腎素(原)受體在腎臟炎癥中的作用研究進展

薛凱，周寶龍，方輝

(濰坊醫學院藥學院，山東 濰坊 261053)

腎素和腎素原可以通過與細胞相應靶點特異性結合介導一系列生理作用[1]。而腎素與腎素(原)受體[(pro)renin receptor，PRR]結合可使腎素催化活性增加4～5倍，同時誘導信號轉導反應，導致血管收縮、鈉離子重吸收增加、細胞增殖以及炎癥反應等[2-3]。PRR在身體器官組織中廣泛表達，包括平滑肌、腎、肝、腦、睪丸、肺、心臟和脂肪組織等[4]。PRR激活可導致腎損傷、高血壓、糖尿病及其并發癥、先兆子癇等。文獻報道，PRR激活與局部腎素-血管緊張素系統(renin-angiotensin system，RAS)、Wnt/β聯蛋白(β-catenin)信號轉導、V型H+-ATP酶、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)以及胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)的活化有關[5]。PRR被蛋白酶切割生成可溶性PRR[soluble(pro)renin receptor，sPRR]并釋放至細胞外，包括血漿、尿液等。有證據表明，sPRR在各種生理病理過程中發揮重要作用，包括組織RAS的激活[6]、水鹽平衡的調節[7]以及高血壓[8]、腎損傷[9]等疾病的進展。最新研究表明，sPRR可能成為一種新的疾病診斷生物標志物，包括但不限于高血壓、心力衰竭、腎病、妊娠綜合征、肥胖和阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征等[10]。現就PRR在腎臟炎癥中的作用研究進展予以綜述。

1 PRR概述

1.1PRR的分子結構 PRR是由氫離子轉運ATP酶溶酶體輔助蛋白2編碼的RAS新成員，首次由Nguyen等[11]在人腎小球系膜細胞中克隆獲得。PRR基因位于X染色體，人與鼠的PRR基因核苷酸序列相似度達95%，且其氨基酸序列也基本保持一致，相似度為80%[12]。全長PRR[full-length(pro)renin receptor，fPRR]是一個由350個氨基酸組成的蛋白質，由N端胞外域、跨膜區和C端胞質域組成[13]。其N端胞外域蛋白酶切割產生的sPRR可分泌到細胞外，進入血漿、尿液或細胞培養基中，也可滯留于細胞內[14-16]。C端胞質域和跨膜區組成V型 H+-ATP酶。

1.2PRR的切割酶 弗林蛋白酶(Furin)是第一個被報道的在細胞內反式高爾基體上切割PRR產生sPRR的酶，可切割位點保守的氨基酸序列R275KTR278[17]。Yoshikawa等[18]報道，轉染去整合素樣金屬蛋白酶19可增加中國倉鼠卵巢細胞內sPRR的產生，而缺乏Furin的人結腸癌LoVo細胞和經Furin抑制劑處理的血管平滑肌細胞培養基中的sPRR表達均減少。證明是去整合素樣金屬蛋白酶19而不是Furin在細胞內反式高爾基體上切割PRR產生sPRR。另有研究指出，S1P(site-1-protease)可通過識別PRR的保守氨基酸序列R278TIL281切割產生sPRR，而S1P抑制劑(非Furin或去整合素樣金屬蛋白酶19)可抑制布雷非德菌素A或牛血清白蛋白誘導的sPRR生成[14,16]。然而，Morosin等[19]發現，前體蛋白轉化酶抑制劑DEC-RVKR-CMK(非Furin干擾小RNA或S1P抑制劑PF429242)可降低胎盤合胞體滋養層細胞外sPRR水平，表明存在不同于S1P或Furin的未知前體蛋白轉化酶，這也可能是胎盤分泌sPRR的原因。以上研究結果存在差異的原因目前尚不清楚，可能與特定細胞功能決定的細胞內環境差異有關。

