Renalase與相關(guān)疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

徐赫，陳明

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 210009；2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 泌尿外科， 江蘇 南京 210009)

腎臟不僅可以維持機(jī)體體液及電解質(zhì)平衡，還可作為重要的內(nèi)分泌器官。最初被發(fā)現(xiàn)的由腎臟分泌的生物活性物質(zhì)為腎素，其后促紅細(xì)胞生成素、活性維生素D相繼被發(fā)現(xiàn)。2005年耶魯大學(xué)Xu等通過分析哺乳動(dòng)物基因收集項(xiàng)目(MGC)中基因時(shí)，篩選出114個(gè)候選基因，其中1個(gè)克隆(MGC12474)在人類腎臟優(yōu)先表達(dá)，可編碼由342個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，將其定義為Renalase[1]。

1 Renalase的簡介

Renalase是一種依賴黃素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide，F(xiàn)AD)的單胺氧化酶，主要由腎小管近端上皮細(xì)胞合成和分泌，主要表達(dá)于腎臟近端小管及心臟組織，血漿中Renalase水平與腎臟的大小和功能具有一定的相關(guān)性[2]。Renalase基因位于10號(hào)染色體(10q23.33)，長度約309 462 bp，分子量約37.85 kD。Renalase可以通過分解兒茶酚胺調(diào)節(jié)血壓與心功能，可能對(duì)心血管病及腎臟病的防治有重要價(jià)值[2]。Renalase首先在腎臟發(fā)現(xiàn)，腎小球、腎小管、系膜細(xì)胞、足細(xì)胞及小管上皮細(xì)胞均可表達(dá)。其在心肌、肝臟、骨骼肌、周圍神經(jīng)、腎上腺及脂肪組織中也有表達(dá)[3]。

2 Renalase與非腫瘤疾病的關(guān)系

2.1 Renalase與腎臟疾病

2.1.1 Renalase與造影劑腎病 造影劑腎病是醫(yī)源性腎損傷第3大原因，近年的一項(xiàng)研究通過造影劑腎病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充Renalase對(duì)腎臟形態(tài)和功能有著顯著的保護(hù)作用；相關(guān)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了Renalase能夠?qū)Φ夥即碳さ娜四I皮質(zhì)近曲小管上皮細(xì)胞(HK- 2細(xì)胞)起保護(hù)作用[4]。造影劑的大量使用使造影劑腎病及慢性腎病的發(fā)病率及死亡率顯著升高，血清肌酐濃度不能夠及時(shí)準(zhǔn)確地診斷造影劑腎病，因而有些研究者提出其他造影劑腎病的生物標(biāo)志物，Renalase便是其中之一，其在腎臟損傷后表達(dá)水平顯著下降。Renalase可作為提示腎臟功能損傷及病情嚴(yán)重程度的一個(gè)較好的指標(biāo)，能夠及時(shí)診斷造影劑腎病[5]。

2.1.2 Renalase與腎纖維化 隨著全球人口老齡化慢性腎臟病已經(jīng)成為危脅人類公共健康的主要疾病之一[6]，腎間質(zhì)纖維化是慢性腎臟病進(jìn)展到終末期的常見過程[7]。WU等[8]通過建立大鼠單側(cè)輸尿管完全梗阻模型(UUO)來評(píng)估Renalase對(duì)腎纖維化的作用，并證實(shí)Renalase對(duì)人近端腎小管上皮細(xì)胞中轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF- β1)及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)有抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)在UUO模型中，Renalase的表達(dá)明顯下調(diào)，通過腺病毒載入Renalase可以顯著減慢腎間質(zhì)纖維化進(jìn)程，E- 鈣黏蛋白表達(dá)的維持以及α- 平滑肌肌動(dòng)蛋白(α- SMA)、纖連蛋白和膠原蛋白- I表達(dá)的抑制也證實(shí)了這一點(diǎn)。在體外，Renalase抑制TGF- β1介導(dǎo)的α- SMA的上調(diào)和E- 鈣黏蛋白的下調(diào)。通過Renalase協(xié)同作用，TGF- β1刺激細(xì)胞中磷酸化細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(p- ERK1/2)的增長水平被逆轉(zhuǎn)。當(dāng)ERK1過表達(dá)時(shí)，由Renalase介導(dǎo)的對(duì)TGF- 1誘導(dǎo)的EMT和纖維化的抑制作用被減弱。證明了Renalase可以通過抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)改善腎間質(zhì)纖維化，且有可能是減緩慢性腎臟病(CKD)進(jìn)展的有效藥物[8]。

