肾素(原)受体在肾脏炎症中的作用研究进展

薛凯，周宝龙，方辉

(潍坊医学院药学院，山东 潍坊 261053)

肾素和肾素原可以通过与细胞相应靶点特异性结合介导一系列生理作用[1]。而肾素与肾素(原)受体[(pro)renin receptor，PRR]结合可使肾素催化活性增加4～5倍，同时诱导信号转导反应，导致血管收缩、钠离子重吸收增加、细胞增殖以及炎症反应等[2-3]。PRR在身体器官组织中广泛表达，包括平滑肌、肾、肝、脑、睾丸、肺、心脏和脂肪组织等[4]。PRR激活可导致肾损伤、高血压、糖尿病及其并发症、先兆子痫等。文献报道，PRR激活与局部肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)、Wnt/β联蛋白(β-catenin)信号转导、V型H+-ATP酶、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)以及胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)的活化有关[5]。PRR被蛋白酶切割生成可溶性PRR[soluble(pro)renin receptor，sPRR]并释放至细胞外，包括血浆、尿液等。有证据表明，sPRR在各种生理病理过程中发挥重要作用，包括组织RAS的激活[6]、水盐平衡的调节[7]以及高血压[8]、肾损伤[9]等疾病的进展。最新研究表明，sPRR可能成为一种新的疾病诊断生物标志物，包括但不限于高血压、心力衰竭、肾病、妊娠综合征、肥胖和阻塞性睡眠呼吸暂停综合征等[10]。现就PRR在肾脏炎症中的作用研究进展予以综述。

1 PRR概述

1.1PRR的分子结构 PRR是由氢离子转运ATP酶溶酶体辅助蛋白2编码的RAS新成员，首次由Nguyen等[11]在人肾小球系膜细胞中克隆获得。PRR基因位于X染色体，人与鼠的PRR基因核苷酸序列相似度达95%，且其氨基酸序列也基本保持一致，相似度为80%[12]。全长PRR[full-length(pro)renin receptor，fPRR]是一个由350个氨基酸组成的蛋白质，由N端胞外域、跨膜区和C端胞质域组成[13]。其N端胞外域蛋白酶切割产生的sPRR可分泌到细胞外，进入血浆、尿液或细胞培养基中，也可滞留于细胞内[14-16]。C端胞质域和跨膜区组成V型 H+-ATP酶。

1.2PRR的切割酶 弗林蛋白酶(Furin)是第一个被报道的在细胞内反式高尔基体上切割PRR产生sPRR的酶，可切割位点保守的氨基酸序列R275KTR278[17]。Yoshikawa等[18]报道，转染去整合素样金属蛋白酶19可增加中国仓鼠卵巢细胞内sPRR的产生，而缺乏Furin的人结肠癌LoVo细胞和经Furin抑制剂处理的血管平滑肌细胞培养基中的sPRR表达均减少。证明是去整合素样金属蛋白酶19而不是Furin在细胞内反式高尔基体上切割PRR产生sPRR。另有研究指出，S1P(site-1-protease)可通过识别PRR的保守氨基酸序列R278TIL281切割产生sPRR，而S1P抑制剂(非Furin或去整合素样金属蛋白酶19)可抑制布雷非德菌素A或牛血清白蛋白诱导的sPRR生成[14,16]。然而，Morosin等[19]发现，前体蛋白转化酶抑制剂DEC-RVKR-CMK(非Furin干扰小RNA或S1P抑制剂PF429242)可降低胎盘合胞体滋养层细胞外sPRR水平，表明存在不同于S1P或Furin的未知前体蛋白转化酶，这也可能是胎盘分泌sPRR的原因。以上研究结果存在差异的原因目前尚不清楚，可能与特定细胞功能决定的细胞内环境差异有关。

