P-選擇素糖蛋白配體1在腎臟疾病中的研究進展*

龍 脈，柯 本，李夢婕，房向東

(南昌大學第二附屬醫院腎內科， 江西 南昌 330000)

P-選擇素糖蛋白配體1(P-selectin glycoprotein ligand-1, PSGL-1)是一種主要表達于白細胞及血小板表面的黏附分子，在免疫識別、炎癥反應和血栓形成過程中起著重要作用。慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)的患病率逐年上升，已成為威脅世界公共健康的主要疾病之一，且其病因復雜, 大多數發病機制尚不完全清楚。PSGL-1可通過多種途徑參與腎臟疾病的發生發展，其機制可能涉及TGF-β1/Smad和PI3K/AKT/GSK-3β等信號通路，以及結締組織生長因子和C-C趨化因子配體2[chemokine (C-C motif) ligand 2, CCL2]等腎臟關鍵調節因子。本文就 PSGL-1在腎纖維化、狼瘡性腎炎、肥胖相關性腎病及急性腎損傷中的研究進展進行綜述。

1 PSGL-1的結構與功能

1.1PSGL-1的分子結構 PSGL-1是表達在白細胞表面的Ⅰ型跨膜糖蛋白,具有二硫鍵連接的同型二聚體結構，每個亞基的分子量為120 kD。人PSGL-1蛋白由412個氨基酸組成，其中包含具有318個氨基酸(富含絲氨酸/蘇氨酸/脯氨酸)的胞質外結構域、具有24個氨基酸的單個疏水跨膜結構域和具有70個氨基酸的胞質結構域。N末端的細胞外結構域以18個氨基酸的疏水信號肽序列開始，隨后是跨越第19～41位氨基酸的前肽序列，其中成對的堿性氨基酸轉化酶的四肽共有切割位點位于PSGL-1氨基酸順序的第38～41位(-R-D-R-R-)[1-3]。在細胞外結構域中，跨越第118～277位氨基酸處存在16個十肽重復單元，其具有共有序列-A-T/M-E-A-Q-T-T-XP/L-A/T-[2]。

在PSGL-1上還存在一些特殊結合位點。在細胞外和跨膜結構域的連接處，單個未配對的半胱氨酸殘基(第320位)之間形成共價二硫鍵而形成PSGL-1分子的同源二聚體結構[3]。最近的研究表明，跨膜結構域的亮氨酸“拉鏈”結構是PSGL-1分子非共價二聚化的驅動因素，并以此來保持特定結構的穩定性，且該研究指出半胱氨酸殘基之間連接的二硫鍵縮短了2個單體的距離，因此對形成和幫助穩定亮氨酸“拉鏈”結構至關重要，非共價結合和共價二硫鍵結合共同調節PSGL-1的分子結構[4]。其次，人PSGL-1的成熟結構胞外區上具有70個蘇氨酸或絲氨酸的O-連接糖基化位點，另外還有3個N-連接的糖基化位點(在第65,111和292氨基酸處)。PSGL-1還有一個特征是在第46、48和51位存在3個酪氨酸殘基，極容易被硫酸化。正是這些特殊結構的存在，使得PSGL-1易被糖基化、唾液酸化及硫酸化，這對PSGL-1與P-選擇素的結合是不可或缺的[2]。PSGL-1的分子結構及功能示意圖見圖1。

Figure 1. Schematic diagram of the structure and function of PSGL-1.
圖1 PSGL-1的結構及功能示意圖

1.2PSGL-1的功能 PSGL-1是P-選擇素的高度特異性配體，主要表達在白細胞表面，在介導白細胞黏附于血管內皮細胞上起重要作用，促進白細胞向炎癥部位遷移[5]。另外，PSGL-1還可以與E-選擇素及L-選擇素以不同的親和力相互結合[3]。PSGL-1也在活化的血小板上表達[6]，PSGL-1與血管內皮細胞上P-選擇素相互作用導致白細胞-血小板聚集，促進炎癥細胞的黏附和浸潤[7-8]。白細胞的黏附與炎癥的發生密切相關[9]，而炎癥反應又是導致CKD進展的一個重要因素[10]。PSGL-1基因敲除小鼠出現腎小球損傷、腎血管改變和腎功能障礙，PSGL-1基因的缺失導致了腎臟的損傷[11]。除此之外，PSGL-1在免疫識別[5]、血栓形成[12]、動脈粥樣硬化[13]和腫瘤生長[14]等生理病理過程中扮演著重要角色。

