NADPH氧化酶与肾结石

肾结石是泌尿系的常见病，复发率很高。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate NADPH氧化酶与肾脏疾病尤其是肾结石有着密切的关系，它活化产生的氧自由基引起的肾损伤是肾结石形成的重要病因之一。NADPH氧化酶在肾炎症反应、缺血／再灌注损伤、肾小管上皮细胞和肾脏间质细胞损伤的病理生理过程中起着关键性的作用。该酶激活后产生大量氧自由基(reactive oxygen species，ROS)参与多种细胞内信号转导，引发炎性反应，细胞损伤等过程。过量的ROS将导致肾损伤、成石物质沉积、肾结石的形成及肾功能衰竭等病理生理改变。

NADPH氧化酶是一种广泛存在于肾小管上皮细胞、系膜细胞、内皮细胞及吞噬细胞等细胞的过氧化酶，其是由胞浆内亚基p47phox、p67phox、p40phox，膜亚基p22phox和gp91phox和小分子GTPases结合蛋白Rac等组成的酶复合体，其中gp91phox及其同系物Noxl、Nox2、Nox3、Nox4、Nox5、Duoxl和Duox2被称为Nox家族，该家族蛋白几乎分布于所有器官、组织和细胞。当细胞受到外界刺激后，胞浆内的p47phox磷酸化并与p67phox和Rac一起移位到细胞膜，与细胞色素b558(gp91phox和p22phox)结合，从而激活NADPH氧化酶。活化后的Nox以NADPH作为递氢体，催化反应：NADPH+202一NADP++H++202-。

病理因素刺激机体产生过量的ROS通过细胞氧化应激反应则会诱导细胞凋亡甚至导致其坏死。例如，在近曲肾小管HK-2细胞中，尿酸可以通过激活NOX4促进细胞的凋亡，凋亡的细胞可能与慢性肾小管间质损伤有关吞噬细胞和非吞噬细胞的Nox在亚细胞定位和酶特性上存在一定差异。研究认为，Nox在非吞噬细胞存在于细胞内，而在吞噬细胞则跨膜存在。没有受到刺激的非吞噬细胞的Nox也保持低水平活性，它产生的ROS虽然达不到有高爆发活性的吞噬细胞所产生的水平，但低浓度的ROS在机体内存在广泛的生理意义如促进细胞增殖、分化。吞噬细胞的NADPH氧化酶是机体ROS的主要来源，在宿主防御反应中有着重要的作用。由其催化产生的超氧阴离子具有极强的氧化性，对入侵的病源微生物发挥直接杀伤作用。

02-在超氧化物歧化酶(supemxide dismutase，SOD)催化下与生成H202。02-和H202都具有较强的氧化性，被称为氧自由基，参与机体防御反应、炎性反应、细胞问信号传递以及细胞的增殖与凋亡等过程。 在没有受到外界刺激的情况下，肾内Nox的活性是很弱的，其亚基分布在肾脏的各个部位。研究表明人类肾小球系膜细胞能产生ROS并表达Nox的各种不同亚基如p22phox、p47phox、p67phox和NOX4。然而当肾脏受到外界微生物、草酸、感染性粒子、细菌脂多糖(LPS)等刺激后，胞膜和胞质的Nox活化，发生呼吸爆发，通过一个正反馈环路释放自由基中间体(ROI)和ROS。这些自由基的生理作用是直接杀伤入侵的微生物，在宿主防御反应中发挥不可缺少的作用。当机体抗氧化能力下降，清除ROS能力失调的时候，过剩的ROS就会引起肾炎性反应导致肾组织损伤。

NOX家族在宿主防御反应、炎症反应、细胞间信号转导、系膜细胞增生、肾小管上皮细胞损伤等方面均起到了关键性的作用。Nox抑制剂能够减轻由于氧化应激所引起的肾损伤，降低肾结石相关蛋白表达、减轻成石物质沉积、改善肾脏功能。 Apocynin(4-羟基-3-甲氧基-苯乙酮)是Nox的特异性抑制剂。它可以通过阻断胞质NADPH氧化酶亚基与膜复合体的结合来抑制Nox的活性。在乙二醇诱导的草酸钙肾结石大鼠模型中，apocynin 能够抑制肾脏中草酸诱导的p47phox和血管紧张素II的活性，防止ROS的产生，降低肾脏内草酸钙结晶的沉积，减轻肾脏的病理损伤，减低血尿素氮和肌酐等代谢产物的浓度，改善造模后的肾功能，对乙二醇诱导的肾损害有一定的保护作用。

在草酸介导的肾小管上皮细胞损伤模型上可以观测到：草酸刺激细胞后Nox活化，ROS生成增多，P-38 MAPK /JNK通路被激活，转录因子、生长因子和第二信使表达增加，并且巨噬细胞开始吞噬晶体,保护了肾脏免受结晶损伤。当Nox被激活产生过量的ROS时，细胞的氧化还原状态失衡，则会损伤肾小管上皮细胞，导致钙离子从细胞内流出与草酸结合形成草酸钙结晶，从而进一步导致结晶的成核，生长，最终导致肾结石的形成。在一水草酸钙诱导的NRK52E细胞中，过氧化物增加, p47phox表达上调，并且有促进结晶粘附功能的骨桥蛋白（OPN）和单核细胞趋化蛋白（MCP-1）表达升高，当p47phox被抑制时，这两种蛋白表达。 

黄素蛋白抑制剂(diphenyliodonium，DPI)是最常使用的Nox抑制剂,它从电子转运体上获取电子并且通过共价结合的方式阻挡电子的转移来抑制Nox它可以在NRK52E细胞中降低结晶诱导的MCP-1的mRNA表达和蛋白质产生，但不能降低草酸诱导的基因表达和蛋白质的形成。坎地沙坦通过抑制血管内皮细胞的Nox活性达到抗动脉硬化作用。有研究表明它通过抑制Nox和TGF-β对乙二醇处理过的大鼠肾实质晶体形成起到调节作用，它既可以通过阻滞p91-phox表达而直接抑制Nox活性；又可以通过减少TGF-β的释放间接地抑制N Nox的表达。坎地沙坦的这种对Nox的抑制作用，减少了ROS的生成，抑制了尿草酸的排泄和肾小管上皮细胞的损伤以及致炎细胞因子的释放，对肾结石及氧化应激引起的肾脏病变有一定的治疗效果。

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