余霞霞 沈娛汀 綜述 岳昌武 陳麗華 審校

隨著人口老齡化，糖尿病、高血壓等慢性疾病患病率的升高,慢性腎臟病(CKD)的發(fā)病率也逐年上升,已成為嚴(yán)重危害人類健康的公共衛(wèi)生問題之一,同時CKD的治療也給患者及其家庭帶來了巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)和心理壓力。目前,針對CKD的傳統(tǒng)治療只能控制或延緩疾病的進展,而無法達到治愈的效果[1]。趨化因子CCL2及其受體CCR2在腎臟免疫細(xì)胞浸潤過程中發(fā)揮重要作用;阻斷CCL2/CCR2信號軸能夠有效延緩CKD的進展,然而其在不同病因引起的CKD中的作用效果和具體機制尚未進一步闡明。鑒于此,本文將圍繞CCL2/CCR2信號通路在4種不同原發(fā)病因引發(fā)的CKD中的作用及其調(diào)控機制進行綜述,以期為臨床治療CKD提供新的思路與方向。

CCL2/CCR2信號通路

趨化因子是一類由細(xì)胞分泌具有趨化作用的小分子蛋白質(zhì),分子質(zhì)量8～10 kD,參與固有免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞的遷移,與炎癥反應(yīng)的啟動和維持密切相關(guān)[2]。大部分趨化因子成員有4個保守半胱氨酸(Cysteine,Cys),根據(jù)多肽鏈一級結(jié)構(gòu)中第一位和第二位Cys的排列方式可將其分為4個亞族,包括(1)CXCL亞族(α-亞族):氨基端2個Cys之間含有1個其他氨基酸;(2)CCL亞族(β-亞族):氨基端2個Cys緊密相連;(3)XCL亞族(γ-亞族):第一和第三位Cys缺失,即氨基端只有1個Cys;(4)CX3C亞族:氨基端2個Cys之間含有3個其他氨基酸[2-3]。大多數(shù)趨化因子屬于CXCL和CCL亞家族,CCL亞家族中主要包括五種單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP):CCL2(MCP-1)、CCL8(MCP-2)、CCL7(MCP-3)、CCL13(MCP-4) 和CCL12(MCP-5),通過與細(xì)胞上趨化因子受體結(jié)合,趨化免疫細(xì)胞向受損組織募集,以此發(fā)揮不同的生物學(xué)功能[3]。

CCL2單核細(xì)胞趨化激活因子CCL2 又稱MCP-1,人類CCL2基因位于17號染色體q11.2-q12區(qū)域[2,4],其通過趨化作用和對整合素的活化促進炎癥細(xì)胞的遷移,參與機體炎癥反應(yīng)的發(fā)生和維持。CCL2由多種類型細(xì)胞分泌產(chǎn)生,包括巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、腎小球系膜細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞等[4-6]。當(dāng)腎臟發(fā)生損傷時,腎小管上皮細(xì)胞釋放的CCL2趨化CCR2+的單核細(xì)胞、T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和成纖維細(xì)胞遷移至損傷部位,以抵抗外部因素對于腎臟組織的損害,并促進受損部位的組織重塑和傷口愈合(圖1)[7-8]。研究表明,CCL2的分泌受到促炎和抑炎細(xì)胞因子的雙重調(diào)控作用,以白細(xì)胞介素1(IL-1)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和干擾素γ(IFN-γ)為代表的促炎細(xì)胞因子能夠加速腎小管上皮細(xì)胞對于CCL2的釋放,而抑炎細(xì)胞因子(如維甲酸和糖皮質(zhì)激素) 可抑制CCL2的分泌。此外白細(xì)胞介素4(IL-4)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、脂多糖、活性氧和免疫復(fù)合物等細(xì)胞因子或生長因子,也能夠誘導(dǎo)CCL2的產(chǎn)生,參與腎損傷及損傷后的修復(fù)過程[8]。

圖1 CCL2/CCR2信號通路在慢性腎臟病中的作用機制[7-8]

