P-選擇素糖蛋白配體1在腎臟疾病中的研究進(jìn)展*

龍 脈，柯 本，李夢婕，房向東

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院腎內(nèi)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(dá)于白細(xì)胞及血小板表面的黏附分子，在免疫識別、炎癥反應(yīng)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(fù)雜, 大多數(shù)發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚。PSGL-1可通過多種途徑參與腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展，其機(jī)制可能涉及TGF-β1/Smad和PI3K/AKT/GSK-3β等信號通路，以及結(jié)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(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。本文就 PSGL-1在腎纖維化、狼瘡性腎炎、肥胖相關(guān)性腎病及急性腎損傷中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PSGL-1的結(jié)構(gòu)與功能

1.1PSGL-1的分子結(jié)構(gòu) PSGL-1是表達(dá)在白細(xì)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(jié)構(gòu)，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(zhì)外結(jié)構(gòu)域、具有24個氨基酸的單個疏水跨膜結(jié)構(gòu)域和具有70個氨基酸的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。N末端的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(xì)胞外結(jié)構(gòu)域中，跨越第118～277位氨基酸處存在16個十肽重復(fù)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(jié)合位點。在細(xì)胞外和跨膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)[3]。最近的研究表明，跨膜結(jié)構(gòu)域的亮氨酸“拉鏈”結(jié)構(gòu)是PSGL-1分子非共價二聚化的驅(qū)動因素，并以此來保持特定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(wěn)定亮氨酸“拉鏈”結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，非共價結(jié)合和共價二硫鍵結(jié)合共同調(diào)節(jié)PSGL-1的分子結(jié)構(gòu)[4]。其次，人PSGL-1的成熟結(jié)構(gòu)胞外區(qū)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(jié)構(gòu)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(jié)合是不可或缺的[2]。PSGL-1的分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dá)在白細(xì)胞表面，在介導(dǎo)白細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞上起重要作用，促進(jìn)白細(xì)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(jié)合[3]。PSGL-1也在活化的血小板上表達(dá)[6]，PSGL-1與血管內(nèi)皮細(xì)胞上P-選擇素相互作用導(dǎo)致白細(xì)胞-血小板聚集，促進(jìn)炎癥細(xì)胞的黏附和浸潤[7-8]。白細(xì)胞的黏附與炎癥的發(fā)生密切相關(guān)[9]，而炎癥反應(yīng)又是導(dǎo)致CKD進(jìn)展的一個重要因素[10]。PSGL-1基因敲除小鼠出現(xiàn)腎小球損傷、腎血管改變和腎功能障礙，PSGL-1基因的缺失導(dǎo)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(xiàn)，主要特征為成纖維細(xì)胞的增殖、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)的積累以及腎單位功能性喪失[15]。多種關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子及信號通路共同調(diào)控著腎纖維化的進(jìn)展[16]。PI3K/AKT/GSK-3β信號通路參與了缺氧誘導(dǎo)的腎間質(zhì)纖維化的發(fā)展[17]。轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)已被公認(rèn)為腎纖維化發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵介質(zhì)，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(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)標(biāo)志物(α-SMA和E-鈣黏蛋白)是TGF-β/Smad3信號傳導(dǎo)的下游靶點[18]。Han等[19]研究發(fā)現(xiàn)在PSGL-1基因敲除小鼠肺纖維化模型中，TGF-β1和α-SMA的表達(dá)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(dá)增加。Han等[19]的研究也指出，在博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠模型中，磷酸化的AKT和GSK-3β表達(dá)水平增高，PSGL-1基因缺失后進(jìn)一步升高了磷酸化的AKT和GSK3β的表達(dá)水平。此外，PSGL-1缺失時，IL-6、IL-10、IL-1β、TNF-α和IFN-γ等炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)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(jìn)膠原蛋白沉積，并增強(qiáng)炎癥反應(yīng)和促纖維化因子表達(dá)來加速腎臟的纖維化的發(fā)生。

PSGL-1缺失可能延緩腎纖維化的進(jìn)展。結(jié)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(jié)合，調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞ECM的合成和誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞的EMT產(chǎn)生，從而參與腎臟纖維化[20]。付慧等[21]的實驗發(fā)現(xiàn)PSGL-1+/+小鼠高鹽喂養(yǎng)組腎臟 CTGF 蛋白表達(dá)量明顯高于正常鹽喂養(yǎng)組；而PSGL-1-/-小鼠腎臟中，高鹽喂養(yǎng)組 CTGF 蛋白的表達(dá)與正常鹽喂養(yǎng)組無明顯差異，這表明PSGL-1基因缺失對高鹽誘導(dǎo)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(dǎo)的腎臟炎癥反應(yīng)有抑制作用，如PSGL-1-/-小鼠腎臟 IL-6、IL-1β和TNF-α 的表達(dá)下調(diào)。

