Renalase与相关疾病关系的研究进展

徐赫，陈明

(1.东南大学 医学院，江苏 南京 210009；2.东南大学附属中大医院 泌尿外科， 江苏 南京 210009)

肾脏不仅可以维持机体体液及电解质平衡，还可作为重要的内分泌器官。最初被发现的由肾脏分泌的生物活性物质为肾素，其后促红细胞生成素、活性维生素D相继被发现。2005年耶鲁大学Xu等通过分析哺乳动物基因收集项目(MGC)中基因时，筛选出114个候选基因，其中1个克隆(MGC12474)在人类肾脏优先表达，可编码由342个氨基酸组成的蛋白质，将其定义为Renalase[1]。

1 Renalase的简介

Renalase是一种依赖黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide，FAD)的单胺氧化酶，主要由肾小管近端上皮细胞合成和分泌，主要表达于肾脏近端小管及心脏组织，血浆中Renalase水平与肾脏的大小和功能具有一定的相关性[2]。Renalase基因位于10号染色体(10q23.33)，长度约309 462 bp，分子量约37.85 kD。Renalase可以通过分解儿茶酚胺调节血压与心功能，可能对心血管病及肾脏病的防治有重要价值[2]。Renalase首先在肾脏发现，肾小球、肾小管、系膜细胞、足细胞及小管上皮细胞均可表达。其在心肌、肝脏、骨骼肌、周围神经、肾上腺及脂肪组织中也有表达[3]。

2 Renalase与非肿瘤疾病的关系

2.1 Renalase与肾脏疾病

2.1.1 Renalase与造影剂肾病 造影剂肾病是医源性肾损伤第3大原因，近年的一项研究通过造影剂肾病大鼠模型，发现补充Renalase对肾脏形态和功能有着显著的保护作用；相关细胞实验也证实了Renalase能够对碘伏醇刺激的人肾皮质近曲小管上皮细胞(HK- 2细胞)起保护作用[4]。造影剂的大量使用使造影剂肾病及慢性肾病的发病率及死亡率显著升高，血清肌酐浓度不能够及时准确地诊断造影剂肾病，因而有些研究者提出其他造影剂肾病的生物标志物，Renalase便是其中之一，其在肾脏损伤后表达水平显著下降。Renalase可作为提示肾脏功能损伤及病情严重程度的一个较好的指标，能够及时诊断造影剂肾病[5]。

2.1.2 Renalase与肾纤维化 随着全球人口老龄化慢性肾脏病已经成为危胁人类公共健康的主要疾病之一[6]，肾间质纤维化是慢性肾脏病进展到终末期的常见过程[7]。WU等[8]通过建立大鼠单侧输尿管完全梗阻模型(UUO)来评估Renalase对肾纤维化的作用，并证实Renalase对人近端肾小管上皮细胞中转化生长因子β1(TGF- β1)及上皮间质转化(EMT)有抑制作用。研究发现在UUO模型中，Renalase的表达明显下调，通过腺病毒载入Renalase可以显著减慢肾间质纤维化进程，E- 钙黏蛋白表达的维持以及α- 平滑肌肌动蛋白(α- SMA)、纤连蛋白和胶原蛋白- I表达的抑制也证实了这一点。在体外，Renalase抑制TGF- β1介导的α- SMA的上调和E- 钙黏蛋白的下调。通过Renalase协同作用，TGF- β1刺激细胞中磷酸化细胞外调节蛋白激酶(p- ERK1/2)的增长水平被逆转。当ERK1过表达时，由Renalase介导的对TGF- 1诱导的EMT和纤维化的抑制作用被减弱。证明了Renalase可以通过抑制细胞外调节蛋白激酶(ERK)改善肾间质纤维化，且有可能是减缓慢性肾脏病(CKD)进展的有效药物[8]。