2.1.3 Renalase與單純性腎囊腫(SRC) 由于Renalase主要在腎小管中表達(dá)，而SRC起源于腎小管，并且它們均與高血壓有關(guān)，所以SRC可能與Renalase水平降低相關(guān)[9]。Elcioglu等[10]篩選出75例SRC患者以及51例對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照研究，評(píng)估血流介導(dǎo)的擴(kuò)張(FMD)，并測定血清Renalase和腎上腺素水平。與非SRC的患者相比，SRC患者的Renalase、腎上腺素和FMD水平較低(P<0.05)。研究發(fā)現(xiàn)Log Renalase與Log腎上腺素(r=-0.302，P=0.001)、Log FMD(r=0.642，P<0.000 1)有相關(guān)性。Renalase水平與尿白蛋白/肌酐值及腎小球?yàn)V過率無相關(guān)性。在單變量分析中，SRC患者年齡、腎小球?yàn)V過率、Renalase、FMD之間有相關(guān)性。對(duì)在單變量分析中具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的因素進(jìn)行多變量回歸分析，結(jié)果顯示在SRC患者中年齡和Renalase水平有相關(guān)性。研究證明Renalase水平與SRC的存在及內(nèi)皮功能障礙有關(guān)[10]。

2.1.4 Renalase與急性腎損傷 敲除Renalase基因的小鼠與野生型小鼠相比，腎缺血再灌注損傷更為嚴(yán)重[11]。補(bǔ)充重組Renalase可減輕野生型小鼠缺血性急性腎損傷的程度。與野生型小鼠相比，Renalase基因敲除小鼠的缺血性急性腎損傷往往存在更嚴(yán)重的腎小管壞死、炎癥和細(xì)胞凋亡。與假手術(shù)組小鼠相比，腎缺血再灌注損傷小鼠的腎臟和血漿中Renalase水平明顯降低，且血漿兒茶酚胺水平顯著升高。Renalase不僅對(duì)缺血性急性腎損傷有保護(hù)作用，對(duì)中毒性急性腎損傷也有保護(hù)作用[11]。在使用順鉑3 d后，Renalase基因敲除小鼠與野生型小鼠相比，其血肌酐水平顯著升高，并且伴隨更嚴(yán)重的急性腎小管壞死(P=0.000 2)、細(xì)胞凋亡(P<0.005)和巨噬細(xì)胞浸潤(P<0.05)[12]。

2.2 Renalase與心血管疾病

Renalase可以通過分解兒茶酚胺調(diào)節(jié)血壓與心功能，故推測它對(duì)伴有交感神經(jīng)活性增高的疾病有一定治療作用，并在高血壓、心臟病等疾病中被證實(shí)[2]。

