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骨调素(Osteopontin,OPN)是一类含Arg-Gly-Asp (RGD，精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸)三肽序列的高度酸性的磷酸化分泌性糖蛋白，最初由骨组织中分离所得，属非胶原的骨基质蛋白〔1〕 。OPN不仅是细胞外基质，也是淋巴细胞因子和巨噬细胞趋化和粘附分子，具有促进B淋巴细胞多克隆激活，调节骨的形成，促进巨噬细胞粘附和聚集，促进平滑细胞迁移和肿瘤细胞转移等多种生理功能〔1-3〕 。近年来研究表明，OPN在肾脏疾病，尤其在肾小管间质损伤和纤维化中起着重要作用〔1，4，5〕 ，我们就OPN与肾脏疾病发生发展的关系做一简要综述。
一、OPN的结构
迄今为止，人们已克隆出小鼠、大鼠、猪、牛、鸡和人的OPN cDNA和基因〔6〕 ，通过比较分析，发现这些种属OPN基因的核苷酸有中等水平的序列保守性，其中氨基端、羧基端和编码含RGD三肽序列的50个氨基酸区有高度的序列保守性。OPN基因含有6个外显子和5个内含子，它的启动子含有一个特征性的TATA盒(-28-22)，一个反向的CCAAT盒(-55-50)和一个GC盒(-100-93)。人、大鼠和小鼠的OPN基因分别编码314，327和297个氨基酸，人和大鼠的OPN氨基酸序列有65%的同源性，而大鼠和小鼠的OPN氨基酸序列有86%的同源性。尽管OPN是单基因产物，但由于RNA的拼接和翻译后磷酸化、糖基化及蛋白水解程度的不同而以多种形式存在〔1，3〕 。OPN的2级结构有8个α螺旋和6个β片状部分；有RGD结构区，是依赖αV整合素的细胞粘附和迁移所必需的位点；有1个钙结含位点；有2个肝素结合位点，1个与RGD结构区毗邻，另1个靠近OPN的羧基端；有3个凝血酶裂解位点，1个是RGD三肽中的Arg-Gly位点，另两个是在氨基酸序列中的153-154和157-158位点，其中157-158位点是凝血酶主要的裂解位点；OPN也有与骨基质的羟磷灰石结合的富含精氨酸的结构区〔2，6〕 。
二、OPN的分布和调节
OPN最初发现于成骨细胞和破骨细胞〔1〕 ，以后发现巨噬细胞、T淋巴细胞、肾小管上皮细胞、肾小球系膜细胞、平滑肌细胞、各种上皮细胞和一些肿瘤细胞均能产生OPN〔1，3，7，8〕 。对正常鼠进行原位杂交及免疫组化染色分析，发现肾组织的髓袢升支厚段和远曲小管、集合管及肾小球囊壁层上皮细胞有少量OPN表达，而肾小球、近曲小管、髓袢薄段及间质成纤维细胞则无OPN的表达〔1，9〕 。Nagasaki等人报道体外培养的大鼠肾小球系膜细胞有OPN基因及蛋白的表达〔8〕 。此外，人的正常组织如肝、胆、胰、胃肠道、子宫、尿道、乳腺、唾液腺、汗腺及肺支气管均有OPN的表达〔6〕 。
OPN的表达受激素、生长因子、细胞因子及癌基因等多种因素的调节〔6，8〕 。研究表明，1，25-二羟维生素D3 正向调节OPN的表达，甲状旁腺素则负向调节OPN的表达，血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、上皮生长因子(EGF)、转化生化因子β(TGFβ)、血小板源性生长因子(PDGF)、肿瘤坏死因子(TNFα)、白介素1α(IL-Iα)促进OPN的表达，其它如刀豆蛋白A(ConA)、组织纤溶酶原激活物(TPA)、激活的ras基因也促进OPN的表达。
