯在G?期，無法進入S期進行DNA合成，從而抑制了細胞的增殖。在細胞凋亡方面，內質網應激相關分子的表達變化也起到了關鍵作用。炎癥誘導的內質網應激會促使細胞凋亡相關蛋白的表達發生改變。例如，CHOP蛋白是內質網應激誘導細胞凋亡的關鍵蛋白之一，在炎癥刺激下，CHOP基因的表達上調，其蛋白水平也相應升高。CHOP可以通過多種途徑誘導細胞凋亡，它可以下調抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，同時上調促凋亡蛋白Bax的表達，導致線粒體膜電位下降，細胞色素C釋放，激活caspase級聯反應，最終引發細胞凋亡。研究顯示，在炎癥和內質網應激共同作用下，腎小球系膜細胞的凋亡率明顯增加，這與CHOP等凋亡相關蛋白的表達變化密切相關。內質網應激還會影響腎小球系膜細胞的分泌功能。炎癥誘導的內質網應激會導致系膜細胞分泌炎癥因子和細胞外基質的異常。研究發現，在炎癥和內質網應激共同作用下，系膜細胞分泌白細胞介素-6（IL-6）、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等炎癥因子的量顯著增加。這些炎癥因子會進一步招募和激活免疫細胞，擴大炎癥反應。內質網應激還會促使系膜細胞分泌過多的細胞外基質成分，如膠原蛋白、纖維連接蛋白等，導致細胞外基質堆積，這在腎小球硬化的發生發展過程中起著重要作用。3.2脂質誘導腎小球系膜細胞內質網應激的機制3.2.1脂質沉積與內質網應激的關聯在正常生理狀態下，腎小球系膜細胞內的脂質代謝維持著動態平衡，以確保細胞的正常功能。然而，當機體處于高脂血癥、肥胖等病理狀態時，大量脂質會進入腎小球系膜細胞，導致細胞內脂質沉積。脂質在腎小球系膜細胞內的沉積是一個復雜的過程，涉及脂質的攝取、合成、轉運和代謝等多個環節。在脂質攝取方面，腎小球系膜細胞通過多種轉運蛋白攝取血液中的脂質。低密度脂蛋白（LDL）受體是系膜細胞攝取LDL的主要途徑，當血液中LDL水平升高時，系膜細胞表面的LDL受體表達上調，促使更多的LDL被攝取進入細胞內。清道夫受體A（SR-A）和CD36等受體也在脂質攝取中發揮重要作用，它們能夠識別和攝取氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）等修飾的脂質顆粒。研究發現，在高脂環境下，系膜細胞表面的SR-A和CD36表達增加，導致ox-LDL的攝取顯著增多。脂質在細胞內的合成也會增加。脂肪酸合成酶（FAS）是脂肪酸合成的關鍵酶，在高脂血癥等情況下，系膜細胞內FAS的表達上調，促進脂肪酸的合成。乙酰輔酶A羧化酶（ACC）是脂肪酸合成的另一個重要酶，它催化乙酰輔酶A轉化為丙二酰輔酶A，為脂肪酸合成提供底物。當細胞內脂質代謝紊亂時，ACC的活性增強，進一步促進脂肪酸的合成。隨著脂質攝取和合成的增加，腎小球系膜細胞內的脂質逐漸沉積。過多的脂質會以脂滴的形式儲存于細胞內，脂滴是一種由中性脂質核心和單層磷脂膜組成的細胞器，它在細胞內的積累會影響細胞的正常結構和功能。研究表明，在脂質誘導的腎小球系膜細胞損傷模型中，細胞內脂滴數量明顯增多，體積增大，導致細胞形態改變，細胞器分布異常。脂質沉積會打破內質網內環境的穩態。內質網是細胞內脂質合成和代謝的重要場所，大量脂質沉積會干擾內質網的正常功能。內質網內的脂質組成發生改變，會影響內質網的膜結構和流動性，進而影響內質網內蛋白質的合成、折疊和運輸。研究發現，在脂質沉積的系膜細胞中，內質網的膜結構變得不規則，膜上的蛋白質和脂質分布失衡，導致內質網內蛋白質折疊錯誤，未折疊或錯誤折疊的蛋白質大量積聚。