2.2.1 Renalase與高血壓 相關(guān)研究證明，在高血壓患者循環(huán)中Renalase表達(dá)水平降低。同時(shí)，外源性給SD大鼠補(bǔ)充Renalase后其血壓下降，而抑制Renalase表達(dá)后SD大鼠血壓升高。Renalase可以通過以下途徑降低血壓：(1) 通過分解兒茶酚胺間接降低血壓。(2) 通過抑制腎臟多巴胺系統(tǒng)活性調(diào)節(jié)血壓。在敲除Renalase基因的小鼠腎臟中，多巴胺相比對(duì)照組增加了2倍，而尿中的苯丙氨酸卻下降2倍，可認(rèn)為在Renalase基因敲除后腎臟多巴胺系統(tǒng)活性增加，Renalase可能參與了腎臟多巴胺系統(tǒng)的調(diào)控[11]。(3) 通過抑制腎臟交感神經(jīng)活性調(diào)節(jié)血壓。研究[13]發(fā)現(xiàn)Renalase可能與交感神經(jīng)活性相關(guān)，在腎臟去神經(jīng)支配后血清中Renalase水平上升，血壓下降[3]。通過對(duì)1 317例原發(fā)性高血壓患者進(jìn)行基因篩查分析發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性高血壓患者中Renalase的rs2576178 GG基因型和rs2296545 CC基因型的表達(dá)最高，猜測原發(fā)性高血壓病和Renalase的基因多型性有關(guān)[14]。Renalase與高血壓的關(guān)系也許能夠?yàn)楦哐獕禾峁┬碌闹委煼较?，甚至是預(yù)測高血壓的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 Renalase與心功能不全 研究發(fā)現(xiàn)，在切除大鼠5/6腎臟后血漿Renalase水平下降，大鼠出現(xiàn)血壓升高、心肌肥大、左心室/體重指數(shù)增加，外源性補(bǔ)充Renalase后上述指標(biāo)好轉(zhuǎn)，Renalase也許能夠起到調(diào)節(jié)心臟大小及功能的作用[15]。

2.2.3 Renalase與缺血性心肌損傷 Renalase基因敲除的小鼠，血尿素氮、血清肌酐、醛固酮和心臟收縮功能沒有明顯變化，兒茶酚胺水平、血壓較正常對(duì)照組升高，且對(duì)心肌缺血缺氧耐受力降低，更易出現(xiàn)心肌缺血性損傷，外源性補(bǔ)充Renalase后可改善心肌缺血性損傷，揭示了Renalase具有增加細(xì)胞對(duì)缺血的耐受及減少心肌細(xì)胞壞死和凋亡的作用[16]。

2.2.4 Renalase與高血脂 Zhou等[17]通過高脂飲食喂養(yǎng)載脂蛋白E(ApoE)-/-小鼠并檢測Renalase的組織分布，結(jié)果顯示小鼠脂肪組織中Renalase水平升高，肝臟中Renalase水平降低，不穩(wěn)定性動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中Renalase水平比穩(wěn)定性動(dòng)脈粥樣硬化水平低，利用纈沙坦可增加血清中及纖維帽中Renalase水平以增加動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性，說明Renalase可能與脂質(zhì)代謝有關(guān)。

2.3 Renalase與其他疾病

2.3.1 1型糖尿病 1型糖尿病與人類白細(xì)胞抗原(HLA)的多態(tài)性之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，一項(xiàng)全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)，約42個(gè)位點(diǎn)對(duì)糖尿病有影響，18對(duì)基因單核苷酸多態(tài)性(SNP)與1型糖尿病相關(guān)，其中之一就是Renalase基因[18]，另有研究證實(shí)了Renalase在自身免疫性胰腺β細(xì)胞破壞中的潛在作用[19]。Renalase在胰島素分泌細(xì)胞中有表達(dá)，對(duì)于其在1型糖尿病發(fā)展中的潛在作用機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

2.3.2 腦卒中 據(jù)報(bào)道，有66%的高血壓腦卒中患者是Renalase基因中的rs10887800 SNP GG純合子，并在130例腦卒中患者中得到證實(shí)，這表明G等位基因rs10887800有助于診斷腦卒中高風(fēng)險(xiǎn)人群[20]。另有研究顯示，有腦卒中病史的血透患者Renalase水平較低，說明血透患者的Renalase水平與腦卒中存在相關(guān)性[21]。通過研究212例缺血性腦卒中患者及244名健康對(duì)照者，證實(shí)了Renalase SNPs與顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化血管狹窄嚴(yán)重程度的相關(guān)性[22]。綜上所述，Renalase可能參與了缺血性腦卒中的發(fā)病過程，但具體機(jī)制尚不清楚，可能與Renalase對(duì)血壓的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。

