薛凱，周寶龍，方輝

(濰坊醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 濰坊 261053)

腎素和腎素原可以通過(guò)與細(xì)胞相應(yīng)靶點(diǎn)特異性結(jié)合介導(dǎo)一系列生理作用[1]。而腎素與腎素(原)受體[(pro)renin receptor，PRR]結(jié)合可使腎素催化活性增加4～5倍，同時(shí)誘導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)反應(yīng)，導(dǎo)致血管收縮、鈉離子重吸收增加、細(xì)胞增殖以及炎癥反應(yīng)等[2-3]。PRR在身體器官組織中廣泛表達(dá)，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(dǎo)致腎損傷、高血壓、糖尿病及其并發(fā)癥、先兆子癇等。文獻(xiàn)報(bào)道，PRR激活與局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)、Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、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(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)的活化有關(guān)[5]。PRR被蛋白酶切割生成可溶性PRR[soluble(pro)renin receptor，sPRR]并釋放至細(xì)胞外，包括血漿、尿液等。有證據(jù)表明，sPRR在各種生理病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用，包括組織RAS的激活[6]、水鹽平衡的調(diào)節(jié)[7]以及高血壓[8]、腎損傷[9]等疾病的進(jìn)展。最新研究表明，sPRR可能成為一種新的疾病診斷生物標(biāo)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]?，F(xiàn)就PRR在腎臟炎癥中的作用研究進(jìn)展予以綜述。

1 PRR概述

1.1PRR的分子結(jié)構(gòu) PRR是由氫離子轉(zhuǎn)運(yùn)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(xì)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(dá)95%，且其氨基酸序列也基本保持一致，相似度為80%[12]。全長(zhǎng)PRR[full-length(pro)renin receptor，fPRR]是一個(gè)由350個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，由N端胞外域、跨膜區(qū)和C端胞質(zhì)域組成[13]。其N(xiāo)端胞外域蛋白酶切割產(chǎn)生的sPRR可分泌到細(xì)胞外，進(jìn)入血漿、尿液或細(xì)胞培養(yǎng)基中，也可滯留于細(xì)胞內(nèi)[14-16]。C端胞質(zhì)域和跨膜區(qū)組成V型 H+-ATP酶。

1.2PRR的切割酶 弗林蛋白酶(Furin)是第一個(gè)被報(bào)道的在細(xì)胞內(nèi)反式高爾基體上切割PRR產(chǎn)生sPRR的酶，可切割位點(diǎn)保守的氨基酸序列R275KTR278[17]。Yoshikawa等[18]報(bào)道，轉(zhuǎn)染去整合素樣金屬蛋白酶19可增加中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞內(nèi)sPRR的產(chǎn)生，而缺乏Furin的人結(jié)腸癌LoVo細(xì)胞和經(jīng)Furin抑制劑處理的血管平滑肌細(xì)胞培養(yǎng)基中的sPRR表達(dá)均減少。證明是去整合素樣金屬蛋白酶19而不是Furin在細(xì)胞內(nèi)反式高爾基體上切割PRR產(chǎn)生sPRR。另有研究指出，S1P(site-1-protease)可通過(guò)識(shí)別PRR的保守氨基酸序列R278TIL281切割產(chǎn)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(dǎo)的sPRR生成[14,16]。然而，Morosin等[19]發(fā)現(xiàn)，前體蛋白轉(zhuǎn)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(pán)合胞體滋養(yǎng)層細(xì)胞外sPRR水平，表明存在不同于S1P或Furin的未知前體蛋白轉(zhuǎn)化酶，這也可能是胎盤(pán)分泌sPRR的原因。以上研究結(jié)果存在差異的原因目前尚不清楚，可能與特定細(xì)胞功能決定的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境差異有關(guān)。

1.3PRR相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 由于PRR存在多種形式，因此其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可以依賴(lài)RAS，也可以獨(dú)立于RAS。fPRR和sPRR激活可介導(dǎo)血管緊張素原的切割，并通過(guò)激活腎素和腎素原介導(dǎo)RAS活化[20-21]。PRR還可通過(guò)與腎素原結(jié)合激活MAPK-ERK1/2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)腎臟集合管細(xì)胞中環(huán)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(lài)的過(guò)氧化氫、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)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(dǎo)促纖維化因子生成的機(jī)制依賴(lài)于COX-2衍生的前列腺素E2的產(chǎn)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(dá)有助于防止高血壓或糖尿病導(dǎo)致的腎小管損傷。此外，PRR還可獨(dú)立于血管緊張素(angiotensin，Ang)Ⅱ激活MAPK-ERK信號(hào)通路[5]，誘導(dǎo)TGF-β、纖溶酶原激活物抑制劑1、白細(xì)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(dǎo)致腎功能損害[24]。PRR參與的腎臟炎癥和纖維化過(guò)程是RAS導(dǎo)致終末期腎病的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。在白蛋白超載誘導(dǎo)的腎病模型中，腎fPRR 和sPRR蛋白表達(dá)以及尿sPRR排泄均顯著增加[6]。這一結(jié)果與白蛋白超載孵育的腎上皮細(xì)胞體外研究結(jié)果一致[14]。sPRR與腎素原結(jié)合可導(dǎo)致AngⅡ的產(chǎn)生增多，進(jìn)而介導(dǎo)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(xì)胞分泌腎素原和腎素[25]。研究表明，sPRR上調(diào)可直接激活RAS和MAPK/ERK1/2信號(hào)通路，導(dǎo)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(guò)促進(jìn)Wnt-β-catenin信號(hào)通路的激活，調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育和病理性疾病[1,27]。RAS組分缺失的小鼠大多發(fā)育正常，但在胚胎發(fā)育過(guò)程中PRR缺失可導(dǎo)致蛋白尿、腎衰竭和胚胎死亡；成年小鼠PRR缺失可導(dǎo)致大腦、心臟和腎臟等多器官缺陷，甚至快速死亡[4]。研究發(fā)現(xiàn)，sPRR直接與AngⅡ-1型受體結(jié)合可激活Nox4/過(guò)氧化氫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[13]。以上研究表明，sPRR對(duì)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(chǎn)生炎癥中的作用

