長期以來，松果腺一直被認為是視覺系統的一個退化器官，自1958年Lerner從牛的松果腺提取物中分離出一種能使蛙皮膚褪色的物質，并命名為褪黑素(melatonin,MT)后，松果腺的功能才重新引起人們的興趣。40年來，有關松果腺的研究成指數增加。MT除具有抑制性腺、甲狀腺、腎上腺功能及鎮靜、鎮痛等作用外［1］，近年還發現，它與炎癥免疫過程密切相關，參與神經-內分泌-免疫網絡的調節作用，并且是炎癥免疫的高位調節點之一［2］。可以說，體內眾多器官系統均受到這個內分泌器官的調節和影響。腎臟是機體內重要器官之一，具有排泄、調節和內分泌功能。臨床上，各種原因所導致的腎損害極為常見。目前，常見腎損害之一的腎小球腎炎，其病因和發病機理尚未明了，亟待深入研究［3］。晚近，有人注意到［4～11］，MT與腎功能和腎臟疾病間具有較多的聯系，我們從這方面的進展做一綜述。

　　一、褪黑素與腎小球功能

　　Lang等［4］于1981年首次提出了MT和腎臟的直接聯系，他的實驗結果表明大鼠腎組織內可能存在MT受體。隨后，有作者報道［5］，松果腺切除可誘導大鼠高血壓，此時大鼠血漿MT水平降低，腎素水平增加，外源性補給MT則可逆轉高血壓，并使得血漿腎素水平下降；另外應用MT治療原發性高血壓患者，可降低患者血壓［6］。這些結果都表明了MT對血壓具有調節作用。

　　MT和腎小球功能直接聯系的實驗是血漿MT水平變化可影響動物的腎小球濾過率(GFR)。有人發現，澳大利亞母羊GFR夏天比冬天高2～2.5倍，但巴基斯坦母羊的情形則與之相反。這些現象提示，季節和光照時間的差異可影響動物的GFR。眾所周知，松果腺MT的分泌有明顯的節律性，且受季節、光照時間等因素的影響。例如，一天之中，血漿MT水平晝低夜高，且午夜時有一峰值；一年之中，夏天光照時間長，血MT水平低，冬天光照時間短，故血漿MT水平高。為了證實血MT水平的變化和GFR之間的聯系，日本學者Tsuda等［7］進行了深入研究，得出了以下結果：(1)東京的母羊，夏天(6～8月)的GFR顯著高于冬天，相應的母羊在夏天血MT水平明顯低于冬天；(2)在20℃時，依光照時間不同將動物分為三組，即明暗之比為24h∶0h、12h∶12h和0h∶24h組，持續時間均為1周，結果0h∶24h組GFR顯著低于其它兩組，此組的血MT水平亦最高；(3)更進一步，給三組大鼠連續靜脈輸注MT(20μg/h，每天16小時,共7天)，在24h∶0h組，其GFR顯著低于未輸注組，但0h∶24h組，輸注組與未輸注組GFR相近。這些研究證實了血MT水平的變化在不同季節、光照周期時誘發GFR改變中起了重要作用，但血MT濃度增加引起GFR降低的機理目前尚不清楚。

　　二、褪黑素與腎小管功能

　　正常人夜間鈉、鉀、氯和尿酸的排泄量僅為白天的50%，而松果腺MT的分泌節律是夜間顯著高于白天。以豚鼠為例［12］，午夜時血清MT為72.05±8.61pmol/L(n=15)，中午時血清MT為50.34±5.64pmol/L(n=20)，故推測MT濃度的改變可能是影響尿產物節律改變的原因之一。進一步，Richardson等［13］給敘利亞倉鼠皮下注射MT以觀察其對水鹽代謝的影響。結果發現，給藥組倉鼠攝水量增加，尿鈉、鉀濃度降低，其時血漿抗利尿激素(ADH)較給藥前下降99%，有趣的是垂體后葉ADH含量卻顯著增加。然亦有相反的報道，Karppanen等發現切除大鼠松果腺后，盡管大鼠攝水量和尿量增加，但尿鈉、鉀排泄量降低。這些相互矛盾的結果可能源于動物種類差異和(或)實驗設計的不同。

　　腎臟和其它幾種激素共同調節血液中多種離子的水平，其中腎小管的重吸收和分泌起主導作用。實驗證實，MT可調節血液中陽離子的水平［14］。持續光照(功能性松果腺切除)大鼠，可改變血鈉水平，增加血鈣、鎂和鋅水平；給予MT則降低血清鎂、鈣和鋅水平，不改變血鉀、氯水平。MT如何影響血清離子水平和腎小管功能，目前仍不清楚，可能的機理是：(1)MT直接作用于下丘腦視上核和室旁核，抑制ADH分泌和(或)合成；(2)腎組織中存在MT受體，再經一系列受體后效應發揮其生物學作用。