1.3PRR相关的信号转导 由于PRR存在多种形式，因此其信号转导可以依赖RAS，也可以独立于RAS。fPRR和sPRR激活可介导血管紧张素原的切割，并通过激活肾素和肾素原介导RAS活化[20-21]。PRR还可通过与肾素原结合激活MAPK-ERK1/2信号转导通路，诱导肾脏集合管细胞中环加氧酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 4，Nox4)依赖的过氧化氢、转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)以及纤溶酶原激活物抑制剂等促纤维化因子生成[22]。而PRR诱导促纤维化因子生成的机制依赖于COX-2衍生的前列腺素E2的产生以及前列腺素E2受体4亚型和Smad通路的激活[23]。表明特异性抑制COX-2表达有助于防止高血压或糖尿病导致的肾小管损伤。此外，PRR还可独立于血管紧张素(angiotensin，Ang)Ⅱ激活MAPK-ERK信号通路[5]，诱导TGF-β、纤溶酶原激活物抑制剂1、白细胞介素(interleukin，IL)-1β、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)以及COX-2等炎症因子和纤维化分子的增殖和激活，导致肾功能损害[24]。PRR参与的肾脏炎症和纤维化过程是RAS导致终末期肾病的一个关键节点。在白蛋白超载诱导的肾病模型中，肾fPRR 和sPRR蛋白表达以及尿sPRR排泄均显著增加[6]。这一结果与白蛋白超载孵育的肾上皮细胞体外研究结果一致[14]。sPRR与肾素原结合可导致AngⅡ的产生增多，进而介导RAS活化，外源性sPRR重组蛋白sPRR-His孵育可刺激小鼠肾集合管M1细胞分泌肾素原和肾素[25]。研究表明，sPRR上调可直接激活RAS和MAPK/ERK1/2信号通路，导致肾功能损害[26]。作为Wnt受体与V型H+-ATP酶的衔接蛋白，PRR可通过促进Wnt-β-catenin信号通路的激活，调节胚胎发育和病理性疾病[1,27]。RAS组分缺失的小鼠大多发育正常，但在胚胎发育过程中PRR缺失可导致蛋白尿、肾衰竭和胚胎死亡；成年小鼠PRR缺失可导致大脑、心脏和肾脏等多器官缺陷，甚至快速死亡[4]。研究发现，sPRR直接与AngⅡ-1型受体结合可激活Nox4/过氧化氢信号转导通路[13]。以上研究表明，sPRR对局部RAS有刺激作用，但sPRR是否可有效激活肾素原目前尚不清楚。

2 PRR在肾功能障碍产生炎症中的作用

肾功能障碍小鼠肾脏PRR表达显著上调，并导致肾脏损伤，其机制可能涉及Wnt/β-catenin信号通路激活[27-28]、肾内RAS[6]以及线粒体Nox4/超氧化物歧化酶2/解偶联蛋白2/NF-κB、沉默信息调节因子1/叉头框转录因子O3a[29]、腺苷一磷酸活化的蛋白激酶/沉默信息调节因子1/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α信号通路抑制等[30]。因此，PRR可能成为肾功能障碍治疗的新靶点。

2.1PRR与电解质紊乱 肾脏在调节血压和水盐代谢平衡方面具有重要作用[31]。目前药理学和遗传学研究已经确立了PRR在调节钠离子和钾离子平衡中的重要作用，涉及依赖RAS机制[32-35]和独立于RAS机制[2]。研究发现，sPRR在肾功能损害中具有特殊作用，其可通过卷曲蛋白8和β-catenin信号通路激活远端肾单位中的水通道蛋白2，增加水的重吸收[36-37]。另有研究发现，sPRR可通过上调远端肾单位上皮钠通道(epithelial sodium channel，ENaC)增加钠离子重吸收[38]。表明sPRR在水钠平衡和肾功能障碍的发展中发挥重要作用[32]。外源性重组sPRR-His蛋白通过Nox4信号对ENaC活性表现出急性刺激作用，同时对依赖β-catenin信号的α-ENaC表现出慢性促进作用[38]。因此，sPRR可能通过依赖RAS机制和独立于RAS机制调节细胞膜上钠离子和钾离子转运蛋白的表达，进而维持电解质稳态。

