CC趋化因子受体2/单核细胞趋化蛋白1与肾脏疾病的研究进展

2021-04-14沈雁婕闫莉莉任振华鹿玲张琴

临床肾脏病杂志 2021年3期

沈雁婕闫莉莉任振华鹿玲张琴

1安徽医科大学神经生物学研究所，合肥 230032；2安徽医科大学第一附属医院儿科，合肥 230022

近年来，大量研究证明单核细胞在各种肾脏疾病的起始和进展过程中起重要的作用，而CC趋化因子受体2(CC chemokine receptor，CCR)2/单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein，MCP)1能趋化和激活单核细胞至炎症部位，故其在肾病中的作用也逐渐被重视。大量研究表明CCR2/MCP-1是参与肾脏损伤的重要趋化因子，在IgA肾病(IgA nephropathy，IgAN)、糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)、狼疮肾炎(lupus nephritis，LN)等方向均有研究，且都得到了阳性结果。

一、CCR2结构功能

CCR2属于G蛋白耦联的受体超家族，含有7个富含疏水氨基酸的α螺旋跨膜结构，肽链相互环接形成氨基端在外，羧基端在内的细胞表面受体。其胞外端可结合特异性配体，胞内端可介导细胞内信号通路[1-2]。CCR2基因位于3号染色体趋化因子受体基因簇区域，开放读码框为1065个碱基对，编码355个氨基酸残基。由于羧基端的选择性剪切，产生CCR2A、CCR2B两种亚型，二者只在羧基末端有差别[3]。CCR2A主要在单核细胞和血管平滑肌细胞表面表达，CCR2B则主要存在于单核细胞和活化的NK细胞上。CCR2A和CCR2B可以激活不同的信号通路，并介导不同的功能，但CCR2B是主要形式，约占细胞表面表达的90%。CCR2可与趋化因子MCP-1、MCP-2、MCP-3、MCP-4和MCP-5结合，但MCP-1是CCR2最主要的配体[4]。

CCR2与MCP-1结合后，CCR2的空间结构将会发生变化并与细胞膜上的G蛋白结合，使Gα亚基中的鸟苷二磷酸被鸟苷三磷酸取代，导致GαGβGγ解聚，从而激活磷脂酶C(phospholipase C，PLC)，从而使磷脂酰肌醇4，5-双磷酸(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)。作为第三信使，IP3进一步增加钙离子的释放，DAG可激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，进而将信号转入细胞内产生效应[5]。

CCR2也可与其他趋化因子受体形成同源或异源二聚体。CCR2的同源二聚体具有趋化活性。CCR2-CCR5异源复合物能激活钙反应，支持细胞黏附。而CCR2-CXCR4异二聚体因变构效应，对MCP-1的结合有反抑制作用。

二、MCP-1结构功能

趋化因子是不同类型的细胞分泌的相对分子质量较小的细胞因子，根据蛋白质数量和分布位置的不同，可分为CC、CXC、CX3C和C4个亚家族。MCP-1是最早在人体内被发现和研究最多的CC类趋化因子，其基因位于17号染色体上，包含3个外显子和2个内含子。成熟有活性的MCP-1由76个氨基酸残基组成。在趋化和激活单核细胞至炎症部位的过程中发挥着重要的作用。

MCP-1主要由活化的单核/巨噬细胞产生，其他细胞包括树突状细胞、内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞、平滑肌细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞和某些肿瘤细胞等也可产生MCP-1[6]。有多种因素可作用于MCP-1的基因表达与蛋白质分泌，一些刺激因子如植物血凝素、组织型纤溶酶原激活物、白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α、干扰素-γ、血小板源性生长因子、巨噬细胞集落刺激因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子均可上调MCP-1的表达，而雌激素、类视黄质等可下调MCP-1的表达。

三、CCR2/MCP-1与肾脏疾病

1.LN LN是一种常见的继发性肾小球肾炎，是系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)的并发症中最为严重的一种。LN的主要特征为免疫复合物的沉积和炎性细胞浸润。CCR2通过白细胞招募与LN的进展相关。