　　三、褪黑素與慢性腎功能衰竭

　　慢性腎功能衰竭(CRF)患者常表現各種內分泌紊亂和下丘腦-垂體軸功能抑制，如甲狀腺功能異常、生長發育遲緩、性功能減退和胰島素抵抗等。另外，終末期腎臟疾病患者多伴有睡眠障礙、智力減退、自殺傾向以及細胞免疫功能減弱。所有這些臨床和生化改變，與MT平衡失調所引起的結果非常相似。事實上，已有實驗結果證實了兩者間的聯系。南非醫生Viljoen等［9］檢測了110例不同CRF患者明相(上午7∶00～8∶00)血漿MT水平，結果發現，接受內科保守治療和血液凈化治療的所有CRF患者，其明相血漿MT水平明顯增加，為正常人2倍以上，且與病人的內生肌酐清除率呈負相關。作者推測血漿MT水平增加主要是由于腎臟的清除功能減退，腎移植成功后，則MT水平下降；進一步研究CRF患者暗相的MT分泌節律發現，所有血透患者和大部分腎移植后患者其午夜時峰值缺如，可能的原因是夜間氮乙酰轉移酶(NAT)活性降低，后者是松果腺內MT合成限速酶。但Vaziri等［10，11］的結果則與Viljoen等的報道相抵觸。他們研究了11個長期維持性血透患者明相血漿MT在血透前后的變化。結果表明，CRF患者在透析前(上午6∶00)和透析后(9∶00)其血清MT水平與正常人相比無顯著性差異。為了深入研究CRF時MT的代謝異常，他們觀察了促紅細胞生成素(EPO)對慢性腎衰大鼠MT分泌節律的影響。結果發現，腎衰大鼠明相血清MT水平和暗相血清MT峰值水平及松果腺MT含量均明顯降低，給予EPO治療后，在貧血糾正的同時，可部分糾正上述指標。CFR時MT水平和節律異常的病理生理機制和此時MT補充的潛在價值尚需進一步研究。

　　四、褪黑素對腎損害的保護作用

　　迄今為止，有關MT保護腎損害的報道甚少，Daniels等［15］研究MT是否能阻止四氯化碳誘導大鼠肝脂質過氧化損害時發現，給予大鼠腹腔內注射四氯化碳(5mg/kg)前30分鐘和注射后60分鐘，分別腹腔內給予MT(10mg)，結果同未注射組相比，腎組織內脂質過氧化水平明顯降低，表明MT可能具有較強的清除自由基能力。事實上，MT的抗氧化作用、并作為一種新的自由基清除劑已經得到肯定［16～20］。

　　特殊的微病毒持續感染可誘發動物高丙球蛋白血癥，免疫復合物沉積于腎、肝、肺和血管壁，導致多臟器損害，稱之為Aleutian disease(AD)。各種類型的水貂均易染此病，且患AD病的水貂死亡率甚高。給某些野生型和半野生型水貂預防性應用MT后，可使水貂的感染率降低；即使部分動物感染了AD，其肝、腎、肺損害程度亦明顯減輕，感染后的死亡率下降［8］。這一保護作用的機制目前尚不清楚，可能與MT的清除自由基、調節機體免疫功能等有關。

　　五、松果腺褪黑素影響腎臟機能機制的研究

　　1.腎組織內褪黑素受體：過去的數十年內，有關MT的研究多局限于功能水平；直到Vakkuri等成功地合成了2-碘褪黑素，繼之合成碘標褪黑素(2-125I Iodomelatonin)后，使得人們轉而研究MT的作用部位［21～23］ 。碘標褪黑素與最初使用的氚標褪黑素(3H-melatonin)相比，具有比放射活性高、特異性強、敏感度高的優點，兩者的比放射活性分別為2200和2220MBq/mmol，最低可檢出MT結合位點數量分別為0.1fmol/mg蛋白和0.1pmol/mg蛋白。因此使用碘標MT后，相繼在鳥類、哺乳類動物和人類的中樞神經系統如腦、垂體和視網膜等部位發現了MT結合位點。隨后又在外周組織如免疫系統、生殖系統、腸道、血管等部位證實了它的存在［24］。