內質網內的鈣穩態也會受到脂質沉積的影響。內質網是細胞內重要的鈣儲存庫，正常情況下，內質網通過鈣泵將細胞質中的鈣離子泵入內質網內，維持內質網內高濃度的鈣離子。當脂質沉積時，內質網的鈣泵功能可能受到抑制，導致內質網內鈣離子攝取減少，同時內質網中的鈣離子通道可能異常開放，使內質網內的鈣離子釋放到細胞質中，從而打破內質網內的鈣穩態。細胞內鈣離子濃度的異常變化會影響依賴鈣離子的蛋白質折疊和修飾過程，進一步加重內質網應激。3.2.2脂質代謝產物對內質網應激信號通路的激活脂質在腎小球系膜細胞內代謝過程中產生的多種代謝產物，如脂肪酸、甘油三酯等，能夠激活內質網應激相關的信號通路，導致內質網應激的發生。脂肪酸是脂質代謝的重要產物之一，它在細胞內的濃度升高會引發內質網應激。長鏈飽和脂肪酸（如棕櫚酸）是研究較多的一種脂肪酸，當細胞內棕櫚酸含量增加時，它可以通過多種機制激活內質網應激信號通路。棕櫚酸能夠直接與內質網中的蛋白質結合，影響蛋白質的正常折疊和修飾。棕櫚酸會干擾蛋白質的N-糖基化修飾過程，使蛋白質無法正確折疊，在內質網中大量堆積，從而激活未折疊蛋白反應（UPR）機制。研究表明，用棕櫚酸處理腎小球系膜細胞后，細胞內未折疊蛋白的含量顯著增加，同時UPR相關分子的表達上調。棕櫚酸還可以通過激活PERK信號通路來引發內質網應激。PERK是內質網應激信號通路中的關鍵分子，在正常情況下，PERK與免疫球蛋白結合蛋白（BiP）結合處于非活化狀態。當內質網中出現大量未折疊蛋白時，BiP會與這些未折疊蛋白結合，從而使PERK從與BiP的結合中解離出來，發生二聚化和自磷酸化而被激活。激活后的PERK能夠特異性地磷酸化真核翻譯起始因子2α（eIF2α），使eIF2α失活。eIF2α的失活會抑制細胞內大部分蛋白質的合成，減少新的未折疊蛋白的產生。研究發現，在棕櫚酸處理的系膜細胞中，PERK的磷酸化水平顯著升高，eIF2α的磷酸化水平也隨之升高，細胞內蛋白質合成速率明顯下降。甘油三酯是另一種重要的脂質代謝產物，它的代謝紊亂也與內質網應激密切相關。當腎小球系膜細胞內甘油三酯合成增加或分解減少時，會導致甘油三酯在細胞內堆積。過多的甘油三酯會以脂滴的形式存在于細胞內，脂滴的過度積累會影響內質網的結構和功能。研究表明，脂滴與內質網之間存在密切的聯系，脂滴的異常積累會導致內質網的形態改變，內質網可能會出現擴張、變形等結構變化，影響其正常的蛋白質合成、折疊和運輸功能。甘油三酯代謝紊亂還會激活IRE1信號通路。IRE1是內質網應激信號通路中的另一個關鍵分子，它具有蛋白激酶和核酸內切酶活性。在正常情況下，IRE1與BiP結合處于非活化狀態。當內質網應激發生時，IRE1會與BiP解離而被激活。激活后的IRE1通過自身的核酸內切酶活性，特異性地剪切X盒結合蛋白1（XBP1）mRNA，使其發生剪接，產生具有活性的XBP1s蛋白。XBP1s可以調控一系列與蛋白質折疊、內質網相關降解途徑（ERAD）以及脂質合成等相關基因的表達。在甘油三酯代謝紊亂導致內質網應激的情況下，IRE1-XBP1通路的激活可以促進分子伴侶的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力，同時加速未折疊或錯誤折疊蛋白的降解。研究發現，在甘油三酯積累的系膜細胞中，IRE1的磷酸化水平升高，XBP1s的表達也顯著增加。脂質代謝產物還可能通過激活ATF6信號通路來引發內質網應激。