CCR2CCR2是CCL2的主要受體,屬于G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor, GPCR) 超家族成員,由一個氨基端胞外結(jié)構(gòu)域和7個富含疏水氨基酸的 α 螺旋跨膜結(jié)構(gòu)組成[3]。CCR2廣泛表達于未成熟樹突狀細(xì)胞(iDC)、漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)、嗜堿性粒細(xì)胞(Bas)、輔助性T細(xì)胞1(Th1)、輔助性T細(xì)胞2(Th2)、自然殺傷細(xì)胞及輔助性T細(xì)胞17(Th17)等多種細(xì)胞[9]。在腎臟中,CCR2主要存在于腎小球系膜細(xì)胞、腎小球上皮細(xì)胞(足細(xì)胞) 等細(xì)胞表面。根據(jù)羧基端基因剪切方式的不同,CCR2被分為CCR2A和CCR2B兩個亞型,并以CCR2B為主。其中CCR2A亞型表達于單個核細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞表面,CCR2B亞型于單核細(xì)胞、活化記憶T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、B細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞表面表達[4,6,8]。

CCL2/CCR2信號通路在CKD中的作用及機制

糖尿病腎病(DN)DN是糖尿病嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥之一,也是導(dǎo)致CKD和終末期腎病(ESRD)的主要病因。Morii等[10]發(fā)現(xiàn),高血糖可以刺激糖尿病小鼠腎臟系膜細(xì)胞和足細(xì)胞產(chǎn)生高水平的CCL2,導(dǎo)致腎臟巨噬細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞增多,促進腎臟纖維化。DN患者尿液中CCL2水平明顯升高,且與腎間質(zhì)中的巨噬細(xì)胞數(shù)量及腎小管病變程度呈正相關(guān)。Boels等[11]發(fā)現(xiàn)在鏈霉素誘導(dǎo)的小鼠DN模型中,CCL2的抑制劑NOX-E36可有效恢復(fù)腎臟血管內(nèi)皮糖萼結(jié)構(gòu)的屏障保護功能,調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞分泌組織蛋白酶L的能力,減少白蛋白尿,緩解腎臟疾病。 Raina等[12]在調(diào)查印度西北部旁遮普邦人群MCP-1中2518A>G(rs1024611) 基因型對2型糖尿病和ESRD的影響發(fā)現(xiàn)，該基因型可能增加2型糖尿病進展為ESRD的風(fēng)險。已有研究表面,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)和表觀遺傳修飾在糖尿病的發(fā)病中發(fā)揮重要作用,Chen等[13]發(fā)現(xiàn)ERS可通過偶聯(lián)的轉(zhuǎn)錄因子XBP1s誘導(dǎo)SET7/9的表達,從而影響小鼠腎皮質(zhì)中CCL2的mRNA水平。 Ito 等發(fā)現(xiàn)CCR2低表達可能在DN中發(fā)揮重要作用,使用CCR2拮抗劑INCB3344可減少骨髓來源的巨噬細(xì)胞(BM-Mφs) 浸潤,并抑制該細(xì)胞Toll樣受體9(TLR9) 的表達和TNF-α的分泌,同時減少組織駐留巨噬細(xì)胞(Res-Mφs)中活性氧(ROS)的產(chǎn)生,從而對腎臟起保護作用[14]。此外,CCR2不僅能夠介導(dǎo)單核/巨噬細(xì)胞浸潤來參與腎組織損傷,也可通過在其他類型細(xì)胞如腎臟固有細(xì)胞足細(xì)胞上高表達進而參與DN的發(fā)展。You等[15]發(fā)現(xiàn)口服CCR2拮抗劑(RO5234444) 可特異性抑制足細(xì)胞上CCR2的表達,有效減少高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞凋亡,進而改善腎損傷,而過表達足細(xì)胞中CCR2基因可提高其尿白蛋白,血尿素氮的水平,增加腎臟中纖連蛋白和Ⅰ型膠原的表達,但是未發(fā)現(xiàn)小鼠腎臟中巨噬細(xì)胞數(shù)量及炎性細(xì)胞因子水平的增加,表明足細(xì)胞中CCR2的表達與單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的募集無關(guān)。因此,靶向足細(xì)胞中的CCR2信號級聯(lián)反應(yīng)可能是治療DN的一種新型療法。