2.2PSGL-1缺失通過調(diào)控CCL2的表達(dá)促進(jìn)狼瘡性腎炎的發(fā)展 狼瘡性腎炎是系統(tǒng)性紅斑狼瘡最常見的臟器損害，其發(fā)病機(jī)制與免疫復(fù)合物沉積、補(bǔ)體系統(tǒng)異常、NF-κB等信號通路、炎癥細(xì)胞和炎癥因子的表達(dá)等密切相關(guān)[22]。CCL2也稱作單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1)，與其受體結(jié)合可以介導(dǎo)腎臟中巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的募集，參與狼瘡性腎炎中的炎癥反應(yīng)[23]。

降植烷(pristane)可以誘導(dǎo)C57BL/6J小鼠狼瘡性腎炎，主要表現(xiàn)為腎小球增生、系膜擴(kuò)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(dǎo)的狼瘡性腎炎[24]。尿液中的CCL2是評估狼瘡性腎炎突發(fā)及嚴(yán)重程度的特異性、敏感性生物指標(biāo)[25]。有實驗表明CCL2在狼瘡性腎炎患者中表達(dá)上調(diào)[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(dá)來加速腎小球腎炎的發(fā)生發(fā)展，PSGL-1參與了小鼠狼瘡性腎炎的疾病進(jìn)程[28]。

2.3PSGL-1缺失對肥胖相關(guān)性腎病的保護(hù)性作用 肥胖已成為導(dǎo)致CKD的主要原因之一，與終末期腎衰竭的發(fā)展密切相關(guān)[29]。肥胖相關(guān)性腎病的基本特征是腎單位超濾，其涉及到的機(jī)制主要包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活、線粒體功能紊亂、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥、胰島素水平升高及胰島素抵抗、脂質(zhì)積累等[29-30]。

PSGL-1可能促進(jìn)肥胖相關(guān)性腎病的發(fā)展。PSGL-1缺失對肥胖誘導(dǎo)的內(nèi)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(diào)節(jié)內(nèi)皮對IL-1β的反應(yīng)，減少白細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，影響白細(xì)胞運(yùn)輸?shù)街窘M織[32]。有研究指出，在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中，PSGL-1表達(dá)水平增加。此外，PSGL-1缺失減輕了飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的胰島素抵抗和肝臟脂肪變性，改善了脂質(zhì)代謝[33]。脂肪組織中巨噬細(xì)胞及其分泌的促炎細(xì)胞因子及趨化因子，如TNF-α、IL-6和MCP-1等可以增強(qiáng)肥胖相關(guān)的胰島素抵抗[33]，PSGL-1缺失減少肥胖小鼠的內(nèi)臟脂肪組織中巨噬細(xì)胞浸潤和炎癥[32-33]，從而增強(qiáng)胰島素敏感性。

2.4抑制PSGL-1與其配體結(jié)合可延緩急性腎損傷的進(jìn)展 急性腎損傷是由各種病因?qū)е碌哪I小球濾過率快速下降的臨床綜合征，是重癥患者常見并發(fā)癥，也見于敗血癥、心臟手術(shù)及非ICU住院患者，有著較高的發(fā)病率和死亡率[34]。

缺血/再灌注損傷(ischemia/reperfusion injury, IRI)后引發(fā)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(xì)胞的浸潤，預(yù)防腎功能障礙[36]，還可以減輕腎臟外髓質(zhì)微循環(huán)損傷和腎小管損害[37]。串聯(lián)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(dǎo)的肝臟中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的聚集以及細(xì)胞因子/趨化因子的表達(dá),減輕缺血/再灌注誘導(dǎo)的肝臟氧化應(yīng)激損傷[38]。同時，該研究提出，TSGL-Ig通過具有抗氧化應(yīng)激能力的ROS-Nrf2-AREs通路在缺血/再灌注損傷中發(fā)揮保護(hù)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(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞暴露出的P-選擇素相互作用，引起毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷及疏松，進(jìn)而促進(jìn)急性腎損傷的發(fā)展[7]。

CD39是主要的核苷酸酶，將細(xì)胞外ATP/ADP磷酸水解為AMP,促進(jìn)腺苷的產(chǎn)生，從而抑制腎臟IRI。研究者設(shè)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(jié)合P-選擇素的PSGL-1殘基。已經(jīng)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(jié)合。該研究進(jìn)一步的結(jié)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(nèi)不會影響出血時間[39]。PSGL-1與急性腎損傷有著密切的關(guān)聯(lián)，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(hù)作用[36-37, 39]。

3 總結(jié)與展望

PSGL-1近年來逐漸受到關(guān)注，它廣泛參與了炎癥反應(yīng)、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(jìn)程，但其更具體的作用機(jī)制尚待認(rèn)識。因此，PSGL-1是腎臟疾病發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，可能成為預(yù)測腎臟疾病腎損傷的早期生物標(biāo)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(fā)揮著重要作用，仍需深入研究。