ATF6是內質網應激信號通路中的重要分子，在正常情況下，ATF6與BiP結合位于內質網中。當內質網應激發生時，ATF6與BiP解離，然后從內質網轉移到高爾基體。在高爾基體中，ATF6被蛋白酶切割，釋放出具有轉錄激活活性的N端結構域（p50ATF6）。p50ATF6進入細胞核后，與內質網應激反應元件（ERSE）等順式作用元件結合，調控相關基因的表達。在脂質代謝產物的刺激下，ATF6通路的激活可以促進分子伴侶的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力，還能調節一些與細胞凋亡相關基因的表達。四、炎癥加重脂質誘導內質網應激的協同作用機制4.1炎癥與脂質相互作用促進內質網應激的證據4.1.1體內實驗結果分析為深入探究炎癥與脂質相互作用對腎小球系膜細胞內質網應激的影響，研究人員開展了一系列體內實驗。實驗選用健康成年小鼠，隨機分為正常組、炎癥組、脂質組、炎癥加脂質組。正常組小鼠正常飼養，不做任何特殊處理，作為實驗的對照基礎。炎癥組小鼠通過腹腔注射脂多糖（LPS）來誘導炎癥反應，LPS是一種革蘭氏陰性菌細胞壁的主要成分，能夠激活機體的免疫系統，引發炎癥反應。脂質組小鼠則給予高脂飲食，高脂飲食中含有大量的飽和脂肪酸和膽固醇，可導致小鼠體內脂質代謝紊亂，血液中脂質水平升高，進而使脂質在腎小球系膜細胞內沉積。炎癥加脂質組小鼠先給予高脂飲食，同時腹腔注射LPS，以模擬體內炎癥與脂質共同作用的環境。在實驗過程中，定期采集小鼠的血液和腎臟組織樣本進行檢測。通過免疫組織化學染色技術，觀察各組小鼠腎小球系膜細胞內質網應激相關指標的變化。結果顯示，正常組小鼠腎小球系膜細胞中內質網應激相關蛋白葡萄糖調節蛋白78（GRP78）的表達水平較低，呈微弱的棕色染色，表明內質網應激處于基礎狀態。炎癥組小鼠腎小球系膜細胞中GRP78的表達明顯上調，染色強度增強，呈現深棕色，說明炎癥刺激能夠誘導內質網應激的發生。脂質組小鼠腎小球系膜細胞內也檢測到GRP78表達的增加，細胞呈現中等強度的棕色染色，表明脂質沉積同樣會引發內質網應激。最為顯著的是炎癥加脂質組小鼠，腎小球系膜細胞中GRP78的表達水平顯著高于炎癥組和脂質組。細胞呈現強烈的棕色染色，幾乎整個細胞都被染成深棕色，表明炎癥與脂質相互作用能夠協同促進內質網應激的發生，且這種協同作用導致內質網應激的程度明顯加重。通過實時熒光定量PCR（qPCR）技術檢測內質網應激相關基因的表達變化，也得到了類似的結果。正常組小鼠腎小球系膜細胞中GRP78基因的mRNA表達水平處于正常范圍。炎癥組和脂質組小鼠GRP78基因的mRNA表達水平分別顯著高于正常組，而炎癥加脂質組小鼠GRP78基因的mRNA表達水平又顯著高于炎癥組和脂質組。這進一步證實了炎癥與脂質相互作用能夠協同促進內質網應激相關基因的表達上調，加劇內質網應激的程度。在細胞凋亡方面，通過TUNEL染色檢測各組小鼠腎小球系膜細胞的凋亡情況。正常組小鼠腎小球系膜細胞凋亡率較低，僅有少量細胞呈現TUNEL陽性染色，即細胞核被染成棕黃色。炎癥組和脂質組小鼠腎小球系膜細胞凋亡率均有所增加，TUNEL陽性細胞數量明顯增多。炎癥加脂質組小鼠腎小球系膜細胞凋亡率顯著高于炎癥組和脂質組，TUNEL陽性細胞大量出現，幾乎布滿整個腎小球區域。這表明炎癥與脂質相互作用不僅協同促進內質網應激，還通過內質網應激誘導腎小球系膜細胞凋亡，導致細胞損傷進一步加重。為了進一步驗證實驗結果的可靠性，研究人員還進行了多次重復實驗，并采用不同的檢測方法進行驗證。