三、OPN与肾脏疾病
巨噬细胞浸润是多种类型实验性动物肾炎模型和人类肾小球肾炎的共同特征，促使巨噬细胞聚集到肾脏并与肾脏固有细胞相互作用的机理一直倍受人们重视，人们从多种肾小球肾炎和间质性肾炎的动物模型的研究中发现，巨噬细胞浸润均发生在有组织损伤并过度表达OPN的肾小球或肾小管区域〔1，3～5〕 ，提示OPN是介导巨噬细胞在肾组织浸润并导致损伤的关键因子。一些研究也发现，OPN与肾结石和肾肿瘤的发生有密切关系〔2，3，10，12，13] 。
1.OPN与间质性肾炎：Giachelli等人最早用血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱发的间质性肾炎模型揭示在肾小管间质损伤区域的肾小管中有OPN的过度表达〔1〕 。在给大鼠皮下微泵持续输注AngⅡ第7～14天，发生肾小管间质损伤的区域肾小管上皮细胞有OPN mRNA和蛋白的过度表达，且高表达OPN的部位有大量巨噬细胞的浸润，无OPN表达的部位则无或仅有少量巨噬细胞浸润。随后Young等人在环孢素A(CsA)诱发的间质性肾炎模型中也观察到，发生间质纤维化的区域，肾小管上皮细胞有OPN的过度表达，且与巨噬浸润、聚集的部位相一致〔1〕 。Sakai等人也在单侧输尿管结扎诱发的间质性肾炎模型中证实，肾小管上皮细胞OPN的表达与肾小管间质巨噬细胞的浸润密切相关〔11〕 。提示肾小管上皮细胞分泌的OPN可促使巨噬细胞在相应肾小管周围聚集，表明OPN在巨噬细胞浸润并介导肾小管间质损伤和纤维化中发挥重要的致病作用。
2.OPN与肾小球肾炎：既往已证实在多种肾小球肾炎模型，如系膜增生性肾炎(Thy l model)，局灶性节段性肾小球硬化(aminonucleoside or PAN nephrosis)和膜性肾病(passive Heymann nephritis)等，肾小管间质损伤区域的肾小管上皮细胞过度表达OPN，且与巨噬细胞的浸润密切相关〔1，3〕 。许多研究发现，这几种肾小球肾炎模型的肾小管间质损伤均发生在模型诱发后的第5～14天，而肾小管OPN mRNA的表达在第3～7天即显著上调，随后出现的OPN蛋白表达早于巨噬细胞的肾脏浸润，随着病情的发展，整个皮质区的肾小管均有OPN的高度表达，并伴有广泛的肾小管损伤和巨噬细胞浸润。提示肾小管OPN表达与肾小管间质损伤和巨噬细胞浸润有密切的关系。最近，Lan等人用实验性新月体肾炎(accelerated anti-GBM)模型进一步研究了OPN的表达在肾小球损伤中的作用〔3〕 ，他们发现，在新月体肾炎模型中，OPN除导致巨噬细胞当浸润和肾小管间质损伤外，在促进T淋巴细胞浸润，肾小球新月体形成及多核巨细胞形成中也起着重要作用。
3.OPN与肾结石：许多研究提出结石基质与结石的发生及增长有密切关系，但它的化学成分不完全清楚。OPN cDNA序列可编码草酸钙结石蛋白，提示OPN可能作为结石基质的一个成分参于结石的形成，酸性氨基酸如天门冬氨酸和谷氨酸是结石基质中两种主要氨基酸，OPN出现在草酸钙和磷酸钙结石中，而不出现在尿酸钙结石中。Yamate等人〔12〕 观察到结石形成过程中，鼠肾远曲小管OPN表达增加。OPN由于含有占整个序列40%的天门冬氨酸，因而可参与结石形成。OPN也可通过Arg-Gly-Asp序列发挥其细胞粘附作用，通过与细胞表面受体结合，促使肾远曲小管上皮细胞与草酸钙晶体粘附，因而OPN在含钙的尿路结石中有重要作用。然而也有研究认为，分泌到小管液中的OPN可通过破坏结晶过程抑制草酸钙晶体的生成，从而抑制肾结石的形成〔13〕 。因此，OPN在肾结石中形成中的确切作用还有待于进一步的研究。
