CC趨化因子受體2/單核細(xì)胞趨化蛋白1與腎臟疾病的研究進(jìn)展

沈雁婕 閆莉莉 任振華 鹿玲 張琴

1安徽醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)研究所，合肥 230032；2安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院兒科，合肥 230022

近年來，大量研究證明單核細(xì)胞在各種腎臟疾病的起始和進(jìn)展過程中起重要的作用，而CC趨化因子受體2(CC chemokine receptor，CCR)2/單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein，MCP)1能趨化和激活單核細(xì)胞至炎癥部位，故其在腎病中的作用也逐漸被重視。大量研究表明CCR2/MCP-1是參與腎臟損傷的重要趨化因子，在IgA腎病(IgA nephropathy，IgAN)、糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)、狼瘡腎炎(lupus nephritis，LN)等方向均有研究，且都得到了陽性結(jié)果。

一、CCR2結(jié)構(gòu)功能

CCR2屬于G蛋白耦聯(lián)的受體超家族，含有7個富含疏水氨基酸的α螺旋跨膜結(jié)構(gòu)，肽鏈相互環(huán)接形成氨基端在外，羧基端在內(nèi)的細(xì)胞表面受體。其胞外端可結(jié)合特異性配體，胞內(nèi)端可介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號通路[1-2]。CCR2基因位于3號染色體趨化因子受體基因簇區(qū)域，開放讀碼框為1065個堿基對，編碼355個氨基酸殘基。由于羧基端的選擇性剪切，產(chǎn)生CCR2A、CCR2B兩種亞型，二者只在羧基末端有差別[3]。CCR2A主要在單核細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞表面表達(dá)，CCR2B則主要存在于單核細(xì)胞和活化的NK細(xì)胞上。CCR2A和CCR2B可以激活不同的信號通路，并介導(dǎo)不同的功能，但CCR2B是主要形式，約占細(xì)胞表面表達(dá)的90%。CCR2可與趨化因子MCP-1、MCP-2、MCP-3、MCP-4和MCP-5結(jié)合，但MCP-1是CCR2最主要的配體[4]。

CCR2與MCP-1結(jié)合后，CCR2的空間結(jié)構(gòu)將會發(fā)生變化并與細(xì)胞膜上的G蛋白結(jié)合，使Gα亞基中的鳥苷二磷酸被鳥苷三磷酸取代，導(dǎo)致GαGβGγ解聚，從而激活磷脂酶C(phospholipase C，PLC)，從而使磷脂酰肌醇4，5-雙磷酸(phosphatidylinositol 4，5-bisphosphate，PIP2)裂解生成三磷酸肌醇(inositol trisphosphate，IP3)和二酰酯甘油(diacylglycerol，DAG)。作為第三信使，IP3進(jìn)一步增加鈣離子的釋放，DAG可激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，進(jìn)而將信號轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)[5]。

CCR2也可與其他趨化因子受體形成同源或異源二聚體。CCR2的同源二聚體具有趨化活性。CCR2-CCR5異源復(fù)合物能激活鈣反應(yīng)，支持細(xì)胞黏附。而CCR2-CXCR4異二聚體因變構(gòu)效應(yīng)，對MCP-1的結(jié)合有反抑制作用。

二、MCP-1結(jié)構(gòu)功能

趨化因子是不同類型的細(xì)胞分泌的相對分子質(zhì)量較小的細(xì)胞因子，根據(jù)蛋白質(zhì)數(shù)量和分布位置的不同，可分為CC、CXC、CX3C和C4個亞家族。MCP-1是最早在人體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)和研究最多的CC類趨化因子，其基因位于17號染色體上，包含3個外顯子和2個內(nèi)含子。成熟有活性的MCP-1由76個氨基酸殘基組成。在趨化和激活單核細(xì)胞至炎癥部位的過程中發(fā)揮著重要的作用。

MCP-1主要由活化的單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，其他細(xì)胞包括樹突狀細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、纖維母細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和某些腫瘤細(xì)胞等也可產(chǎn)生MCP-1[6]。有多種因素可作用于MCP-1的基因表達(dá)與蛋白質(zhì)分泌，一些刺激因子如植物血凝素、組織型纖溶酶原激活物、白細(xì)胞介素-1β、腫瘤壞死因子-α、干擾素-γ、血小板源性生長因子、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子均可上調(diào)MCP-1的表達(dá)，而雌激素、類視黃質(zhì)等可下調(diào)MCP-1的表達(dá)。

