P-选择素糖蛋白配体1在肾脏疾病中的研究进展*

龙 脉，柯 本，李梦婕，房向东

(南昌大学第二附属医院肾内科， 江西 南昌 330000)

P-选择素糖蛋白配体1(P-selectin glycoprotein ligand-1, PSGL-1)是一种主要表达于白细胞及血小板表面的黏附分子，在免疫识别、炎症反应和血栓形成过程中起着重要作用。慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)的患病率逐年上升，已成为威胁世界公共健康的主要疾病之一，且其病因复杂, 大多数发病机制尚不完全清楚。PSGL-1可通过多种途径参与肾脏疾病的发生发展，其机制可能涉及TGF-β1/Smad和PI3K/AKT/GSK-3β等信号通路，以及结缔组织生长因子和C-C趋化因子配体2[chemokine (C-C motif) ligand 2, CCL2]等肾脏关键调节因子。本文就 PSGL-1在肾纤维化、狼疮性肾炎、肥胖相关性肾病及急性肾损伤中的研究进展进行综述。

1 PSGL-1的结构与功能

1.1PSGL-1的分子结构 PSGL-1是表达在白细胞表面的Ⅰ型跨膜糖蛋白,具有二硫键连接的同型二聚体结构，每个亚基的分子量为120 kD。人PSGL-1蛋白由412个氨基酸组成，其中包含具有318个氨基酸(富含丝氨酸/苏氨酸/脯氨酸)的胞质外结构域、具有24个氨基酸的单个疏水跨膜结构域和具有70个氨基酸的胞质结构域。N末端的细胞外结构域以18个氨基酸的疏水信号肽序列开始，随后是跨越第19～41位氨基酸的前肽序列，其中成对的碱性氨基酸转化酶的四肽共有切割位点位于PSGL-1氨基酸顺序的第38～41位(-R-D-R-R-)[1-3]。在细胞外结构域中，跨越第118～277位氨基酸处存在16个十肽重复单元，其具有共有序列-A-T/M-E-A-Q-T-T-XP/L-A/T-[2]。

在PSGL-1上还存在一些特殊结合位点。在细胞外和跨膜结构域的连接处，单个未配对的半胱氨酸残基(第320位)之间形成共价二硫键而形成PSGL-1分子的同源二聚体结构[3]。最近的研究表明，跨膜结构域的亮氨酸“拉链”结构是PSGL-1分子非共价二聚化的驱动因素，并以此来保持特定结构的稳定性，且该研究指出半胱氨酸残基之间连接的二硫键缩短了2个单体的距离，因此对形成和帮助稳定亮氨酸“拉链”结构至关重要，非共价结合和共价二硫键结合共同调节PSGL-1的分子结构[4]。其次，人PSGL-1的成熟结构胞外区上具有70个苏氨酸或丝氨酸的O-连接糖基化位点，另外还有3个N-连接的糖基化位点(在第65,111和292氨基酸处)。PSGL-1还有一个特征是在第46、48和51位存在3个酪氨酸残基，极容易被硫酸化。正是这些特殊结构的存在，使得PSGL-1易被糖基化、唾液酸化及硫酸化，这对PSGL-1与P-选择素的结合是不可或缺的[2]。PSGL-1的分子结构及功能示意图见图1。

Figure 1. Schematic diagram of the structure and function of PSGL-1.
图1 PSGL-1的结构及功能示意图

1.2PSGL-1的功能 PSGL-1是P-选择素的高度特异性配体，主要表达在白细胞表面，在介导白细胞黏附于血管内皮细胞上起重要作用，促进白细胞向炎症部位迁移[5]。另外，PSGL-1还可以与E-选择素及L-选择素以不同的亲和力相互结合[3]。PSGL-1也在活化的血小板上表达[6]，PSGL-1与血管内皮细胞上P-选择素相互作用导致白细胞-血小板聚集，促进炎症细胞的黏附和浸润[7-8]。白细胞的黏附与炎症的发生密切相关[9]，而炎症反应又是导致CKD进展的一个重要因素[10]。PSGL-1基因敲除小鼠出现肾小球损伤、肾血管改变和肾功能障碍，PSGL-1基因的缺失导致了肾脏的损伤[11]。除此之外，PSGL-1在免疫识别[5]、血栓形成[12]、动脉粥样硬化[13]和肿瘤生长[14]等生理病理过程中扮演着重要角色。