2.1.3 Renalase与单纯性肾囊肿(SRC) 由于Renalase主要在肾小管中表达，而SRC起源于肾小管，并且它们均与高血压有关，所以SRC可能与Renalase水平降低相关[9]。Elcioglu等[10]筛选出75例SRC患者以及51例对照组进行对照研究，评估血流介导的扩张(FMD)，并测定血清Renalase和肾上腺素水平。与非SRC的患者相比，SRC患者的Renalase、肾上腺素和FMD水平较低(P<0.05)。研究发现Log Renalase与Log肾上腺素(r=-0.302，P=0.001)、Log FMD(r=0.642，P<0.000 1)有相关性。Renalase水平与尿白蛋白/肌酐值及肾小球滤过率无相关性。在单变量分析中，SRC患者年龄、肾小球滤过率、Renalase、FMD之间有相关性。对在单变量分析中具有统计学差异的因素进行多变量回归分析，结果显示在SRC患者中年龄和Renalase水平有相关性。研究证明Renalase水平与SRC的存在及内皮功能障碍有关[10]。

2.1.4 Renalase与急性肾损伤 敲除Renalase基因的小鼠与野生型小鼠相比，肾缺血再灌注损伤更为严重[11]。补充重组Renalase可减轻野生型小鼠缺血性急性肾损伤的程度。与野生型小鼠相比，Renalase基因敲除小鼠的缺血性急性肾损伤往往存在更严重的肾小管坏死、炎症和细胞凋亡。与假手术组小鼠相比，肾缺血再灌注损伤小鼠的肾脏和血浆中Renalase水平明显降低，且血浆儿茶酚胺水平显著升高。Renalase不仅对缺血性急性肾损伤有保护作用，对中毒性急性肾损伤也有保护作用[11]。在使用顺铂3 d后，Renalase基因敲除小鼠与野生型小鼠相比，其血肌酐水平显著升高，并且伴随更严重的急性肾小管坏死(P=0.000 2)、细胞凋亡(P<0.005)和巨噬细胞浸润(P<0.05)[12]。

2.2 Renalase与心血管疾病

Renalase可以通过分解儿茶酚胺调节血压与心功能，故推测它对伴有交感神经活性增高的疾病有一定治疗作用，并在高血压、心脏病等疾病中被证实[2]。

2.2.1 Renalase与高血压 相关研究证明，在高血压患者循环中Renalase表达水平降低。同时，外源性给SD大鼠补充Renalase后其血压下降，而抑制Renalase表达后SD大鼠血压升高。Renalase可以通过以下途径降低血压：(1) 通过分解儿茶酚胺间接降低血压。(2) 通过抑制肾脏多巴胺系统活性调节血压。在敲除Renalase基因的小鼠肾脏中，多巴胺相比对照组增加了2倍，而尿中的苯丙氨酸却下降2倍，可认为在Renalase基因敲除后肾脏多巴胺系统活性增加，Renalase可能参与了肾脏多巴胺系统的调控[11]。(3) 通过抑制肾脏交感神经活性调节血压。研究[13]发现Renalase可能与交感神经活性相关，在肾脏去神经支配后血清中Renalase水平上升，血压下降[3]。通过对1 317例原发性高血压患者进行基因筛查分析发现，原发性高血压患者中Renalase的rs2576178 GG基因型和rs2296545 CC基因型的表达最高，猜测原发性高血压病和Renalase的基因多型性有关[14]。Renalase与高血压的关系也许能够为高血压提供新的治疗方向，甚至是预测高血压的发病风险。

2.2.2 Renalase与心功能不全 研究发现，在切除大鼠5/6肾脏后血浆Renalase水平下降，大鼠出现血压升高、心肌肥大、左心室/体重指数增加，外源性补充Renalase后上述指标好转，Renalase也许能够起到调节心脏大小及功能的作用[15]。

2.2.3 Renalase与缺血性心肌损伤 Renalase基因敲除的小鼠，血尿素氮、血清肌酐、醛固酮和心脏收缩功能没有明显变化，儿茶酚胺水平、血压较正常对照组升高，且对心肌缺血缺氧耐受力降低，更易出现心肌缺血性损伤，外源性补充Renalase后可改善心肌缺血性损伤，揭示了Renalase具有增加细胞对缺血的耐受及减少心肌细胞坏死和凋亡的作用[16]。