三、CCR2/MCP-1與腎臟疾病

1.LN LN是一種常見的繼發(fā)性腎小球腎炎，是系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)的并發(fā)癥中最為嚴(yán)重的一種。LN的主要特征為免疫復(fù)合物的沉積和炎性細(xì)胞浸潤。CCR2通過白細(xì)胞招募與LN的進(jìn)展相關(guān)。

在MRL/MpJ(fas)小鼠的實驗性LN中，MCP-1最初主要表達(dá)在腎小球并且僅在進(jìn)展期階段表達(dá)于腎小管[7]。MCP-1通過存在于免疫細(xì)胞表面的趨化因子受體CCR2介導(dǎo)其生物學(xué)效應(yīng)。CCR2主要由巨噬細(xì)胞表達(dá)，也可在CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞上表達(dá)。內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的MCP-1與白細(xì)胞表達(dá)的CCR2的相互作用介導(dǎo)白細(xì)胞整聯(lián)蛋白的活化。這是白細(xì)胞從血管到間質(zhì)的黏附、扁平化和跨內(nèi)皮血管形成的重要步驟。因此，人LN腎活體組織檢查和MRL/lpr小鼠模型中，間質(zhì)MCP-1表達(dá)與CCR2陽性的巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞浸潤密切相關(guān)[8]。

腎小球浸潤巨噬細(xì)胞能顯著提高腎MCP-1的生成，作為LN的誘因，如免疫復(fù)合物的沉積，通常持續(xù)存在，使白細(xì)胞浸潤增多，腎炎癥增多。先天性免疫附加受體的額外激活，如發(fā)生間歇性病毒或細(xì)菌性炎癥時的Toll樣受體，可增加腎MCP-1的表達(dá)，導(dǎo)致LN的嚴(yán)重惡化[9]。MCP-1/CCR2軸在LN中的致病作用得到了MCP-1或CCR2缺陷小鼠LN研究的支持。MCP-1缺陷的MRLS/lpr小鼠顯示腎小球巨噬細(xì)胞、間質(zhì)巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞數(shù)量減少，以及生存期延長。MCP-1缺乏也能改善MRL/lpr小鼠的關(guān)節(jié)炎。此外，即使僅在腎病前或腎病開始階段使用NH2末端截短的MCP-1類似物阻斷CCR2/MCP-1，可減少腎白細(xì)胞浸潤，并改善MRL/lpr小鼠中的LN。證明CCR2/MCP-1在實驗性LN的發(fā)生和發(fā)展中起關(guān)鍵性作用。這些發(fā)現(xiàn)與對缺乏CCR2的MRL/lpr小鼠的分析一致[10]。相反MCP-1和CCR2缺乏癥中狼瘡抗體和腎免疫復(fù)合物沉積的產(chǎn)生保持不變。表明MCP-1/CCR2軸在SLE自身免疫的中樞調(diào)節(jié)中具有冗余功能。

流行病學(xué)研究也支持CCR2/MCP-1在SLE中的重要性。在MCP-1基因中，轉(zhuǎn)錄序列之前的-2518位置存在A/G多態(tài)性，其在“功能喪失突變”的意義上與較低的MCP-1循環(huán)水平相關(guān)。在一項研究中，58%的無LN的SLE患者中發(fā)現(xiàn)A/A基因型，但僅有23%的LN患者發(fā)現(xiàn)了A/A。這支持了這樣的假設(shè)，即由于MCP-1依賴性腎臟炎癥減少導(dǎo)致的MCP-1生成減少，不太可能導(dǎo)致臨床相關(guān)的LN。事實上，具有雜合子或純合子-2518-G等位基因的LN患者具有更強(qiáng)的間質(zhì)巨噬細(xì)胞浸潤。