在MRL/MpJ(fas)小鼠的实验性LN中，MCP-1最初主要表达在肾小球并且仅在进展期阶段表达于肾小管[7]。MCP-1通过存在于免疫细胞表面的趋化因子受体CCR2介导其生物学效应。CCR2主要由巨噬细胞表达，也可在CD4+T细胞和CD8+T细胞上表达。内皮细胞表达的MCP-1与白细胞表达的CCR2的相互作用介导白细胞整联蛋白的活化。这是白细胞从血管到间质的黏附、扁平化和跨内皮血管形成的重要步骤。因此，人LN肾活体组织检查和MRL/lpr小鼠模型中，间质MCP-1表达与CCR2阳性的巨噬细胞和T细胞浸润密切相关[8]。

肾小球浸润巨噬细胞能显著提高肾MCP-1的生成，作为LN的诱因，如免疫复合物的沉积，通常持续存在，使白细胞浸润增多，肾炎症增多。先天性免疫附加受体的额外激活，如发生间歇性病毒或细菌性炎症时的Toll样受体，可增加肾MCP-1的表达，导致LN的严重恶化[9]。MCP-1/CCR2轴在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小鼠显示肾小球巨噬细胞、间质巨噬细胞和T细胞数量减少，以及生存期延长。MCP-1缺乏也能改善MRL/lpr小鼠的关节炎。此外，即使仅在肾病前或肾病开始阶段使用NH2末端截短的MCP-1类似物阻断CCR2/MCP-1，可减少肾白细胞浸润，并改善MRL/lpr小鼠中的LN。证明CCR2/MCP-1在实验性LN的发生和发展中起关键性作用。这些发现与对缺乏CCR2的MRL/lpr小鼠的分析一致[10]。相反MCP-1和CCR2缺乏症中狼疮抗体和肾免疫复合物沉积的产生保持不变。表明MCP-1/CCR2轴在SLE自身免疫的中枢调节中具有冗余功能。

流行病学研究也支持CCR2/MCP-1在SLE中的重要性。在MCP-1基因中，转录序列之前的-2518位置存在A/G多态性，其在“功能丧失突变”的意义上与较低的MCP-1循环水平相关。在一项研究中，58%的无LN的SLE患者中发现A/A基因型，但仅有23%的LN患者发现了A/A。这支持了这样的假设，即由于MCP-1依赖性肾脏炎症减少导致的MCP-1生成减少，不太可能导致临床相关的LN。事实上，具有杂合子或纯合子-2518-G等位基因的LN患者具有更强的间质巨噬细胞浸润。

2.DN DN是糖尿病的一种严重的并发症。约三分之一的1型和2型糖尿患病者会患上DN。DN的治疗主要通过抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统[11]，加强对血糖控制和高血压的治疗，从而延缓DN的发生和发展，但是该治疗方式不能降低许多患者发生终末期肾病的风险[12]。

1型糖尿病和2型糖尿病的机制研究表明，进行性DN不仅是血流动力学和代谢紊乱的结果，并且是氧化应激和炎症反应的结果。趋化因子通过促进白细胞活化和向肾脏循环募集诱导肾脏炎症[13-14]。在实验模型和DN临床病例中证实，高血糖增加了肾小管细胞和足细胞分泌趋化因子(MCP-1、CCL5和CXCL12)，会导致蛋白尿和肾小球硬化[15-16]。也有研究表明，MCP-1/CCR2轴可能通过增加足细胞活力和白蛋白通透性而加剧DN的进展[17]。因此，尿MCP-1水平被认为是DN预后的一种特异性生物标志物，独立于蛋白尿并可作为其补充[18]。

在实验模型中，许多策略都能有效降低趋化因子的影响，包括使用特定受体拮抗剂、趋化因子抑制剂和分子方法(eg突变基因、DNA疫苗和RNA适配体)[17]。这些治疗方法不仅降低了促炎细胞因子合成、白细胞募集、足细胞损伤、系膜基质扩张和蛋白尿，而且改善了胰岛素抵抗、肾小球硬化、氧化应激和纤维化[17]。CCX140是CCR2的选择性抑制剂，采用CCX140治疗52周后，332例DN和蛋白尿患者的尿白蛋白/肌酐比值降低[19]。在另一项研究中，采用MCP-1抑制剂emapticappegol对出现蛋白尿的T2DM患者治疗12周后，患者尿白蛋白/肌酐比值和血糖有明显的改善作用，在停止治疗8周后继续下降[20]。这些报道均证实了MCP-1/CCR2轴在DN的发展过程中起重要作用。

3.CCR2与IgA肾病 IgAN又称Bergers病，是最常见的肾小球肾炎，其特征是肾小球系膜内沉积以IgA1为基础的免疫复合物。蛋白尿和血尿是IgAN的主要临床表现，蛋白尿增多通常与IgAN患者较差的临床病理特征有关。尽管大多数IgAN患者预后良好，但其中20%～50%的患者将在确诊的20年内发展为终末期肾病。