如通過蛋白質免疫印跡（Westernblotting）技術檢測內質網應激相關蛋白的表達，結果與免疫組織化學染色和qPCR檢測結果一致。通過電鏡觀察各組小鼠腎小球系膜細胞的超微結構，發現炎癥加脂質組小鼠系膜細胞內質網明顯擴張、變形，內質網腔內出現大量未折疊或錯誤折疊的蛋白質聚集，進一步證實了炎癥與脂質相互作用對內質網應激的協同促進作用。4.1.2體外實驗結果分析為了進一步驗證炎癥加重脂質誘導內質網應激的現象，研究人員開展了體外細胞實驗。實驗選用人腎小球系膜細胞，將其分為對照組、脂質誘導組、炎癥刺激組以及炎癥加脂質組。對照組細胞在正常培養基中培養，作為實驗的基礎對照。脂質誘導組細胞在含有高濃度脂肪酸（如棕櫚酸）的培養基中培養，棕櫚酸是一種常見的飽和脂肪酸，能夠模擬體內脂質代謝紊亂的情況，誘導細胞內脂質沉積，進而引發內質網應激。炎癥刺激組細胞在培養基中加入白細胞介素-1β（IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎性因子，模擬體內炎癥狀態，誘導內質網應激。炎癥加脂質組細胞則在含有高濃度脂肪酸的培養基中同時加入炎性因子，模擬體內炎癥與脂質共同作用的環境。通過檢測細胞內內質網應激標志物的水平，研究人員發現對照組細胞內葡萄糖調節蛋白78（GRP78）的表達處于較低水平，而脂質誘導組和炎癥刺激組細胞內GRP78的表達均明顯升高。最為顯著的是炎癥加脂質組細胞，GRP78的表達水平顯著高于脂質誘導組和炎癥刺激組。這表明炎癥與脂質相互作用能夠協同促進內質網應激標志物的表達上調，加劇內質網應激的程度。在細胞凋亡方面，通過流式細胞術檢測各組細胞的凋亡率。對照組細胞凋亡率較低，而脂質誘導組和炎癥刺激組細胞凋亡率均有所增加。炎癥加脂質組細胞凋亡率顯著高于脂質誘導組和炎癥刺激組。這說明炎癥與脂質相互作用不僅協同促進內質網應激，還通過內質網應激誘導細胞凋亡，導致細胞損傷進一步加重。研究人員還檢測了細胞內炎癥因子的水平。結果顯示，對照組細胞培養上清中炎癥因子如白細胞介素-6（IL-6）、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）的含量較低。脂質誘導組和炎癥刺激組細胞培養上清中炎癥因子含量均明顯升高。炎癥加脂質組細胞培養上清中炎癥因子含量顯著高于脂質誘導組和炎癥刺激組。這表明炎癥與脂質相互作用能夠協同促進炎癥因子的釋放，進一步加重炎癥反應。為了深入探究炎癥加重脂質誘導內質網應激的分子機制，研究人員進一步檢測了內質網應激相關信號通路中關鍵分子的表達和活性變化。在PERK信號通路中，對照組細胞中蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）的磷酸化水平較低，真核翻譯起始因子2α（eIF2α）的磷酸化水平也較低。脂質誘導組和炎癥刺激組細胞中PERK和eIF2α的磷酸化水平均明顯升高。炎癥加脂質組細胞中PERK和eIF2α的磷酸化水平顯著高于脂質誘導組和炎癥刺激組。這表明炎癥與脂質相互作用能夠協同激活PERK信號通路，抑制蛋白質合成，進一步加重內質網應激。在IRE1信號通路中，對照組細胞中肌醇需求酶1（IRE1）的磷酸化水平較低，X盒結合蛋白1（XBP1）mRNA的剪接水平也較低。脂質誘導組和炎癥刺激組細胞中IRE1的磷酸化水平和XBP1mRNA的剪接水平均明顯升高。炎癥加脂質組細胞中IRE1的磷酸化水平和XBP1mRNA的剪接水平顯著高于脂質誘導組和炎癥刺激組。這說明炎癥與脂質相互作用能夠協同激活IRE1信號通路，促進分子伴侶的表達和未折疊蛋白的降解，同時也可能進一步加重內質網應激。