2.DN DN是糖尿病的一種嚴(yán)重的并發(fā)癥。約三分之一的1型和2型糖尿患病者會患上DN。DN的治療主要通過抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)[11]，加強(qiáng)對血糖控制和高血壓的治療，從而延緩DN的發(fā)生和發(fā)展，但是該治療方式不能降低許多患者發(fā)生終末期腎病的風(fēng)險[12]。

1型糖尿病和2型糖尿病的機(jī)制研究表明，進(jìn)行性DN不僅是血流動力學(xué)和代謝紊亂的結(jié)果，并且是氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的結(jié)果。趨化因子通過促進(jìn)白細(xì)胞活化和向腎臟循環(huán)募集誘導(dǎo)腎臟炎癥[13-14]。在實驗?zāi)Ｐ秃虳N臨床病例中證實，高血糖增加了腎小管細(xì)胞和足細(xì)胞分泌趨化因子(MCP-1、CCL5和CXCL12)，會導(dǎo)致蛋白尿和腎小球硬化[15-16]。也有研究表明，MCP-1/CCR2軸可能通過增加足細(xì)胞活力和白蛋白通透性而加劇DN的進(jìn)展[17]。因此，尿MCP-1水平被認(rèn)為是DN預(yù)后的一種特異性生物標(biāo)志物，獨立于蛋白尿并可作為其補(bǔ)充[18]。

在實驗?zāi)Ｐ椭?，許多策略都能有效降低趨化因子的影響，包括使用特定受體拮抗劑、趨化因子抑制劑和分子方法(eg突變基因、DNA疫苗和RNA適配體)[17]。這些治療方法不僅降低了促炎細(xì)胞因子合成、白細(xì)胞募集、足細(xì)胞損傷、系膜基質(zhì)擴(kuò)張和蛋白尿，而且改善了胰島素抵抗、腎小球硬化、氧化應(yīng)激和纖維化[17]。CCX140是CCR2的選擇性抑制劑，采用CCX140治療52周后，332例DN和蛋白尿患者的尿白蛋白/肌酐比值降低[19]。在另一項研究中，采用MCP-1抑制劑emapticappegol對出現(xiàn)蛋白尿的T2DM患者治療12周后，患者尿白蛋白/肌酐比值和血糖有明顯的改善作用，在停止治療8周后繼續(xù)下降[20]。這些報道均證實了MCP-1/CCR2軸在DN的發(fā)展過程中起重要作用。

3.CCR2與IgA腎病 IgAN又稱Bergers病，是最常見的腎小球腎炎，其特征是腎小球系膜內(nèi)沉積以IgA1為基礎(chǔ)的免疫復(fù)合物。蛋白尿和血尿是IgAN的主要臨床表現(xiàn)，蛋白尿增多通常與IgAN患者較差的臨床病理特征有關(guān)。盡管大多數(shù)IgAN患者預(yù)后良好，但其中20%～50%的患者將在確診的20年內(nèi)發(fā)展為終末期腎病。

IgAN的初始階段常有單核細(xì)胞浸潤，而CCR2對于單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞遷移至炎性部位起著重要作用。單核細(xì)胞可根據(jù)Ly6C的表達(dá)分成Ly6Clow和Ly6Chi。Ly6Clow不表達(dá)CCR2，表達(dá)CX3CR1，而Ly6Chi表達(dá)CCR2但不表達(dá)CX3CR1。在MCP-1的作用下，表達(dá)CCR2的單核細(xì)胞可向炎癥部位遷移并逐漸分化為巨噬細(xì)胞，分泌炎癥因子[21]。有人在單側(cè)輸尿管結(jié)扎小鼠中追蹤C(jī)CR2+/rfp細(xì)胞的動態(tài)軌跡，延時共聚焦成像顯示CCR2+/rfp細(xì)胞通過血管黏附和滾動到達(dá)炎癥部位，而CCR2rfp/rfp的血管黏附和滾動能力大大降低。對第14天的炎癥部位成像顯示，招募到的CCR2+/rfp遠(yuǎn)多于CCR2rfg/rfp。由此可以提示CCR2/MCP-1在腎臟組織單核細(xì)胞浸潤中起關(guān)鍵作用[22]。