2.2.4 Renalase与高血脂 Zhou等[17]通过高脂饮食喂养载脂蛋白E(ApoE)-/-小鼠并检测Renalase的组织分布，结果显示小鼠脂肪组织中Renalase水平升高，肝脏中Renalase水平降低，不稳定性动脉粥样硬化斑块中Renalase水平比稳定性动脉粥样硬化水平低，利用缬沙坦可增加血清中及纤维帽中Renalase水平以增加动脉粥样硬化斑块的稳定性，说明Renalase可能与脂质代谢有关。

2.3 Renalase与其他疾病

2.3.1 1型糖尿病 1型糖尿病与人类白细胞抗原(HLA)的多态性之间有很强的相关性，一项全基因组关联研究发现，约42个位点对糖尿病有影响，18对基因单核苷酸多态性(SNP)与1型糖尿病相关，其中之一就是Renalase基因[18]，另有研究证实了Renalase在自身免疫性胰腺β细胞破坏中的潜在作用[19]。Renalase在胰岛素分泌细胞中有表达，对于其在1型糖尿病发展中的潜在作用机制需要进一步研究。

2.3.2 脑卒中 据报道，有66%的高血压脑卒中患者是Renalase基因中的rs10887800 SNP GG纯合子，并在130例脑卒中患者中得到证实，这表明G等位基因rs10887800有助于诊断脑卒中高风险人群[20]。另有研究显示，有脑卒中病史的血透患者Renalase水平较低，说明血透患者的Renalase水平与脑卒中存在相关性[21]。通过研究212例缺血性脑卒中患者及244名健康对照者，证实了Renalase SNPs与颅内动脉粥样硬化血管狭窄严重程度的相关性[22]。综上所述，Renalase可能参与了缺血性脑卒中的发病过程，但具体机制尚不清楚，可能与Renalase对血压的调节作用有关。

2.3.3 胰腺炎 与Renalase对肾和心脏的保护作用类似，Renalase也可延缓急性胰腺炎的进展。Renalase基因缺失会引起更为严重的急性胰腺炎，外源性补充Renalase(预防性或治疗性)能够显著减轻急性胰腺炎的严重程度[23]。急性胰腺炎发作时Renalase表达水平显著降低，也许能够作为诊断或预测急性胰腺炎的指标。研究表明，Renalase可能通过结合并激活细胞膜钙ATP酶4B(PMCA4B)影响Ca2+信号传导，通过调控钙的转运来减缓急性胰腺炎的进程，重组Renalase的使用也许对急性胰腺炎患者有治疗价值[23]。

3 Renalase与肿瘤的关系

癌症的基本特征是细胞衰老和死亡的失调，Renalase能够分泌黄素蛋白，通过磷脂酰肌醇- 3- 激酶(PI3K)- 蛋白激酶B(AKT)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径的信号传导产生细胞保护作用，抵抗局部缺血和细胞毒性损伤。通过qPCR测定15种不同肿瘤的cDNA阵列中的Renalase mRNA水平，结果显示在胰腺癌、膀胱癌、乳腺癌和黑色素瘤中Renalase的表达水平显著增加[24- 25]。

相关研究结果表明，在Renalase和信号传导及转录激活因子3(STAT3)之间存在前馈回路，即上调STAT3信号可增加Renalase基因表达，同时Renalase又能够提高STAT3活性。Renalase和STAT3之间的这种相互作用对于Renalase在癌症发病机制中的作用具有重要意义。STAT家族蛋白，尤其是STAT3，与诱导和维持癌症进展的炎性微环境关系密切[26]。STAT3信号通常在癌细胞中持续激活，这种激活不仅促进肿瘤细胞增殖，而且产生了大量在肿瘤微环境中维持炎症的基因。在相关文献中已证实癌细胞和未转化的基质细胞之间存在STAT3前馈回路[27- 28]。例如，STAT3在多发性骨髓瘤患者中持续激活。在白介素- 6(IL- 6)依赖的人骨髓瘤细胞系U266中，IL- 6通过两面神激酶(JAK)信号通路传导至激活的STAT3，从而上调抗凋亡因子，维持肿瘤细胞的存活[29]。