在ATF6信號通路中，對照組細胞中活化轉錄因子6（ATF6）的切割水平較低，其下游靶基因的表達也較低。脂質誘導組和炎癥刺激組細胞中ATF6的切割水平和下游靶基因的表達均明顯升高。炎癥加脂質組細胞中ATF6的切割水平和下游靶基因的表達顯著高于脂質誘導組和炎癥刺激組。這表明炎癥與脂質相互作用能夠協同激活ATF6信號通路，增強內質網的蛋白質折疊能力，但在過度應激情況下，也可能導致細胞凋亡。4.2炎癥加重脂質誘導內質網應激的分子通路解析4.2.1NF-κB等關鍵信號通路的作用在炎癥加重脂質誘導內質網應激的過程中，NF-κB、C/EBPβ等炎癥相關信號通路發揮著至關重要的作用，它們的激活機制和調控作用復雜而精細。核因子-κB（NF-κB）信號通路是炎癥反應中的核心信號通路之一。在正常生理狀態下，NF-κB以無活性的形式存在于細胞質中，與抑制蛋白IκBα結合。當細胞受到炎癥刺激，如白細胞介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎性因子的作用時，IκBα激酶（IKK）被激活。IKK由IKKα、IKKβ和IKKγ三個亞基組成，其中IKKβ在NF-κB的激活中起主要作用。激活后的IKK會磷酸化IκBα，使其與NF-κB解離，進而被泛素化并降解。NF-κB得以釋放，進入細胞核，與靶基因啟動子區域的κB位點結合，調控基因的轉錄表達。在炎癥加重脂質誘導內質網應激的過程中，NF-κB信號通路的激活會促進炎癥因子的表達，如IL-6、IL-8、TNF-α等。這些炎癥因子不僅會進一步加劇炎癥反應，還會對內質網應激產生影響。研究發現，NF-κB可以上調內質網應激相關基因的表達，如葡萄糖調節蛋白78（GRP78）、C/EBP同源蛋白（CHOP）等。GRP78是內質網應激的標志性分子伴侶，其表達上調是內質網應激的重要標志之一。CHOP則是內質網應激誘導細胞凋亡的關鍵蛋白，它的表達增加會促進細胞凋亡。NF-κB還可以通過調節內質網應激相關信號通路中關鍵分子的活性，影響內質網應激的進程。在PERK信號通路中，NF-κB可能通過與PERK基因啟動子區域的特定序列結合，促進PERK的表達，從而增強PERK信號通路的活性，進一步加重內質網應激。CCAAT/增強子結合蛋白β（C/EBPβ）也是炎癥反應中的重要轉錄因子。C/EBPβ可以被多種炎癥刺激激活，如IL-1β、TNF-α等。激活后的C/EBPβ會發生磷酸化修飾，進而進入細胞核，與靶基因啟動子區域的CCAAT元件或其他相關序列結合，調控基因的表達。在炎癥加重脂質誘導內質網應激的過程中，C/EBPβ參與了炎癥與內質網應激之間的相互作用。研究表明，C/EBPβ可以調節炎癥因子的表達，同時也與內質網應激相關基因的表達調控密切相關。C/EBPβ可以與GRP78基因啟動子區域的特定序列結合，促進GRP78的表達，增強內質網的蛋白質折疊能力，以應對內質網應激。C/EBPβ還可以與CHOP基因啟動子區域的元件結合，調節CHOP的表達。在適度的內質網應激條件下，C/EBPβ可能通過上調CHOP的表達，促進細胞適應應激環境；但在過度內質網應激時，C/EBPβ可能過度激活CHOP的表達，導致細胞凋亡。C/EBPβ還可以與其他轉錄因子相互作用，協同調控炎癥與內質網應激相關基因的表達。C/EBPβ可以與NF-κB相互作用，共同調節炎癥因子和內質網應激相關基因的表達。它們可能在基因啟動子區域形成復合物，協同激活或抑制基因的轉錄，從而在炎癥加重脂質誘導內質網應激的過程中發揮協同作用。