2 PSGL-1與腎臟疾病

2.1PSGL-1在腎纖維化中的雙重作用 腎纖維化是CKD的最常見病理表現，主要特征為成纖維細胞的增殖、細胞外基質(extracellular matrix, ECM)的積累以及腎單位功能性喪失[15]。多種關鍵調節因子及信號通路共同調控著腎纖維化的進展[16]。PI3K/AKT/GSK-3β信號通路參與了缺氧誘導的腎間質纖維化的發展[17]。轉化生長因子β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)已被公認為腎纖維化發病機制中的關鍵介質，Smad2和Smad3是TGF-β1下游的直接信號分子，且多種促纖維化基因(如ColIa1、ColIa2、ColIIIa1、ColVa2、ColVIa1和ColVIa3等)和上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)標志物(α-SMA和E-鈣黏蛋白)是TGF-β/Smad3信號傳導的下游靶點[18]。Han等[19]研究發現在PSGL-1基因敲除小鼠肺纖維化模型中，TGF-β1和α-SMA的表達量升高，此外，ColIa1、ColIa2、ColIIIa1及磷酸化的Smad2和Smad3水平在PSGL-1基因缺失后也隨之表達增加。Han等[19]的研究也指出，在博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠模型中，磷酸化的AKT和GSK-3β表達水平增高，PSGL-1基因缺失后進一步升高了磷酸化的AKT和GSK3β的表達水平。此外，PSGL-1缺失時，IL-6、IL-10、IL-1β、TNF-α和IFN-γ等炎癥細胞因子的表達也增加。這意味著PSGL-1的缺失可能通過激活TGF-β1/Smad及PI3K/AKT/GSK-3β信號通路，促進膠原蛋白沉積，并增強炎癥反應和促纖維化因子表達來加速腎臟的纖維化的發生。

PSGL-1缺失可能延緩腎纖維化的進展。結締組織生長因子(connective tissue growth factor, CTGF)作為一種促纖維化因子，可通過與表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)結合，調節成纖維細胞ECM的合成和誘導腎小管上皮細胞的EMT產生，從而參與腎臟纖維化[20]。付慧等[21]的實驗發現PSGL-1+/+小鼠高鹽喂養組腎臟 CTGF 蛋白表達量明顯高于正常鹽喂養組；而PSGL-1-/-小鼠腎臟中，高鹽喂養組 CTGF 蛋白的表達與正常鹽喂養組無明顯差異，這表明PSGL-1基因缺失對高鹽誘導的腎臟纖維化具有抑制作用。另外，PSGL-1基因缺失對高鹽誘導的腎臟炎癥反應有抑制作用，如PSGL-1-/-小鼠腎臟 IL-6、IL-1β和TNF-α 的表達下調。

2.2PSGL-1缺失通過調控CCL2的表達促進狼瘡性腎炎的發展 狼瘡性腎炎是系統性紅斑狼瘡最常見的臟器損害，其發病機制與免疫復合物沉積、補體系統異常、NF-κB等信號通路、炎癥細胞和炎癥因子的表達等密切相關[22]。CCL2也稱作單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1)，與其受體結合可以介導腎臟中巨噬細胞和T細胞的募集，參與狼瘡性腎炎中的炎癥反應[23]。

降植烷(pristane)可以誘導C57BL/6J小鼠狼瘡性腎炎，主要表現為腎小球增生、系膜擴張和蛋白尿。在pristane處理的PSGL-1-/-小鼠中尿白蛋白-肌酐比率比pristane處理的WT小鼠更高，PSGL-1缺失加劇了pristane誘導的狼瘡性腎炎[24]。尿液中的CCL2是評估狼瘡性腎炎突發及嚴重程度的特異性、敏感性生物指標[25]。有實驗表明CCL2在狼瘡性腎炎患者中表達上調[26]，CCL2拮抗劑顯著減低了活動性狼瘡性腎炎患者的蛋白尿[27]。在狼瘡易感小鼠模型中，P-選擇素或PSGL-1的缺失通過增加炎癥因子CCL2的表達來加速腎小球腎炎的發生發展，PSGL-1參與了小鼠狼瘡性腎炎的疾病進程[28]。

2.3PSGL-1缺失對肥胖相關性腎病的保護性作用 肥胖已成為導致CKD的主要原因之一，與終末期腎衰竭的發展密切相關[29]。肥胖相關性腎病的基本特征是腎單位超濾，其涉及到的機制主要包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統激活、線粒體功能紊亂、內質網應激、炎癥、胰島素水平升高及胰島素抵抗、脂質積累等[29-30]。