狼瘡性腎炎(LN)臨床上常用抗炎及免疫抑制療法延緩LN的進展[16-17]。 早期研究顯示,LN患者的尿液CCL2表達上調(diào),通過促進循環(huán)單核細(xì)胞及組織巨噬細(xì)胞在腎間質(zhì)中的聚集和激活參與LN的發(fā)展,并與LN患者的臨床評分和腎病理活動Austin評分相關(guān)[18]。Kulkarni 等[19]研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用CCL2的拮抗劑mNOX-E36可抑制MRL/lpr小鼠腎臟中CCL2的表達水平,減少單核/巨噬細(xì)胞在腎臟中的浸潤和細(xì)胞外基質(zhì)的沉積,從而改善腎臟纖維化和組織損傷情況,同時mNOX-E36也表現(xiàn)出良好的生物穩(wěn)定性,無需進行結(jié)構(gòu)改造,具備良好的藥代動力學(xué)性質(zhì)，不存在免疫相關(guān)不良反應(yīng),因此基于mNOX-E36抑制CCL2的治療為LN的臨床治療提供了新思路。Pérez等[20]發(fā)現(xiàn)在MRL/lpr LN小鼠模型腎臟CCR2表達水平升高, CCR2基因敲除可減輕小鼠的淋巴結(jié)腫大,減少蛋白尿排泄,疾病活動指數(shù)評分減低,腎小球和腎小管間質(zhì)中的T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤減少及抗dsDNA抗體水平減低,外周血中CD8+T細(xì)胞數(shù)量減少,證明 CCR2基因不僅影響腎臟中的單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的浸潤,同時影響MRL/lpr小鼠的全身T細(xì)胞反應(yīng),是治療LN的潛在靶點。Devarapu等[21]還發(fā)現(xiàn)CCL2和CXCL12的雙重阻斷可顯著降低腎臟中IL-6、IL-12p40、CCL-5、CCL-2的分泌以及CCR-2 mRNA和蛋白的表達,可有效延緩LN的進展,提高生存率,其療效與大劑量環(huán)磷酰胺相當(dāng),但后者不良反應(yīng)更為明顯。

腎血管性高血壓(RVH)RVH是由于腎動脈狹窄，腎臟血流減少甚至缺血，導(dǎo)致腎實質(zhì)進行性破壞和腎功能減低,最終發(fā)生腎衰竭,是腎臟疾病患者死亡的常見原因之一。Kashyap等[22]在野生型和CCL2基因敲除小鼠中構(gòu)建RVH模型,發(fā)現(xiàn)CCL2基因敲除小鼠腎臟皮質(zhì)萎縮減輕,單核細(xì)胞浸潤減少以及CCL5、CCL7、CCL8、CCR2和CD206表達降低,腎損傷減輕,提示CCL2可能是RVH導(dǎo)致慢性腎損傷的關(guān)鍵因素。Kashyap等[23]發(fā)現(xiàn)在RVH小鼠模型中CCR2的藥理阻斷可顯著減少F4/80+CD206+M2型巨噬細(xì)胞在腎臟中的浸潤,同時降低腎臟中CCL5和TNF-α的表達水平。綜上,阻斷CCR2可能為臨床RVH治療提供一種新方法。

梗阻性腎病(ON)ON是CKD和ESRD的常見病因之一,其主要病理學(xué)改變?yōu)槟I小球硬化、腎小管萎縮和腎間質(zhì)纖維化,最終導(dǎo)致腎功能受損甚至衰竭。單側(cè)輸尿管結(jié)扎(UUO)和腎臟缺血再灌注(IRI)模型是目前用于研究腎纖維化機制的經(jīng)典動物模型。Wada 等[24]發(fā)現(xiàn)在UUO小鼠模型中,通過基因突變阻斷小鼠腎臟中CCL2的表達能夠減少損傷部位CCR2+巨噬細(xì)胞的浸潤、Ⅰ型膠原蛋白的沉積及TGF-β的分泌,同時UUO導(dǎo)致的腎臟纖維化程度減輕。此外,Braga 等[25]還發(fā)現(xiàn)與敲除小鼠CCL3、CCR4、CCR5相比,CCR2基因敲除小鼠腎臟損傷部位Th17分泌的促炎細(xì)胞因子減少,且腎臟纖維化程度減輕。早期研究發(fā)現(xiàn),CCL2在IRI腎組織中表達上調(diào),其通過招募CCR2+單核細(xì)胞從外周血向受損組織遷移從而介導(dǎo)腎臟損傷和纖維化的發(fā)生發(fā)展。使用CCR2抑制劑RS102895處理IRI小鼠,與未處理組相比,其腎臟組織損傷部位巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及T細(xì)胞浸潤減少,促纖維化生長因子和促炎細(xì)胞因子表達水平降低,使得細(xì)胞外基質(zhì)沉積和腎損傷標(biāo)志物減少[26]。