　　前已述及，MT與腎臟的病理和生理過程密切相關。MT的中樞和外周結合位點的存在，使人們考慮到腎組織內可能存在MT結合位點。事實上，近年來，Song等［12，23，24］先后在雞、鴨、豚鼠等腎組織內發現了MT結合位點，且位點與配體的結合具有飽和性、時間依賴性、特異性和可逆性等特點。按最大位點結合數量的多少順序排列為鴨、雞和豚鼠。以鴨腎結合位點的研究為例，體外結合試驗表明，碘標MT與鴨腎結合位點的結合可穩定2～3小時。結合后2小時，加入非標記MT可以使碘標MT與位點分離，分離速度與結合速度相同。飽和性研究證實，配體與位點結合的Kd值為44.6±4.4pmol/L，Bmax值為6.43±0.60fmol/mg蛋白。藥理學試驗表明，MT、2-碘褪黑素、6-氯褪黑素、6-羥基-5-羥色胺及氮乙酰-5-羥色胺均可抑制碘標MT與其位點的結合。這些特點符合受體的基本特性。有趣的是鴨和雞腎MT結合位點的數量明相時顯著高于暗相。這與一些文獻報道的中樞MT結合位點的晝夜變化相一致，但與MT分泌的晝夜節律正好相反。這種受體數量的變化是由MT分泌波動引起抑或受組織細胞本身改變影響尚待進一步探討。另外，與鳥類截然不同的是哺乳類動物豚鼠腎組織MT結合位點的數量無晝夜時相的變化。這一差異的原因可能是源于不同的種族和(或)不同的受體類型，亦需深入研究。

　　Song等［12］研究豚鼠腎內碘標MT受體分布時發現，89.7%MT受體位于腎皮質，10.3%位于髓質，亦即腎內MT受體呈不均一性，皮質遠遠大于髓質，前者為后者8倍以上；腎組織MT受體分布的亞細胞水平研究顯示：細胞核占59.3%、線粒體占22.3%、微粒體占18.3%、胞漿內則未發現MT受體。類似的發現亦見于兔和人胚胎腎組織［25，26］。這種不均一分布的生理意義目前尚不清楚，Pang等認為一個可能的意義是影響腎素分泌，進而調節腎小球及腎小管功能。

　　Dubocovich等［21］根據MT受體與配體結合的親和力和藥理學特性的不同，將哺乳類動物腦組織的MT受體分為兩種類型，一種是高親和力受體(ML-1)，另一種是低親和力受體(ML-2)。Pang等［27］則認為，鳥類和哺乳類動物腎組織內的MT受體為ML-1型。進一步研究［21，24］5-氧-3-硫三磷酸鳥苷(GTPrS)對腎組織內碘標MT受體的影響時發現，MT受體與G蛋白偶聯，cGMP可能是MT受體的第二信使，并且依照不同動物腎內MT受體對GTRrS的不同反應分為三個亞型，影響MT與配體結合Kd值者為ML-1α亞型，影響Bmax者為ML-1β亞型，對兩者都影響則為ML-1γ亞型。據此，雞腎內MT受體為ML-1γ亞型，豚鼠腎組織和人胚胎腎HEK293細胞表面為ML-1α亞型。最近，Song等［260］已克隆出豚鼠腎內MT受體，其本質是一種分子量為37000的蛋白質，定位于腎皮質近端小管外膜，與血漿G蛋白偶聯，同腦組織內的MT受體本質相同。

　　總而言之，進一步研究MT受體的病理生理作用，MT受體的詳盡細胞內信號傳遞系統，不同環境條件下MT受體的調節將是未來MT受體研究的方向。

　　2.褪黑素的抗自由基作用：腎損害的自由基學說認為，各種致病因素作用于腎組織，使其產生反應性氧化代謝產物，如超氧化陰離子(O2-)、過氧化氫(H2O2)和一氧化氮(NO)等。這些反應性氧化代謝產物是腎損害的重要介質。正常腎組織具有抗氧化防御系統，能清除或中和反應性氧化代謝產物。當反應性氧化代謝產物產生過多，超越組織細胞清除能力時，它將成為一種致病介質。這些介質可直接或間接毀損細胞膜結構，導致溶酶體釋放，細胞死亡；抑或增加DNA突變，引起功能性蛋白質合成誤差，從而形成各種急性或慢性腎損害。

　　MT本身具有強大的清除自由基作用［16～20］。Poeggeler證實［20］，MT是一種OH-自由基清除劑，其清除能力是谷胱甘肽的4倍，甘露醇的14倍。Pieri［25］比較了MT與維生素E的清除自由基能力，發現MT清除H2O2的能力是維生素E的2倍，是迄今為止最有效的親脂性抗氧化劑。除上述體外實驗外，一些體內實驗亦證實了MT的抗氧化作用。Chen(1994)給動物應用MT，可清除自由基，從而逆轉由自由基增多所導致的心肌膜Ca2+泵活性降低。谷胱甘肽合成抑制劑可誘導新生大鼠白內障，Abe等(1994)給大鼠注射MT可清除自由基，防止了新生大鼠白內障形成。