同样，STAT3在大部分胰腺导管腺癌中也是持续激活的，且其似乎是鼠类肉瘤病毒癌基因2(KRAS2)诱导的胰腺肿瘤发生和进展不可缺少的。同时，促进胰腺导管腺癌发展的环境因素——吸烟也可作用于STAT3和Renalase[30- 32]。尼古丁是香烟烟雾的主要成分，在肿瘤中已被证实能够促进增殖、提高血管生成速度[33- 34]。肿瘤的生长和转移由尼古丁与乙酰胆碱受体α7- 烟碱型乙酰胆碱受体(α- 7nACHR)的相互作用介导，由JAK- STAT3和MAPK/ERK激酶(MEK)- 细胞外调节蛋白激酶1/2(ERK1/2)下游信号传导[35]。通过Sp1和STAT3的协同作用，尼古丁增加Renalase启动子的活性[36]。

3.1 Renalase与黑色素瘤

从正常皮肤到良性痣到原发性黑色素瘤再到转移性黑色素瘤，Renalase表达水平逐渐升高。在原发性黑素瘤和CD163+肿瘤相关巨噬细胞(TAM)中，Renalase明显高表达[24]。临床研究中，肿瘤中Renalase的表达情况与转移性黑色素瘤患者的生存期呈负相关，提示Renalase可能存在的致病作用。用重组Renalase处理黑色素瘤细胞后，其细胞计数和活性明显增加。已有研究者测试了在3种人类黑色素瘤细胞系A375.S2、SkMel28、SkMel5中抑制Renalase[siRNA和(或)m28- RNLS]对细胞存活的影响，结果显示细胞活力降低约90%。另外，给带有A375.S2异种移植物的裸鼠施用m28- RNLS可使得肿瘤体积减少70%，且STAT3激活减少90%以上[24]。研究结果表明抑制Renalase信号传导可抑制体内及体外黑素瘤生长，即抑制Renalase信号传导可能对肿瘤有细胞毒性。

3.2 Renalase与胰腺癌

胰腺癌是恶性程度最高的肿瘤之一，早期诊断率及5年生存率低[37]。在胰腺导管腺癌患者中，Renalase在肿瘤组织中表达水平比在邻近的非肿瘤胰腺组织中升高(>2倍)，且总体生存率与肿瘤中的Renalase表达水平呈负相关，提示Renalase的致病作用[25]。体外研究表明，使用siRNA或Renalase抑制性抗体抑制Rrenalase信号传导可降低胰腺导管腺癌细胞的生存力，而使用重组Renalase可使胰腺导管腺癌细胞存活率增加两倍。在两个异种移植小鼠模型中，不论使用Renalase抗体m28- RNLS或敲低Renalase的shRNA都会抑制胰腺导管腺癌细胞的生长。研究结果表明高表达的Renalase在胰腺导管腺癌中起致病作用，Renalase高表达与胰腺导管腺癌3年总死亡率增加两倍相关，提示Renalase可作为胰腺癌的预后标志物。抑制Renalase可引起肿瘤细胞的凋亡以及细胞周期的停滞，抑制Renalase信号传导可能是胰腺癌新的治疗手段[25]。

综上所述，可以认为Renalase表达水平的异常升高有利于癌细胞的存活并促进肿瘤生长，抑制Renalase信号传导可能成为癌症新的治疗选择。

4 总 结

诸多研究证实Renalase具有细胞保护作用，对肾和心血管的保护作用尤为明显，具体机制仍存在争议。Renalase是否能够作为相关疾病诊断指标值得思考，同时其又能否作为治疗相关疾病的新型药物应用于临床也值得关注。尤其是对于肿瘤的诊断及治疗，Renalase的应用可能有着广阔的前景。此外，对于Renalase与肾脏肿瘤中最常见的肾透明细胞癌之间的关系，目前仍缺乏相关资料，有待进一步研究。