CCL2/CCR2信號通路在CKD的診治中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn),CCL2作為生物標(biāo)志物在腎損傷早期發(fā)生顯著變化,有助于監(jiān)測疾病活動、評估治療效果,且該種生物標(biāo)志物容易地在血清和尿液中檢測,同時CCL2蛋白具有較高的穩(wěn)定性,有被用作生物標(biāo)志物的潛質(zhì),因此加深對CCL2作為腎損傷標(biāo)志物可行性的研究及對CCL2/CCR2信號通路具體過程及調(diào)控機制的研究,將為 CKD的診斷及干預(yù)治療提供新思路[27]。

多種靶向抑制CCL2/CCR2信號通路的受體拮抗劑及小分子抑制劑等已嘗試用于治療CKD。CCX140-B是CCR2的抑制劑,該抑制劑的Ⅱ期臨床試驗(NCT01447147)從2011-12-07(第1例患者入組)持續(xù)到2014-08-04,共招募了332例患者,其中111例患者接受安慰劑治療,110例患者接受5 mg/d CCX140-B治療和111例患者接受10 mg/d CCX140-B治療。安慰劑組在52周內(nèi)尿蛋白與肌酐比值(UACR)較基準(zhǔn)值變化為-2%,5 mg/d組UACR較基準(zhǔn)值變化為-18%,10 mg/d組UACR較基準(zhǔn)值變化為-11%。安慰劑組有81例(73%)發(fā)生不良反應(yīng),而5 mg/d組有71例(65%),10 mg/d組有68例(61%)。De Zeeuw等[28]研究發(fā)現(xiàn)，CCX140-B對DN患者的腎臟保護效果優(yōu)于目前的治療藥物,顯著改善蛋白尿,緩解DN, 現(xiàn)該藥物的Ⅲ期臨床試驗正在籌備中。在另一臨床試驗(NCT01547897)中,Menne等[29]發(fā)現(xiàn)NOX-E36作為CCL2的抑制劑,其臨床耐受性和安全性良好,可有效降低尿微量白蛋白/尿肌酐比值和糖化血紅蛋白水平,但其緩解DN進程的療效仍需更加深入的研究。PF-04634817是一種CCR2/CCR5拮抗劑,一項Ⅰ期臨床研究(NCT01791855),以評估PF-04634817在26例具有不同程度腎損傷的DN患者中的安全性和耐受性,發(fā)現(xiàn)該藥物具有良好的腎臟保護效果[30]。PF-04634817的Ⅱ期臨床試驗(NCT01712061)已經(jīng)完成,在該試驗中將226例DN患者隨機分成了兩組,分別為接受SOC(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑或血管緊張素受體阻滯劑)治療組和接受SOC及PF-04634817(150 mg/d或 200 mg/d)聯(lián)合使用治療組,研究發(fā)現(xiàn)PF-04634817單獨治療或與SOC聯(lián)合治療其安全性好,耐受性高,由于研究的持續(xù)時間較短,PF-04634817治療對患者的腎功能(腎小球濾過率)改善并無顯著效果,但目前的試驗數(shù)據(jù)提示延長PF-04634817治療時間可能改善腎損傷的效果更顯著,因此該藥在臨床中能否治療DN還需進一步探究[31-32]。目前,CCL2/CCR2信號通路的靶向抑制藥物主要在DN中進行了臨床試驗,而在其他病因?qū)е碌腃KD中,CCL2/CCR2信號通路的靶向抑制藥物及體內(nèi)實驗仍需更多的臨床研究來證明。

小結(jié):越來越多的研究表明CCL2/CCR2信號通路在CKD的診斷、治療中發(fā)揮重要作用,其在DN、LN、RVH、ON等多種疾病中通過調(diào)節(jié)損傷部位炎性細(xì)胞浸潤和影響腎臟纖維化的發(fā)展,進而與CKD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。然而CKD的發(fā)展過程涉及細(xì)胞內(nèi)的多種信號通路及分子,關(guān)于該信號軸與其他信號軸之間是否存在更加有效的協(xié)同或拮抗作用來影響CKD發(fā)展,目前還仍需進一步探索。轉(zhuǎn)基因動物模型、單細(xì)胞組學(xué)等新技術(shù)的應(yīng)用,將極大推進CCL2/CCR2信號通路在CKD中的研究,相信在不久的將來有望為CKD的防治提供更加可行的思路和靶點。