2 PSGL-1与肾脏疾病

2.1PSGL-1在肾纤维化中的双重作用 肾纤维化是CKD的最常见病理表现，主要特征为成纤维细胞的增殖、细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的积累以及肾单位功能性丧失[15]。多种关键调节因子及信号通路共同调控着肾纤维化的进展[16]。PI3K/AKT/GSK-3β信号通路参与了缺氧诱导的肾间质纤维化的发展[17]。转化生长因子β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)已被公认为肾纤维化发病机制中的关键介质，Smad2和Smad3是TGF-β1下游的直接信号分子，且多种促纤维化基因(如ColIa1、ColIa2、ColIIIa1、ColVa2、ColVIa1和ColVIa3等)和上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)标志物(α-SMA和E-钙黏蛋白)是TGF-β/Smad3信号传导的下游靶点[18]。Han等[19]研究发现在PSGL-1基因敲除小鼠肺纤维化模型中，TGF-β1和α-SMA的表达量升高，此外，ColIa1、ColIa2、ColIIIa1及磷酸化的Smad2和Smad3水平在PSGL-1基因缺失后也随之表达增加。Han等[19]的研究也指出，在博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠模型中，磷酸化的AKT和GSK-3β表达水平增高，PSGL-1基因缺失后进一步升高了磷酸化的AKT和GSK3β的表达水平。此外，PSGL-1缺失时，IL-6、IL-10、IL-1β、TNF-α和IFN-γ等炎症细胞因子的表达也增加。这意味着PSGL-1的缺失可能通过激活TGF-β1/Smad及PI3K/AKT/GSK-3β信号通路，促进胶原蛋白沉积，并增强炎症反应和促纤维化因子表达来加速肾脏的纤维化的发生。

PSGL-1缺失可能延缓肾纤维化的进展。结缔组织生长因子(connective tissue growth factor, CTGF)作为一种促纤维化因子，可通过与表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)结合，调节成纤维细胞ECM的合成和诱导肾小管上皮细胞的EMT产生，从而参与肾脏纤维化[20]。付慧等[21]的实验发现PSGL-1+/+小鼠高盐喂养组肾脏 CTGF 蛋白表达量明显高于正常盐喂养组；而PSGL-1-/-小鼠肾脏中，高盐喂养组 CTGF 蛋白的表达与正常盐喂养组无明显差异，这表明PSGL-1基因缺失对高盐诱导的肾脏纤维化具有抑制作用。另外，PSGL-1基因缺失对高盐诱导的肾脏炎症反应有抑制作用，如PSGL-1-/-小鼠肾脏 IL-6、IL-1β和TNF-α 的表达下调。

2.2PSGL-1缺失通过调控CCL2的表达促进狼疮性肾炎的发展 狼疮性肾炎是系统性红斑狼疮最常见的脏器损害，其发病机制与免疫复合物沉积、补体系统异常、NF-κB等信号通路、炎症细胞和炎症因子的表达等密切相关[22]。CCL2也称作单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1)，与其受体结合可以介导肾脏中巨噬细胞和T细胞的募集，参与狼疮性肾炎中的炎症反应[23]。

降植烷(pristane)可以诱导C57BL/6J小鼠狼疮性肾炎，主要表现为肾小球增生、系膜扩张和蛋白尿。在pristane处理的PSGL-1-/-小鼠中尿白蛋白-肌酐比率比pristane处理的WT小鼠更高，PSGL-1缺失加剧了pristane诱导的狼疮性肾炎[24]。尿液中的CCL2是评估狼疮性肾炎突发及严重程度的特异性、敏感性生物指标[25]。有实验表明CCL2在狼疮性肾炎患者中表达上调[26]，CCL2拮抗剂显著减低了活动性狼疮性肾炎患者的蛋白尿[27]。在狼疮易感小鼠模型中，P-选择素或PSGL-1的缺失通过增加炎症因子CCL2的表达来加速肾小球肾炎的发生发展，PSGL-1参与了小鼠狼疮性肾炎的疾病进程[28]。