2.3.3 胰腺炎 與Renalase對(duì)腎和心臟的保護(hù)作用類似，Renalase也可延緩急性胰腺炎的進(jìn)展。Renalase基因缺失會(huì)引起更為嚴(yán)重的急性胰腺炎，外源性補(bǔ)充Renalase(預(yù)防性或治療性)能夠顯著減輕急性胰腺炎的嚴(yán)重程度[23]。急性胰腺炎發(fā)作時(shí)Renalase表達(dá)水平顯著降低，也許能夠作為診斷或預(yù)測急性胰腺炎的指標(biāo)。研究表明，Renalase可能通過結(jié)合并激活細(xì)胞膜鈣ATP酶4B(PMCA4B)影響Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)，通過調(diào)控鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)來減緩急性胰腺炎的進(jìn)程，重組Renalase的使用也許對(duì)急性胰腺炎患者有治療價(jià)值[23]。

3 Renalase與腫瘤的關(guān)系

癌癥的基本特征是細(xì)胞衰老和死亡的失調(diào)，Renalase能夠分泌黃素蛋白，通過磷脂酰肌醇- 3- 激酶(PI3K)- 蛋白激酶B(AKT)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑的信號(hào)傳導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞保護(hù)作用，抵抗局部缺血和細(xì)胞毒性損傷。通過qPCR測定15種不同腫瘤的cDNA陣列中的Renalase mRNA水平，結(jié)果顯示在胰腺癌、膀胱癌、乳腺癌和黑色素瘤中Renalase的表達(dá)水平顯著增加[24- 25]。

相關(guān)研究結(jié)果表明，在Renalase和信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)之間存在前饋回路，即上調(diào)STAT3信號(hào)可增加Renalase基因表達(dá)，同時(shí)Renalase又能夠提高STAT3活性。Renalase和STAT3之間的這種相互作用對(duì)于Renalase在癌癥發(fā)病機(jī)制中的作用具有重要意義。STAT家族蛋白，尤其是STAT3，與誘導(dǎo)和維持癌癥進(jìn)展的炎性微環(huán)境關(guān)系密切[26]。STAT3信號(hào)通常在癌細(xì)胞中持續(xù)激活，這種激活不僅促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，而且產(chǎn)生了大量在腫瘤微環(huán)境中維持炎癥的基因。在相關(guān)文獻(xiàn)中已證實(shí)癌細(xì)胞和未轉(zhuǎn)化的基質(zhì)細(xì)胞之間存在STAT3前饋回路[27- 28]。例如，STAT3在多發(fā)性骨髓瘤患者中持續(xù)激活。在白介素- 6(IL- 6)依賴的人骨髓瘤細(xì)胞系U266中，IL- 6通過兩面神激酶(JAK)信號(hào)通路傳導(dǎo)至激活的STAT3，從而上調(diào)抗凋亡因子，維持腫瘤細(xì)胞的存活[29]。

同樣，STAT3在大部分胰腺導(dǎo)管腺癌中也是持續(xù)激活的，且其似乎是鼠類肉瘤病毒癌基因2(KRAS2)誘導(dǎo)的胰腺腫瘤發(fā)生和進(jìn)展不可缺少的。同時(shí)，促進(jìn)胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)展的環(huán)境因素——吸煙也可作用于STAT3和Renalase[30- 32]。尼古丁是香煙煙霧的主要成分，在腫瘤中已被證實(shí)能夠促進(jìn)增殖、提高血管生成速度[33- 34]。腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移由尼古丁與乙酰膽堿受體α7- 煙堿型乙酰膽堿受體(α- 7nACHR)的相互作用介導(dǎo)，由JAK- STAT3和MAPK/ERK激酶(MEK)- 細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)下游信號(hào)傳導(dǎo)[35]。通過Sp1和STAT3的協(xié)同作用，尼古丁增加Renalase啟動(dòng)子的活性[36]。