PSGL-1可能促進肥胖相關性腎病的發展。PSGL-1缺失對肥胖誘導的內皮功能障礙具有抑制作用[31]。在PSGL-1缺失的肥胖小鼠模型中，PSGL-1缺失可能通過減少激活NF-κB信號途徑調節內皮對IL-1β的反應，減少白細胞-內皮細胞相互作用，影響白細胞運輸到脂肪組織[32]。有研究指出，在高脂飲食誘導的肥胖小鼠中，PSGL-1表達水平增加。此外，PSGL-1缺失減輕了飲食誘導的肥胖小鼠的胰島素抵抗和肝臟脂肪變性，改善了脂質代謝[33]。脂肪組織中巨噬細胞及其分泌的促炎細胞因子及趨化因子，如TNF-α、IL-6和MCP-1等可以增強肥胖相關的胰島素抵抗[33]，PSGL-1缺失減少肥胖小鼠的內臟脂肪組織中巨噬細胞浸潤和炎癥[32-33]，從而增強胰島素敏感性。

2.4抑制PSGL-1與其配體結合可延緩急性腎損傷的進展 急性腎損傷是由各種病因導致的腎小球濾過率快速下降的臨床綜合征，是重癥患者常見并發癥，也見于敗血癥、心臟手術及非ICU住院患者，有著較高的發病率和死亡率[34]。

缺血/再灌注損傷(ischemia/reperfusion injury, IRI)后引發了大鼠急性的腎臟損傷，是常用的急性腎損傷實驗研究模型[35]。

在腎臟IRI大鼠模型中，重組可溶性PSGL-1的治療可減少腎臟多形核白細胞的浸潤，預防腎功能障礙[36]，還可以減輕腎臟外髓質微循環損傷和腎小管損害[37]。串聯型P-選擇素糖蛋白配體-免疫球蛋白(tandem P-selectin glycoprotein ligand immunoglobulin, TSGL-Ig)的處理可以減輕小鼠肝臟IRI，抑制原位肝移植模型中缺血/再灌注誘導的肝臟中性粒細胞和巨噬細胞的聚集以及細胞因子/趨化因子的表達,減輕缺血/再灌注誘導的肝臟氧化應激損傷[38]。同時，該研究提出，TSGL-Ig通過具有抗氧化應激能力的ROS-Nrf2-AREs通路在缺血/再灌注損傷中發揮保護性作用[38]。除此之外，急性腎損傷時，激活的血小板通過PSGL-1可與腎小球毛細血管內皮細胞暴露出的P-選擇素相互作用，引起毛細血管內皮細胞損傷及疏松，進而促進急性腎損傷的發展[7]。

CD39是主要的核苷酸酶，將細胞外ATP/ADP磷酸水解為AMP,促進腺苷的產生，從而抑制腎臟IRI。研究者設計了一種靶向P-選擇素的CD39分子(rsol.CD39-PSGL-1)，它是由重組可溶性CD39組成，其中包含20個結合P-選擇素的PSGL-1殘基。已經證實rsol.CD39-PSGL-1有ADP酶活性并抑制血小板聚集，并且其與可溶性P-選擇素和血小板表面P-選擇素能高度特異性結合。該研究進一步的結果是，在腎臟IRI小鼠模型中，注射rsol.CD39-PSGL-1可以減輕小鼠腎功能損害和腎小管壞死，且在有效劑量內不會影響出血時間[39]。PSGL-1與急性腎損傷有著密切的關聯，抑制PSGL-1與P-選擇素的相互作用，可能對急性腎損傷有保護作用[36-37, 39]。

3 總結與展望

PSGL-1近年來逐漸受到關注，它廣泛參與了炎癥反應、免疫識別、血栓形成、腫瘤生長和臟器纖維化等病理生理過程。目前的研究表明PSGL-1可能通過TGF-β1/Smad、PI3K/AKT/GSK-3β、CTGF和CCL2等影響腎臟疾病的進程，但其更具體的作用機制尚待認識。因此，PSGL-1是腎臟疾病發生發展中的關鍵調節因子，可能成為預測腎臟疾病腎損傷的早期生物標志物，從而有助于腎臟疾病的診斷。此外，PSGL-1是否在其他腎臟疾病(如糖尿病腎病和紫癜性腎炎等)中同樣發揮著重要作用，仍需深入研究。