1.3PRR相關的信號轉導 由于PRR存在多種形式，因此其信號轉導可以依賴RAS，也可以獨立于RAS。fPRR和sPRR激活可介導血管緊張素原的切割，并通過激活腎素和腎素原介導RAS活化[20-21]。PRR還可通過與腎素原結合激活MAPK-ERK1/2信號轉導通路，誘導腎臟集合管細胞中環加氧酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 4，Nox4)依賴的過氧化氫、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)以及纖溶酶原激活物抑制劑等促纖維化因子生成[22]。而PRR誘導促纖維化因子生成的機制依賴于COX-2衍生的前列腺素E2的產生以及前列腺素E2受體4亞型和Smad通路的激活[23]。表明特異性抑制COX-2表達有助于防止高血壓或糖尿病導致的腎小管損傷。此外，PRR還可獨立于血管緊張素(angiotensin，Ang)Ⅱ激活MAPK-ERK信號通路[5]，誘導TGF-β、纖溶酶原激活物抑制劑1、白細胞介素(interleukin，IL)-1β、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)以及COX-2等炎癥因子和纖維化分子的增殖和激活，導致腎功能損害[24]。PRR參與的腎臟炎癥和纖維化過程是RAS導致終末期腎病的一個關鍵節點。在白蛋白超載誘導的腎病模型中，腎fPRR 和sPRR蛋白表達以及尿sPRR排泄均顯著增加[6]。這一結果與白蛋白超載孵育的腎上皮細胞體外研究結果一致[14]。sPRR與腎素原結合可導致AngⅡ的產生增多，進而介導RAS活化，外源性sPRR重組蛋白sPRR-His孵育可刺激小鼠腎集合管M1細胞分泌腎素原和腎素[25]。研究表明，sPRR上調可直接激活RAS和MAPK/ERK1/2信號通路，導致腎功能損害[26]。作為Wnt受體與V型H+-ATP酶的銜接蛋白，PRR可通過促進Wnt-β-catenin信號通路的激活，調節胚胎發育和病理性疾病[1,27]。RAS組分缺失的小鼠大多發育正常，但在胚胎發育過程中PRR缺失可導致蛋白尿、腎衰竭和胚胎死亡；成年小鼠PRR缺失可導致大腦、心臟和腎臟等多器官缺陷，甚至快速死亡[4]。研究發現，sPRR直接與AngⅡ-1型受體結合可激活Nox4/過氧化氫信號轉導通路[13]。以上研究表明，sPRR對局部RAS有刺激作用，但sPRR是否可有效激活腎素原目前尚不清楚。

2 PRR在腎功能障礙產生炎癥中的作用

腎功能障礙小鼠腎臟PRR表達顯著上調，并導致腎臟損傷，其機制可能涉及Wnt/β-catenin信號通路激活[27-28]、腎內RAS[6]以及線粒體Nox4/超氧化物歧化酶2/解偶聯蛋白2/NF-κB、沉默信息調節因子1/叉頭框轉錄因子O3a[29]、腺苷一磷酸活化的蛋白激酶/沉默信息調節因子1/過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α信號通路抑制等[30]。因此，PRR可能成為腎功能障礙治療的新靶點。

2.1PRR與電解質紊亂 腎臟在調節血壓和水鹽代謝平衡方面具有重要作用[31]。目前藥理學和遺傳學研究已經確立了PRR在調節鈉離子和鉀離子平衡中的重要作用，涉及依賴RAS機制[32-35]和獨立于RAS機制[2]。研究發現，sPRR在腎功能損害中具有特殊作用，其可通過卷曲蛋白8和β-catenin信號通路激活遠端腎單位中的水通道蛋白2，增加水的重吸收[36-37]。另有研究發現，sPRR可通過上調遠端腎單位上皮鈉通道(epithelial sodium channel，ENaC)增加鈉離子重吸收[38]。表明sPRR在水鈉平衡和腎功能障礙的發展中發揮重要作用[32]。外源性重組sPRR-His蛋白通過Nox4信號對ENaC活性表現出急性刺激作用，同時對依賴β-catenin信號的α-ENaC表現出慢性促進作用[38]。因此，sPRR可能通過依賴RAS機制和獨立于RAS機制調節細胞膜上鈉離子和鉀離子轉運蛋白的表達，進而維持電解質穩態。