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

2.1PRR與電解質(zhì)紊亂 腎臟在調(diào)節(jié)血壓和水鹽代謝平衡方面具有重要作用[31]。目前藥理學(xué)和遺傳學(xué)研究已經(jīng)確立了PRR在調(diào)節(jié)鈉離子和鉀離子平衡中的重要作用，涉及依賴(lài)RAS機(jī)制[32-35]和獨(dú)立于RAS機(jī)制[2]。研究發(fā)現(xiàn)，sPRR在腎功能損害中具有特殊作用，其可通過(guò)卷曲蛋白8和β-catenin信號(hào)通路激活遠(yuǎn)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(fā)現(xiàn)，sPRR可通過(guò)上調(diào)遠(yuǎn)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(fā)展中發(fā)揮重要作用[32]。外源性重組sPRR-His蛋白通過(guò)Nox4信號(hào)對(duì)ENaC活性表現(xiàn)出急性刺激作用，同時(shí)對(duì)依賴(lài)β-catenin信號(hào)的α-ENaC表現(xiàn)出慢性促進(jìn)作用[38]。因此，sPRR可能通過(guò)依賴(lài)RAS機(jī)制和獨(dú)立于RAS機(jī)制調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上鈉離子和鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，進(jìn)而維持電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)。

2.2PRR與高血壓 遠(yuǎn)端腎單位PRR在刺激水鈉重吸收和高血壓發(fā)展中的作用受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注[39]。藥理學(xué)和轉(zhuǎn)基因研究表明，腎臟、大腦等局部器官組織中的PRR可通過(guò)激活局部RAS以及其他獨(dú)立于RAS的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路促進(jìn)高血壓的進(jìn)展[35,40]。高血壓可損害腎小球?yàn)V過(guò)屏障，干擾循環(huán)中血管緊張素原、腎素原、腎素、AngⅠ、AngⅡ的濾過(guò)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(dá)上調(diào)并激活MAPK-ERK1/2信號(hào)通路，進(jìn)而增加COX-2、NF-κB以及炎癥細(xì)胞因子[IL-1β、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、單核細(xì)胞趨化蛋白1]的表達(dá)[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(dá)，提示PRR與腎臟炎癥存在復(fù)雜而直接的相互作用[3]。通過(guò)抑制S1P減少sPRR生成可顯著減輕AngⅡ誘導(dǎo)的F1 B6129SF1/J小鼠高血壓，同時(shí)降低腎髓質(zhì)和尿腎素水平以及腎髓質(zhì)α-ENaC的表達(dá)，而血壓水平和α-ENaC的表達(dá)水平均可被sPRR-His灌注逆轉(zhuǎn)[21]。此外，減少小鼠體內(nèi)突變PRR裂解位點(diǎn)內(nèi)源性sPRR的產(chǎn)生，可導(dǎo)致生理?xiàng)l件下小鼠血壓降低，而外源性sPRR灌注可部分逆轉(zhuǎn)血壓降低；由S1P抑制或切割位點(diǎn)突變誘導(dǎo)的內(nèi)源性sPRR產(chǎn)生減少可導(dǎo)致fPRR蛋白水平升高，且與AngⅡ灌注小鼠的血壓呈負(fù)相關(guān)，表明PRR可通過(guò)sPRR升高AngⅡ灌注模型的血壓[43]。研究還發(fā)現(xiàn)，sPRR可刺激腎血管緊張素原的表達(dá)[44]，但腎sPRR和尿sPRR排泄水平是否與腎內(nèi)RAS相關(guān)目前尚不清楚。