3.1 Renalase與黑色素瘤

從正常皮膚到良性痣到原發(fā)性黑色素瘤再到轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，Renalase表達(dá)水平逐漸升高。在原發(fā)性黑素瘤和CD163+腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)中，Renalase明顯高表達(dá)[24]。臨床研究中，腫瘤中Renalase的表達(dá)情況與轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的生存期呈負(fù)相關(guān)，提示Renalase可能存在的致病作用。用重組Renalase處理黑色素瘤細(xì)胞后，其細(xì)胞計(jì)數(shù)和活性明顯增加。已有研究者測試了在3種人類黑色素瘤細(xì)胞系A(chǔ)375.S2、SkMel28、SkMel5中抑制Renalase[siRNA和(或)m28- RNLS]對(duì)細(xì)胞存活的影響，結(jié)果顯示細(xì)胞活力降低約90%。另外，給帶有A375.S2異種移植物的裸鼠施用m28- RNLS可使得腫瘤體積減少70%，且STAT3激活減少90%以上[24]。研究結(jié)果表明抑制Renalase信號(hào)傳導(dǎo)可抑制體內(nèi)及體外黑素瘤生長，即抑制Renalase信號(hào)傳導(dǎo)可能對(duì)腫瘤有細(xì)胞毒性。

3.2 Renalase與胰腺癌

胰腺癌是惡性程度最高的腫瘤之一，早期診斷率及5年生存率低[37]。在胰腺導(dǎo)管腺癌患者中，Renalase在腫瘤組織中表達(dá)水平比在鄰近的非腫瘤胰腺組織中升高(>2倍)，且總體生存率與腫瘤中的Renalase表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，提示Renalase的致病作用[25]。體外研究表明，使用siRNA或Renalase抑制性抗體抑制Rrenalase信號(hào)傳導(dǎo)可降低胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞的生存力，而使用重組Renalase可使胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞存活率增加兩倍。在兩個(gè)異種移植小鼠模型中，不論使用Renalase抗體m28- RNLS或敲低Renalase的shRNA都會(huì)抑制胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞的生長。研究結(jié)果表明高表達(dá)的Renalase在胰腺導(dǎo)管腺癌中起致病作用，Renalase高表達(dá)與胰腺導(dǎo)管腺癌3年總死亡率增加兩倍相關(guān)，提示Renalase可作為胰腺癌的預(yù)后標(biāo)志物。抑制Renalase可引起腫瘤細(xì)胞的凋亡以及細(xì)胞周期的停滯，抑制Renalase信號(hào)傳導(dǎo)可能是胰腺癌新的治療手段[25]。

綜上所述，可以認(rèn)為Renalase表達(dá)水平的異常升高有利于癌細(xì)胞的存活并促進(jìn)腫瘤生長，抑制Renalase信號(hào)傳導(dǎo)可能成為癌癥新的治療選擇。

4 總 結(jié)

諸多研究證實(shí)Renalase具有細(xì)胞保護(hù)作用，對(duì)腎和心血管的保護(hù)作用尤為明顯，具體機(jī)制仍存在爭議。Renalase是否能夠作為相關(guān)疾病診斷指標(biāo)值得思考，同時(shí)其又能否作為治療相關(guān)疾病的新型藥物應(yīng)用于臨床也值得關(guān)注。尤其是對(duì)于腫瘤的診斷及治療，Renalase的應(yīng)用可能有著廣闊的前景。此外，對(duì)于Renalase與腎臟腫瘤中最常見的腎透明細(xì)胞癌之間的關(guān)系，目前仍缺乏相關(guān)資料，有待進(jìn)一步研究。