2.2PRR与高血压 远端肾单位PRR在刺激水钠重吸收和高血压发展中的作用受到越来越多研究者的关注[39]。药理学和转基因研究表明，肾脏、大脑等局部器官组织中的PRR可通过激活局部RAS以及其他独立于RAS的细胞内信号通路促进高血压的进展[35,40]。高血压可损害肾小球滤过屏障，干扰循环中血管紧张素原、肾素原、肾素、AngⅠ、AngⅡ的滤过和在肾脏近端小管的摄取[41]。在双肾一夹高血压模型中，肾脏PRR表达上调并激活MAPK-ERK1/2信号通路，进而增加COX-2、NF-κB以及炎症细胞因子[IL-1β、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、单核细胞趋化蛋白1]的表达[42]。靶向敲除肾组织中的PRR可抑制IL-1β、TNF-α、COX-2和NF-κB的表达，提示PRR与肾脏炎症存在复杂而直接的相互作用[3]。通过抑制S1P减少sPRR生成可显著减轻AngⅡ诱导的F1 B6129SF1/J小鼠高血压，同时降低肾髓质和尿肾素水平以及肾髓质α-ENaC的表达，而血压水平和α-ENaC的表达水平均可被sPRR-His灌注逆转[21]。此外，减少小鼠体内突变PRR裂解位点内源性sPRR的产生，可导致生理条件下小鼠血压降低，而外源性sPRR灌注可部分逆转血压降低；由S1P抑制或切割位点突变诱导的内源性sPRR产生减少可导致fPRR蛋白水平升高，且与AngⅡ灌注小鼠的血压呈负相关，表明PRR可通过sPRR升高AngⅡ灌注模型的血压[43]。研究还发现，sPRR可刺激肾血管紧张素原的表达[44]，但肾sPRR和尿sPRR排泄水平是否与肾内RAS相关目前尚不清楚。

2.3PRR与肥胖 高脂饮食小鼠肾脏PRR表达显著上调，而肾脏PRR特异性敲除小鼠体重显著降低、尿液中的葡萄糖和白蛋白水平显著升高，这可能导致肾近端小管损伤和功能障碍，从而导致葡萄糖、白蛋白等营养物质的流失[45]。与野生型小鼠相比，脂肪组织PRR特异性敲除小鼠的血压显著升高，同时伴随血浆sPRR水平升高[44]。血浆sPRR水平升高可能导致小鼠血压升高，因为补充外源性重组sPRR-His蛋白可导致饮食诱导肥胖小鼠的血压升高[8]。另有研究发现，氯沙坦治疗可抑制脂肪组织PRR敲除雌性小鼠血压升高，但并不能抑制sPRR灌注且高脂饮食的C57BL/6雄性小鼠血压升高，表明sPRR诱导肥胖小鼠血压升高存在性别差异[8,44]。此外，sPRR诱导的RAS激活可促进C57BL/6雌性肥胖小鼠血压升高，因为sPRR灌注可上调小鼠血浆肾素水平以及肾脏和肝脏血管紧张素原的表达[44]。虽然sPRR灌注的雄性肥胖小鼠血压升高可能归因于压力反射敏感性受损和交感神经系统激活，但氯盐碱(一种神经节阻滞剂)治疗可使小鼠血压降低[8]。有研究认为，sPRR-His可升高C57/BL6雄性肥胖小鼠血压，但这种升压作用可被氯沙坦治疗逆转[13]。此外，sPRR还在交感神经系统和血管张力损伤中起作用[8]。肥胖小鼠瘦素水平升高、交感神经激活，导致其血压升高[46]，而灌注外源性sPRR-His可损害脂肪组织的形态，从而导致炎症的发生[8]。研究表明，重组sPRR-His蛋白处理可显著降低培养的内髓集合管细胞中Apelin受体早期内源性配体和Apelin信使RNA的表达[25]。还有研究发现，sPRR是环腺苷酸/蛋白激酶A信号转导通路的下游靶标，可介导血管升压素诱导的水通道蛋白2表达，血管升压素处理可显著上调小鼠内髓集合管细胞中水通道蛋白2的表达，而在血管升压素处理的基础上加入Apelin-13可阻断血管升压素诱导的水通道蛋白2的表达，进一步加入sPRR-His处理则可部分逆转加入Apelin-13导致的水通道蛋白2表达下调[47]。此外，分拣蛋白1和低密度脂蛋白受体可能也是sPRR的受体[48]。