2.2PRR與高血壓 遠端腎單位PRR在刺激水鈉重吸收和高血壓發展中的作用受到越來越多研究者的關注[39]。藥理學和轉基因研究表明，腎臟、大腦等局部器官組織中的PRR可通過激活局部RAS以及其他獨立于RAS的細胞內信號通路促進高血壓的進展[35,40]。高血壓可損害腎小球濾過屏障，干擾循環中血管緊張素原、腎素原、腎素、AngⅠ、AngⅡ的濾過和在腎臟近端小管的攝取[41]。在雙腎一夾高血壓模型中，腎臟PRR表達上調并激活MAPK-ERK1/2信號通路，進而增加COX-2、NF-κB以及炎癥細胞因子[IL-1β、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、單核細胞趨化蛋白1]的表達[42]。靶向敲除腎組織中的PRR可抑制IL-1β、TNF-α、COX-2和NF-κB的表達，提示PRR與腎臟炎癥存在復雜而直接的相互作用[3]。通過抑制S1P減少sPRR生成可顯著減輕AngⅡ誘導的F1 B6129SF1/J小鼠高血壓，同時降低腎髓質和尿腎素水平以及腎髓質α-ENaC的表達，而血壓水平和α-ENaC的表達水平均可被sPRR-His灌注逆轉[21]。此外，減少小鼠體內突變PRR裂解位點內源性sPRR的產生，可導致生理條件下小鼠血壓降低，而外源性sPRR灌注可部分逆轉血壓降低；由S1P抑制或切割位點突變誘導的內源性sPRR產生減少可導致fPRR蛋白水平升高，且與AngⅡ灌注小鼠的血壓呈負相關，表明PRR可通過sPRR升高AngⅡ灌注模型的血壓[43]。研究還發現，sPRR可刺激腎血管緊張素原的表達[44]，但腎sPRR和尿sPRR排泄水平是否與腎內RAS相關目前尚不清楚。

2.3PRR與肥胖 高脂飲食小鼠腎臟PRR表達顯著上調，而腎臟PRR特異性敲除小鼠體重顯著降低、尿液中的葡萄糖和白蛋白水平顯著升高，這可能導致腎近端小管損傷和功能障礙，從而導致葡萄糖、白蛋白等營養物質的流失[45]。與野生型小鼠相比，脂肪組織PRR特異性敲除小鼠的血壓顯著升高，同時伴隨血漿sPRR水平升高[44]。血漿sPRR水平升高可能導致小鼠血壓升高，因為補充外源性重組sPRR-His蛋白可導致飲食誘導肥胖小鼠的血壓升高[8]。另有研究發現，氯沙坦治療可抑制脂肪組織PRR敲除雌性小鼠血壓升高，但并不能抑制sPRR灌注且高脂飲食的C57BL/6雄性小鼠血壓升高，表明sPRR誘導肥胖小鼠血壓升高存在性別差異[8,44]。此外，sPRR誘導的RAS激活可促進C57BL/6雌性肥胖小鼠血壓升高，因為sPRR灌注可上調小鼠血漿腎素水平以及腎臟和肝臟血管緊張素原的表達[44]。雖然sPRR灌注的雄性肥胖小鼠血壓升高可能歸因于壓力反射敏感性受損和交感神經系統激活，但氯鹽堿(一種神經節阻滯劑)治療可使小鼠血壓降低[8]。有研究認為，sPRR-His可升高C57/BL6雄性肥胖小鼠血壓，但這種升壓作用可被氯沙坦治療逆轉[13]。此外，sPRR還在交感神經系統和血管張力損傷中起作用[8]。肥胖小鼠瘦素水平升高、交感神經激活，導致其血壓升高[46]，而灌注外源性sPRR-His可損害脂肪組織的形態，從而導致炎癥的發生[8]。研究表明，重組sPRR-His蛋白處理可顯著降低培養的內髓集合管細胞中Apelin受體早期內源性配體和Apelin信使RNA的表達[25]。還有研究發現，sPRR是環腺苷酸/蛋白激酶A信號轉導通路的下游靶標，可介導血管升壓素誘導的水通道蛋白2表達，血管升壓素處理可顯著上調小鼠內髓集合管細胞中水通道蛋白2的表達，而在血管升壓素處理的基礎上加入Apelin-13可阻斷血管升壓素誘導的水通道蛋白2的表達，進一步加入sPRR-His處理則可部分逆轉加入Apelin-13導致的水通道蛋白2表達下調[47]。此外，分揀蛋白1和低密度脂蛋白受體可能也是sPRR的受體[48]。