CCR2/MCP-1在IgAN中介導(dǎo)了腎臟損傷。MCP-1可通過與CCR2的結(jié)合，激活核因子κB途徑促進(jìn)炎癥因子IL-6的分泌和細(xì)胞間黏附分子-1的生成。同樣的，MCP-1還可通過此途徑刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-6，促進(jìn)腎小球腎炎的發(fā)展。有研究證明，在堵塞小鼠單側(cè)輸尿管后，CCR2-/-小鼠的腎臟纖維化程度明顯比野生型輕，同時伴隨著蛋白尿和膠原沉積減少。隨后，該研究進(jìn)行了炎癥相關(guān)蛋白的檢測，發(fā)現(xiàn)在CCR2-/-小鼠中，腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素(IL)-12B亞基和血管內(nèi)皮生長因子蛋白水平較野生型小鼠有明顯降低，Th17相關(guān)細(xì)胞因子(IL-6、IL-17和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子)的數(shù)量也相對減少[22]。以上實驗證明CCR2/MCP-1可介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致膠原堆積，促進(jìn)腎臟纖維化，最終導(dǎo)致腎臟嚴(yán)重?fù)p傷。此外，孫永超等[23]認(rèn)為腎小管間質(zhì)MCP-1與24 h尿蛋白定量排泄呈正相關(guān)，提示IgAN患者尿蛋白升高可能刺激MCP-1表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)和活化單核/巨噬細(xì)胞，最終導(dǎo)致腎損傷和腎間質(zhì)纖維化。

MCP1和CCR2的高表達(dá)與非轉(zhuǎn)移性透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌患者生存時間縮短和復(fù)發(fā)風(fēng)險增加顯著相關(guān)，并且與患者總體生存和無復(fù)發(fā)生存呈負(fù)相關(guān)[24]。MCP-1/CCR2信號軸通過自分泌參與細(xì)胞信息傳遞和細(xì)胞遷移，從而增強(qiáng)腎細(xì)胞癌細(xì)胞增殖和遷移能力[25]。

此外，遺傳因素也是影響IgAN的重要因素。在對148對健康女性雙胞胎進(jìn)行的檢測中，發(fā)現(xiàn)血清中半乳糖化不足的IgA1和IgA水平的遺傳率分別為80%和46%，說明遺傳因素在IgAN發(fā)病中的重要性[26]。鑒于CCR2和MCP-1之間的相關(guān)性以及它們在生物學(xué)功能上的協(xié)同作用，大量的研究集中在它們的SNPs上[27-30]。Mandal等[29]的研究表明MCP-1-2518A/G和CCR2+190G/A多態(tài)性具有協(xié)同關(guān)系?？偨Y(jié)分析表明MCP-1-2518A/G多態(tài)性與白種人LN的發(fā)生顯著相關(guān)[31]。MCP-1-2518AA基因型是糖尿病患者發(fā)展為DN的危險因素[32]。目前，MCP-1-2518A/G和CCR2+190G/A多態(tài)性與IgAN易感性的關(guān)系研究較少，且結(jié)果不一致。有研究人員通過病例對照研究發(fā)現(xiàn)，MCP-1-2518 AG基因型與AA基因型相比，IgAN風(fēng)險降低至0.90，GG基因型與AA基因型相比，IgAN風(fēng)險增加至1.20，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在受試人群中，沒有發(fā)現(xiàn)CCR2+190多態(tài)性與IgAN易感性之間有任何顯著的關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)MCP-1-2518基因型對不同性別患者24 h尿蛋白定量分布無差異，但GG基因型患者與AA/AG基因型患者相比，血壓較高。CCR2+190多態(tài)性和Lee等級有重要關(guān)聯(lián)，與性別、24 h尿蛋白定量或血壓則未觀察到有明顯關(guān)聯(lián)。在單倍體模型中也驗證了這一點，證明了MCP-1和CCR2多態(tài)性可能影響IgAN的進(jìn)展，但不會增加或減少其易感性[33]。

四、結(jié)語與展望

綜上所述，CCR2/MCP-1與多種腎病有著密切聯(lián)系。進(jìn)一步研究CCR2及其配體在腎臟疾病中的作用，針對CCR2進(jìn)行干預(yù)，可能為有效治療各種腎臟疾病提供新途徑。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突