IgAN的初始阶段常有单核细胞浸润，而CCR2对于单核细胞/巨噬细胞迁移至炎性部位起着重要作用。单核细胞可根据Ly6C的表达分成Ly6Clow和Ly6Chi。Ly6Clow不表达CCR2，表达CX3CR1，而Ly6Chi表达CCR2但不表达CX3CR1。在MCP-1的作用下，表达CCR2的单核细胞可向炎症部位迁移并逐渐分化为巨噬细胞，分泌炎症因子[21]。有人在单侧输尿管结扎小鼠中追踪CCR2+/rfp细胞的动态轨迹，延时共聚焦成像显示CCR2+/rfp细胞通过血管黏附和滚动到达炎症部位，而CCR2rfp/rfp的血管黏附和滚动能力大大降低。对第14天的炎症部位成像显示，招募到的CCR2+/rfp远多于CCR2rfg/rfp。由此可以提示CCR2/MCP-1在肾脏组织单核细胞浸润中起关键作用[22]。

CCR2/MCP-1在IgAN中介导了肾脏损伤。MCP-1可通过与CCR2的结合，激活核因子κB途径促进炎症因子IL-6的分泌和细胞间黏附分子-1的生成。同样的，MCP-1还可通过此途径刺激血管内皮细胞产生IL-6，促进肾小球肾炎的发展。有研究证明，在堵塞小鼠单侧输尿管后，CCR2-/-小鼠的肾脏纤维化程度明显比野生型轻，同时伴随着蛋白尿和胶原沉积减少。随后，该研究进行了炎症相关蛋白的检测，发现在CCR2-/-小鼠中，肿瘤坏死因子-α、白细胞介素(IL)-12B亚基和血管内皮生长因子蛋白水平较野生型小鼠有明显降低，Th17相关细胞因子(IL-6、IL-17和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子)的数量也相对减少[22]。以上实验证明CCR2/MCP-1可介导炎症反应，导致胶原堆积，促进肾脏纤维化，最终导致肾脏严重损伤。此外，孙永超等[23]认为肾小管间质MCP-1与24 h尿蛋白定量排泄呈正相关，提示IgAN患者尿蛋白升高可能刺激MCP-1表达，进一步促进和活化单核/巨噬细胞，最终导致肾损伤和肾间质纤维化。

MCP1和CCR2的高表达与非转移性透明细胞肾细胞癌患者生存时间缩短和复发风险增加显著相关，并且与患者总体生存和无复发生存呈负相关[24]。MCP-1/CCR2信号轴通过自分泌参与细胞信息传递和细胞迁移，从而增强肾细胞癌细胞增殖和迁移能力[25]。

此外，遗传因素也是影响IgAN的重要因素。在对148对健康女性双胞胎进行的检测中，发现血清中半乳糖化不足的IgA1和IgA水平的遗传率分别为80%和46%，说明遗传因素在IgAN发病中的重要性[26]。鉴于CCR2和MCP-1之间的相关性以及它们在生物学功能上的协同作用，大量的研究集中在它们的SNPs上[27-30]。Mandal等[29]的研究表明MCP-1-2518A/G和CCR2+190G/A多态性具有协同关系。总结分析表明MCP-1-2518A/G多态性与白种人LN的发生显著相关[31]。MCP-1-2518AA基因型是糖尿病患者发展为DN的危险因素[32]。目前，MCP-1-2518A/G和CCR2+190G/A多态性与IgAN易感性的关系研究较少，且结果不一致。有研究人员通过病例对照研究发现，MCP-1-2518 AG基因型与AA基因型相比，IgAN风险降低至0.90，GG基因型与AA基因型相比，IgAN风险增加至1.20，但差异无统计学意义。在受试人群中，没有发现CCR2+190多态性与IgAN易感性之间有任何显著的关联。研究发现MCP-1-2518基因型对不同性别患者24 h尿蛋白定量分布无差异，但GG基因型患者与AA/AG基因型患者相比，血压较高。CCR2+190多态性和Lee等级有重要关联，与性别、24 h尿蛋白定量或血压则未观察到有明显关联。在单倍体模型中也验证了这一点，证明了MCP-1和CCR2多态性可能影响IgAN的进展，但不会增加或减少其易感性[33]。