2.4PRR與糖尿病 PRR在糖尿病相關的腎功能損害中也具有重要作用。糖尿病腎病是終末期腎病的主要病因，其特點為蛋白尿、腎小球硬化和腎功能進行性喪失[49]。糖尿病腎病的病理生理學機制包括依賴RAS機制[50]和獨立于RAS機制[51]。而炎癥細胞因子(IL-1、IL-6、IL-18和TNF-α)可能參與了糖尿病腎病的發生發展。人體試驗證實，RAS在糖尿病腎病的發生發展中具有重要作用[52]。研究表明，在體內阻斷PRR可減少蛋白尿以及腎臟炎癥細胞因子TNF-α、IL-1β的產生[51]，同時延緩糖尿病腎病的進展[53]。鏈脲佐菌素誘導的糖尿病疾病模型腎臟PRR表達上調，導致TNF-α等炎癥細胞因子水平升高[50]，從而激活第二信使系統、轉錄因子、生長因子，導致糖尿病患者嚴重的腎損害[54]。此外，PRR還可通過誘導鏈脲佐菌素誘導的糖尿病腎病腎臟線粒體功能障礙，上調線粒體Nox4/超氧化物歧化酶2/解偶聯蛋白2信號通路表達，促進腎臟細胞凋亡和纖維化，進而導致腎損傷[29]。糖尿病患者PRR上調還可影響足細胞的結構和功能，通過Wnt3A/β-catenin/Snail信號通路轉導，導致足細胞蛋白和Nephrin蛋白表達下調[55]。還有研究發現，PRR和細胞因子可通過阻止F-肌動蛋白纖維形成，導致細胞間連接重組，從而造成內皮通透性喪失，最終導致足細胞損傷[56]。PRR下調可減輕炎癥反應，改善F-肌動蛋白的表達和重組[55]，提示PRR在糖尿病腎病的病理生理過程中起關鍵作用。

2.5其他 研究表明，sPRR通過Nox4/NF-κB信號通路促進炎癥、血管內皮細胞黏附和內皮功能障礙，并上調IL-6、IL-8、血管內皮細胞黏附分子1以及細胞間黏附分子1等細胞因子的表達[13]。sPRR通過Nox-4/NF-κB信號通路上調炎癥細胞因子是一個漸近的過程，可能涉及RAS[57]。Xie等[9]證明，sPRR-His蛋白可通過激活蛋白激酶B/β-catenin/Snail信號通路上調人腎近端小管細胞中纖維連接蛋白的表達，而選擇性S1P抑制劑PF429242可抑制sPRR，下調纖維連接蛋白的表達，表明sPRR在腎纖維化中發揮重要作用。因此，sPRR可能成為一種新的腎損傷診斷生物標志物，而抑制sPRR產生可能成為腎臟疾病治療的新策略。

3 小 結

PRR在腎功能障礙、腎臟炎癥以及腎纖維化中均具有重要的病理生理作用，但其在許多未知領域的作用仍存在爭議，如PRR激活炎癥細胞因子和促纖維化因子，進而加劇腎臟損傷的機制目前尚不明確；切割產生sPRR的蛋白酶是Furin、去整合素樣金屬蛋白酶19還是S1P或其他未知蛋白酶也仍需進一步探究。目前測定sPRR主要依賴sPRR酶聯免疫試劑盒，但該試劑盒檢測的靈敏度、特異度等均存在局限，故亟須尋找一種統一、可靠的sPRR檢測方法。作為治療高血壓和慢性腎臟病的關鍵靶點，PRR仍是RAS領域研究的熱點，未來有望通過對PRR尤其是sPRR的深入研究為腎臟疾病的治療提供新思路。