4.2.2炎癥與脂質誘導內質網應激相互促進的反饋機制炎癥與脂質誘導內質網應激之間存在著復雜的相互促進的反饋機制，這種機制在腎小球系膜細胞損害過程中形成了惡性循環，進一步加重了細胞的損傷。炎癥引發的內質網應激會反過來增強炎癥反應。當炎癥發生時，炎性因子如IL-1β、TNF-α等刺激腎小球系膜細胞，導致內質網應激的發生。內質網應激激活未折疊蛋白反應（UPR）機制，其中PERK通路被激活后，磷酸化真核翻譯起始因子2α（eIF2α），抑制細胞內大部分蛋白質的合成。同時，PERK通路會促進激活轉錄因子4（ATF4）的表達，ATF4可以調控一系列與細胞應激反應相關基因的表達。其中，一些基因的表達產物會促進炎癥因子的釋放，如C/EBP同源蛋白（CHOP）。CHOP是內質網應激誘導細胞凋亡的關鍵蛋白，它可以通過上調炎癥因子如IL-6、TNF-α等的表達，進一步增強炎癥反應。內質網應激還會通過激活炎癥信號通路來增強炎癥反應。內質網應激時，細胞內的一些信號分子如IRE1α等被激活，IRE1α可以通過與腫瘤壞死因子受體相關因子2（TRAF2）結合，激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路和核因子-κB（NF-κB）信號通路。MAPK信號通路包括細胞外信號調節激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38MAPK等分支，它們被激活后可以促進炎癥因子的表達和釋放。NF-κB信號通路的激活則會導致一系列炎癥相關基因的轉錄上調，進一步加劇炎癥反應。脂質誘導的內質網應激也會與炎癥相互促進。當脂質在腎小球系膜細胞內沉積，引發內質網應激時，內質網應激會導致細胞內氧化還原狀態失衡，產生大量活性氧（ROS）。ROS可以作為信號分子，激活炎癥信號通路，如NF-κB信號通路和MAPK信號通路。激活后的NF-κB和MAPK會促進炎癥因子的表達，如IL-1β、TNF-α等，從而加重炎癥反應。炎癥又會進一步加重脂質誘導的內質網應激。炎癥因子如IL-1β、TNF-α等可以抑制脂質代謝相關酶的活性，干擾脂質的正常代謝。研究表明，IL-1β和TNF-α可以抑制脂肪酸氧化酶的活性，使脂肪酸氧化代謝受阻，導致細胞內脂肪酸積累。過多的脂肪酸會進入內質網，干擾內質網內的正常代謝環境，加重內質網應激。炎癥因子還可以促進脂質攝取相關蛋白的表達，增加細胞對脂質的攝取，進一步加重脂質沉積，從而加劇內質網應激。炎癥和脂質誘導的內質網應激還可以通過影響細胞內的其他信號通路和生物學過程，相互促進并加重腎小球系膜細胞的損害。炎癥和內質網應激都可以導致細胞內Ca2?濃度升高，Ca2?作為重要的信號分子，會激活一系列Ca2?依賴的信號通路，如鈣調神經磷酸酶（calcineurin）信號通路。這些信號通路的激活會進一步干擾細胞內的信號傳導和代謝過程，促進炎癥反應和內質網應激的發生，形成惡性循環。五、內質網應激導致腎小球系膜細胞損害的機制5.1內質網應激對腎小球系膜細胞凋亡的影響5.1.1凋亡相關蛋白的表達變化內質網應激狀態下，腎小球系膜細胞中凋亡相關蛋白的表達發生顯著變化，這些變化在細胞凋亡過程中發揮著關鍵的調控作用。以Caspase-12和Bcl-2為例，它們是細胞凋亡調控網絡中的重要成員。Caspase-12是內質網應激特異性激活的半胱天冬酶，在正常生理狀態下，Caspase-12主要定位于內質網，處于無活性狀態。