4.OPN与肾肿瘤：已有研究证实，OPN与肿瘤细胞的增生和转移关系密切。Brown等〔10〕 报道14例肾细胞癌中，13例有OPN mRNA表达。免疫组化检查可见肾细胞及巨噬细胞胞浆中有弥漫性OPN蛋白染色。大多数肿瘤患者，OPN常定位于肿瘤细胞附近的巨噬细胞中，而肿瘤细胞本身未见OPN mRNA表达，推测可能由于肿瘤细胞合成OPN mRNA水平低，用原位杂交方法不能测出。OPN导致肿瘤发展的机制，目前认为可能是由于OPN的粘附作用，促进癌细胞粘附并穿透基底膜屏障，与细胞外基质相连。其次，OPN通过细胞表达的αvβ3 整合素与肿瘤细胞结合，从而激活细胞传导途径，促进肿瘤的发展。此外，OPN可抑制NO合成，从而增加转移癌细胞的生存率。
5.OPN与肾移植：有关OPN在人类肾脏疾病中表达的文献甚少。在持续应用CsA的肾移植受者中，皮质区肾小管有弥漫性的OPN表达，伴有中等程度但广泛的巨噬细胞浸润；然而，发生以淋巴细胞浸润为主的细胞排斥反应的移植肾，发生排斥部位的肾小管OPN表达减少，这是否由于肾小管坏死而失去OPN的表达，还是由于浸润的淋巴细胞分泌抑制性细胞因子而抑制OPN的表达，目前尚不清楚〔1〕 。
四、抗OPN治疗对实验性新月体肾炎的影响
上述研究已经表明，在多种类型的肾炎模型发病过程中，肾脏组织中OPN的水平显著上调，并与巨噬细胞的局部浸润、肾脏病理改变及肾功能损害密切相关。为了进一步证实OPN在实验性肾小球肾炎发病机理中的作用，余学清等应用抗OPN抗体治疗实验性新月体肾炎模型大鼠〔14〕 ，观察其对实验性新月体肾炎诱导期及已确立的新月体肾炎的影响，结果显示，抗OPN治疗可显著抑制OPN mRNA和蛋白的表达，减少巨噬细胞浸润，减轻蛋白尿和保护肾功能，在已确立的新月体肾炎，抗OPN治疗同样可显著抑制OPN mRNA及蛋白的表达，抑制巨噬细胞的局部聚集，减轻肾脏病变和部分逆转肾功能，揭示抗OPN抗体对于新月体肾炎有潜在的治疗价值，同时也进一步证实OPN的确在介导巨噬细胞浸润导致的肾小球肾炎和间质性肾炎的发病机理中起着关键作用。这为肾脏疾病的抗OPN治疗提供了理论依据。目前，国内外还尚未开展应用OPN反义核酸治疗肾小球肾炎和间质性肾炎的研究，然而，国外在应用OPN反义核酸抑制血管平滑肌OPN表达方面的研究已取得成效〔15〕 ，这为肾脏疾病的抗OPN治疗提供了新的思路和方法。
综上所述，OPN是导致肾脏疾病中巨噬细胞浸润和肾小球、肾小管间质损伤的关键细胞因子，抗OPN治疗能阻止或减轻肾小球和肾小管间质损伤和纤维化的发生和发展，促进肾功能的恢复。我们目前正在应用表达OPN反义核酸的逆转录病毒和腺病毒重组体进行抑制培养的肾小管上皮细胞和系膜细胞OPN表达和治疗间质性肾炎模型的实验研究。
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(收稿：1998-08-15)
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