2.4PRR与糖尿病 PRR在糖尿病相关的肾功能损害中也具有重要作用。糖尿病肾病是终末期肾病的主要病因，其特点为蛋白尿、肾小球硬化和肾功能进行性丧失[49]。糖尿病肾病的病理生理学机制包括依赖RAS机制[50]和独立于RAS机制[51]。而炎症细胞因子(IL-1、IL-6、IL-18和TNF-α)可能参与了糖尿病肾病的发生发展。人体试验证实，RAS在糖尿病肾病的发生发展中具有重要作用[52]。研究表明，在体内阻断PRR可减少蛋白尿以及肾脏炎症细胞因子TNF-α、IL-1β的产生[51]，同时延缓糖尿病肾病的进展[53]。链脲佐菌素诱导的糖尿病疾病模型肾脏PRR表达上调，导致TNF-α等炎症细胞因子水平升高[50]，从而激活第二信使系统、转录因子、生长因子，导致糖尿病患者严重的肾损害[54]。此外，PRR还可通过诱导链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病肾脏线粒体功能障碍，上调线粒体Nox4/超氧化物歧化酶2/解偶联蛋白2信号通路表达，促进肾脏细胞凋亡和纤维化，进而导致肾损伤[29]。糖尿病患者PRR上调还可影响足细胞的结构和功能，通过Wnt3A/β-catenin/Snail信号通路转导，导致足细胞蛋白和Nephrin蛋白表达下调[55]。还有研究发现，PRR和细胞因子可通过阻止F-肌动蛋白纤维形成，导致细胞间连接重组，从而造成内皮通透性丧失，最终导致足细胞损伤[56]。PRR下调可减轻炎症反应，改善F-肌动蛋白的表达和重组[55]，提示PRR在糖尿病肾病的病理生理过程中起关键作用。

2.5其他 研究表明，sPRR通过Nox4/NF-κB信号通路促进炎症、血管内皮细胞黏附和内皮功能障碍，并上调IL-6、IL-8、血管内皮细胞黏附分子1以及细胞间黏附分子1等细胞因子的表达[13]。sPRR通过Nox-4/NF-κB信号通路上调炎症细胞因子是一个渐近的过程，可能涉及RAS[57]。Xie等[9]证明，sPRR-His蛋白可通过激活蛋白激酶B/β-catenin/Snail信号通路上调人肾近端小管细胞中纤维连接蛋白的表达，而选择性S1P抑制剂PF429242可抑制sPRR，下调纤维连接蛋白的表达，表明sPRR在肾纤维化中发挥重要作用。因此，sPRR可能成为一种新的肾损伤诊断生物标志物，而抑制sPRR产生可能成为肾脏疾病治疗的新策略。

3 小 结

PRR在肾功能障碍、肾脏炎症以及肾纤维化中均具有重要的病理生理作用，但其在许多未知领域的作用仍存在争议，如PRR激活炎症细胞因子和促纤维化因子，进而加剧肾脏损伤的机制目前尚不明确；切割产生sPRR的蛋白酶是Furin、去整合素样金属蛋白酶19还是S1P或其他未知蛋白酶也仍需进一步探究。目前测定sPRR主要依赖sPRR酶联免疫试剂盒，但该试剂盒检测的灵敏度、特异度等均存在局限，故亟须寻找一种统一、可靠的sPRR检测方法。作为治疗高血压和慢性肾脏病的关键靶点，PRR仍是RAS领域研究的热点，未来有望通过对PRR尤其是sPRR的深入研究为肾脏疾病的治疗提供新思路。