當內質網應激發生時，內質網內環境紊亂，未折疊或錯誤折疊蛋白積聚，激活內質網應激相關信號通路，導致Caspase-12被激活。研究表明，在脂質誘導內質網應激的腎小球系膜細胞模型中，隨著內質網應激程度的加重，Caspase-12的表達水平逐漸升高。通過蛋白質免疫印跡（Westernblotting）技術檢測發現，與正常對照組相比，內質網應激組細胞中Caspase-12蛋白的表達量明顯增加。Caspase-12被激活后，會進一步激活下游的Caspase級聯反應，如激活Caspase-3，從而啟動細胞凋亡程序。Caspase-3是細胞凋亡的關鍵執行蛋白，它可以切割多種細胞內底物，導致細胞結構和功能的破壞，最終引發細胞凋亡。Bcl-2是Bcl-2家族中的重要成員，具有抗凋亡作用。在正常情況下，Bcl-2蛋白主要分布在線粒體外膜，它可以通過抑制線粒體膜通透性的改變，阻止細胞色素C等凋亡因子的釋放，從而抑制細胞凋亡。然而，在內質網應激狀態下，Bcl-2的表達會受到抑制。研究發現，在炎癥加重脂質誘導內質網應激的腎小球系膜細胞中，Bcl-2蛋白的表達水平顯著下降。通過實時熒光定量PCR（qPCR）技術檢測Bcl-2基因的mRNA表達水平，也得到了類似的結果，即內質網應激組細胞中Bcl-2基因的mRNA表達量明顯低于正常對照組。Bcl-2表達的降低使得細胞的抗凋亡能力減弱，線粒體膜穩定性下降，容易導致細胞色素C釋放，激活下游的凋亡信號通路，促進細胞凋亡的發生。內質網應激還會影響其他凋亡相關蛋白的表達，如Bax、Bid等。Bax是Bcl-2家族中的促凋亡蛋白，在內質網應激時，Bax的表達會上調，并且會從細胞質轉移到線粒體膜上，導致線粒體膜通透性增加，促進細胞色素C的釋放，從而促進細胞凋亡。Bid是一種BH3-only蛋白，它可以被Caspase-8切割，形成截短的tBid，tBid能夠激活Bax，進一步促進線粒體凋亡途徑的激活。這些凋亡相關蛋白之間相互作用，形成了一個復雜的調控網絡，共同調節著內質網應激誘導的腎小球系膜細胞凋亡過程。5.1.2細胞凋亡信號通路的激活內質網應激能夠通過多種途徑激活細胞凋亡信號通路，其中線粒體通路和死亡受體通路是兩條重要的細胞凋亡信號傳導途徑，它們在腎小球系膜細胞凋亡過程中發揮著關鍵作用。線粒體通路在內質網應激誘導的腎小球系膜細胞凋亡中起著核心作用。當內質網應激發生時，內質網內的Ca2?平衡被打破，Ca2?從內質網釋放到細胞質中，導致細胞質內Ca2?濃度升高。過高的Ca2?濃度會激活鈣調神經磷酸酶（calcineurin）等Ca2?依賴的信號通路，這些信號通路會進一步影響線粒體的功能。內質網應激還會導致活性氧（ROS）的產生增加，ROS具有很強的氧化活性，它可以攻擊線粒體膜，導致線粒體膜電位下降，線粒體通透性轉換孔（MPTP）開放。線粒體膜電位的下降和MPTP的開放會導致細胞色素C從線粒體釋放到細胞質中。細胞色素C是線粒體呼吸鏈中的重要成分，它的釋放是線粒體凋亡途徑的關鍵步驟。釋放到細胞質中的細胞色素C會與凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）結合，形成凋亡小體。凋亡小體可以招募并激活Caspase-9，Caspase-9進而激活下游的Caspase-3，啟動細胞凋亡程序。研究表明，在內質網應激誘導的腎小球系膜細胞凋亡模型中，檢測到細胞內Ca2?濃度升高，線粒體膜電位下降，細胞色素C釋放增加，Caspase-9和Caspase-3的活性增強，這些結果證實了線粒體通路在其中的重要作用。死亡受體通路也是內質網應激誘導腎小球系膜