2.3PRR與肥胖 高脂飲食小鼠腎臟PRR表達(dá)顯著上調(diào)，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(dǎo)致腎近端小管損傷和功能障礙，從而導(dǎo)致葡萄糖、白蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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(shí)伴隨血漿sPRR水平升高[44]。血漿sPRR水平升高可能導(dǎo)致小鼠血壓升高，因?yàn)檠a(bǔ)充外源性重組sPRR-His蛋白可導(dǎo)致飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠的血壓升高[8]。另有研究發(fā)現(xiàn)，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(dǎo)肥胖小鼠血壓升高存在性別差異[8,44]。此外，sPRR誘導(dǎo)的RAS激活可促進(jìn)C57BL/6雌性肥胖小鼠血壓升高，因?yàn)閟PRR灌注可上調(diào)小鼠血漿腎素水平以及腎臟和肝臟血管緊張素原的表達(dá)[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(jīng)系統(tǒng)激活，但氯鹽堿(一種神經(jīng)節(jié)阻滯劑)治療可使小鼠血壓降低[8]。有研究認(rèn)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(zhuǎn)[13]。此外，sPRR還在交感神經(jīng)系統(tǒng)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(jīng)激活，導(dǎo)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(tài)，從而導(dǎo)致炎癥的發(fā)生[8]。研究表明，重組sPRR-His蛋白處理可顯著降低培養(yǎng)的內(nèi)髓集合管細(xì)胞中Apelin受體早期內(nèi)源性配體和Apelin信使RNA的表達(dá)[25]。還有研究發(fā)現(xiàn)，sPRR是環(huán)腺苷酸/蛋白激酶A信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的下游靶標(biāo)，可介導(dǎo)血管升壓素誘導(dǎo)的水通道蛋白2表達(dá)，血管升壓素處理可顯著上調(diào)小鼠內(nèi)髓集合管細(xì)胞中水通道蛋白2的表達(dá)，而在血管升壓素處理的基礎(chǔ)上加入Apelin-13可阻斷血管升壓素誘導(dǎo)的水通道蛋白2的表達(dá)，進(jìn)一步加入sPRR-His處理則可部分逆轉(zhuǎn)加入Apelin-13導(dǎo)致的水通道蛋白2表達(dá)下調(diào)[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(guān)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(diǎn)為蛋白尿、腎小球硬化和腎功能進(jìn)行性喪失[49]。糖尿病腎病的病理生理學(xué)機(jī)制包括依賴(lài)RAS機(jī)制[50]和獨(dú)立于RAS機(jī)制[51]。而炎癥細(xì)胞因子(IL-1、IL-6、IL-18和TNF-α)可能參與了糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展。人體試驗(yàn)證實(shí)，RAS在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用[52]。研究表明，在體內(nèi)阻斷PRR可減少蛋白尿以及腎臟炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β的產(chǎn)生[51]，同時(shí)延緩糖尿病腎病的進(jìn)展[53]。鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病疾病模型腎臟PRR表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致TNF-α等炎癥細(xì)胞因子水平升高[50]，從而激活第二信使系統(tǒng)、轉(zhuǎn)錄因子、生長(zhǎng)因子，導(dǎo)致糖尿病患者嚴(yán)重的腎損害[54]。此外，PRR還可通過(guò)誘導(dǎo)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病腎病腎臟線(xiàn)粒體功能障礙，上調(diào)線(xiàn)粒體Nox4/超氧化物歧化酶2/解偶聯(lián)蛋白2信號(hào)通路表達(dá)，促進(jìn)腎臟細(xì)胞凋亡和纖維化，進(jìn)而導(dǎo)致腎損傷[29]。糖尿病患者PRR上調(diào)還可影響足細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，通過(guò)Wnt3A/β-catenin/Snail信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致足細(xì)胞蛋白和Nephrin蛋白表達(dá)下調(diào)[55]。還有研究發(fā)現(xiàn)，PRR和細(xì)胞因子可通過(guò)阻止F-肌動(dòng)蛋白纖維形成，導(dǎo)致細(xì)胞間連接重組，從而造成內(nèi)皮通透性喪失，最終導(dǎo)致足細(xì)胞損傷[56]。PRR下調(diào)可減輕炎癥反應(yīng)，改善F-肌動(dòng)蛋白的表達(dá)和重組[55]，提示PRR在糖尿病腎病的病理生理過(guò)程中起關(guān)鍵作用。

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

3 小 結(jié)

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(lǐng)域的作用仍存在爭(zhēng)議，如PRR激活炎癥細(xì)胞因子和促纖維化因子，進(jìn)而加劇腎臟損傷的機(jī)制目前尚不明確；切割產(chǎn)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(jìn)一步探究。目前測(cè)定sPRR主要依賴(lài)sPRR酶聯(lián)免疫試劑盒，但該試劑盒檢測(cè)的靈敏度、特異度等均存在局限，故亟須尋找一種統(tǒng)一、可靠的sPRR檢測(cè)方法。作為治療高血壓和慢性腎臟病的關(guān)鍵靶點(diǎn)，PRR仍是RAS領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，未來(lái)有望通過(guò)對(duì)PRR尤其是sPRR的深入研究為腎臟疾病的治療提供新思路。