　　進一步研究MT及其衍生物的結構發現，MT的結構與其抗氧化作用關系密切。Tan等的實驗顯示，MT清除自由基作用依賴于吲哚環上5位甲氧基，其側鏈上的乙酰基具有協同作用。作為細胞內自由基清除劑，MT的高親脂性和部分親水性，使其易于通過細胞膜，并進一步穿過胞漿進入細胞核，更好地發揮抗氧化作用。MT抗自由基作用的機制，目前仍不清楚。多數學者認為，MT可直接清除自由基；其次，MT與其受體結合，引起細胞內特異性酶改變，進而清除自由基；另外，MT尚可通過不同途徑減少多種氧自由基的合成。Pablos等［20］給予雞和大鼠MT，測定各器官谷胱甘肽過氧化物酶活性，其活性在腎、肝、肺及腦中分別升高37%～300%，揭示MT可以激活過氧化物酶類，使其催化H2O2等過氧化物的活性增加，降低了機體細胞內的H2O2水平，抑制自由基的產生。

　　前已述及 ，Ellis和Daniels等［8，15］亦觀察到MT可通過清除自由基而保護腎損害；晚近，更有直接的實驗證實了MT在體外和體內均具有抗肝、腎的脂質過氧化作用。然其確切機理尚待進一步探討。

　　3.褪黑素調節炎癥免疫反應：腎損害的免疫學說認為，各種內源性和外源性抗原可啟動機體特異性的免疫應答過程，并識別腎組織細胞，激活多種炎性細胞，使其釋放各種淋巴因子和炎性介質，如前列腺素、內源性阿片肽、血小板源性凝血因子、活性氧自由基等等，從而導致多種免疫性腎損害。

　　MT與機體免疫功能密切相關。1981年，Manestroni發現，實驗性抑制松果腺功能，可導致小鼠體液和細胞免疫功能減退；外源性補給MT則可糾正之。深入研究發現，MT參與神經-內分泌-免疫網絡的調控，從不同層次對免疫應答發揮上調作用。首先，MT可在整體水平影響炎癥免疫反應。在胚胎期和新生期，松果腺是中樞免疫系統的組成部分；成年期，機體內存在松果腺-胸腺軸，控制著外周免疫器官的發育和成熟。實驗還證實，MT可拮抗動物的各種急慢性炎癥反應。其次，MT可在細胞及分子水平影響炎癥免疫反應。例如它可作用于抗原激活的T淋巴細胞，進而促進抗體生成；增加血中CD 4/CD 8比例；增強NK細胞的吞噬功能；促進巨噬細胞分泌IL-1；參與血小板源性凝血過程等等。

　　目前認為，MT調節炎癥免疫的機制主要包括以下幾個方面：(1)機體內淋巴細胞表面有MT受體，MT可與之形成穩定的、可逆的、可飽和性的結合，經過一定的信號傳遞，再發揮其生物學效應；(2)MT本身是一種環氧酶抑制劑，使前列腺素生成減少，炎癥免疫功能下降；(3)MT可作用于輔助性T細胞，使之釋放內源性阿片肽，繼而發揮免疫增強作用［1］；(4)下丘腦、垂體水平有特異性的、高親和力的MT受體，MT與之結合后，可阻止ACTH生成，抑制腎上腺功能，即松果腺MT可通過下丘腦-垂體-腎上腺軸系統(HPAA)參與神經-內分泌-免疫調節。因此，MT除直接作用于炎癥免疫細胞外，還可通過HPAA軸影響炎癥免疫反應，故松果腺是炎癥免疫的高位調節點之一。

　　六、展望

　　腎臟主司生成和排泄尿液功能，同時也具有調節水電解質平衡和一系列內分泌功能，對維持機體內環境的穩定起重要作用。臨床上，各種原因所導致的腎損害常表現為多系統機體功能紊亂。各種常見的慢性腎小球腎炎和其它慢性腎損害，其病變發展多呈進行性、不可逆性，并逐步轉化為腎功能減退和慢性腎衰，嚴重危害人類的健康。至今尚未發現有效的保護劑防治這種進行性腎損害。松果腺MT是一種重要的神經內分泌激素，具有廣泛的生物學效應，其靶器官不僅包括中樞神經系統，而且包括幾乎所有外周器官和組織，如肝、腸、肺、心臟、血管和免疫系統等，腎臟亦是其靶器官之一。MT可降低正常母羊GFR；增加倉鼠水攝入量和尿量，改變血液和尿液中的離子濃度；在GRF患者和動物，可表現為MT夜間峰值缺如，白天MT水平改變，并與CRF的多種神經內分泌功能密切相關；在腎臟的過氧化損害和免疫損害中，MT可發揮較好的保護效應。因此，松果體MT的研究勢必為我們防治腎損害提供了一條新途徑。

　　志謝　本文部分參考文獻由香港大學Pang SF教授饋贈，特此致謝。

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