2.3PSGL-1缺失对肥胖相关性肾病的保护性作用 肥胖已成为导致CKD的主要原因之一，与终末期肾衰竭的发展密切相关[29]。肥胖相关性肾病的基本特征是肾单位超滤，其涉及到的机制主要包括肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活、线粒体功能紊乱、内质网应激、炎症、胰岛素水平升高及胰岛素抵抗、脂质积累等[29-30]。

PSGL-1可能促进肥胖相关性肾病的发展。PSGL-1缺失对肥胖诱导的内皮功能障碍具有抑制作用[31]。在PSGL-1缺失的肥胖小鼠模型中，PSGL-1缺失可能通过减少激活NF-κB信号途径调节内皮对IL-1β的反应，减少白细胞-内皮细胞相互作用，影响白细胞运输到脂肪组织[32]。有研究指出，在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中，PSGL-1表达水平增加。此外，PSGL-1缺失减轻了饮食诱导的肥胖小鼠的胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性，改善了脂质代谢[33]。脂肪组织中巨噬细胞及其分泌的促炎细胞因子及趋化因子，如TNF-α、IL-6和MCP-1等可以增强肥胖相关的胰岛素抵抗[33]，PSGL-1缺失减少肥胖小鼠的内脏脂肪组织中巨噬细胞浸润和炎症[32-33]，从而增强胰岛素敏感性。

2.4抑制PSGL-1与其配体结合可延缓急性肾损伤的进展 急性肾损伤是由各种病因导致的肾小球滤过率快速下降的临床综合征，是重症患者常见并发症，也见于败血症、心脏手术及非ICU住院患者，有着较高的发病率和死亡率[34]。

缺血/再灌注损伤(ischemia/reperfusion injury, IRI)后引发了大鼠急性的肾脏损伤，是常用的急性肾损伤实验研究模型[35]。

在肾脏IRI大鼠模型中，重组可溶性PSGL-1的治疗可减少肾脏多形核白细胞的浸润，预防肾功能障碍[36]，还可以减轻肾脏外髓质微循环损伤和肾小管损害[37]。串联型P-选择素糖蛋白配体-免疫球蛋白(tandem P-selectin glycoprotein ligand immunoglobulin, TSGL-Ig)的处理可以减轻小鼠肝脏IRI，抑制原位肝移植模型中缺血/再灌注诱导的肝脏中性粒细胞和巨噬细胞的聚集以及细胞因子/趋化因子的表达,减轻缺血/再灌注诱导的肝脏氧化应激损伤[38]。同时，该研究提出，TSGL-Ig通过具有抗氧化应激能力的ROS-Nrf2-AREs通路在缺血/再灌注损伤中发挥保护性作用[38]。除此之外，急性肾损伤时，激活的血小板通过PSGL-1可与肾小球毛细血管内皮细胞暴露出的P-选择素相互作用，引起毛细血管内皮细胞损伤及疏松，进而促进急性肾损伤的发展[7]。

CD39是主要的核苷酸酶，将细胞外ATP/ADP磷酸水解为AMP,促进腺苷的产生，从而抑制肾脏IRI。研究者设计了一种靶向P-选择素的CD39分子(rsol.CD39-PSGL-1)，它是由重组可溶性CD39组成，其中包含20个结合P-选择素的PSGL-1残基。已经证实rsol.CD39-PSGL-1有ADP酶活性并抑制血小板聚集，并且其与可溶性P-选择素和血小板表面P-选择素能高度特异性结合。该研究进一步的结果是，在肾脏IRI小鼠模型中，注射rsol.CD39-PSGL-1可以减轻小鼠肾功能损害和肾小管坏死，且在有效剂量内不会影响出血时间[39]。PSGL-1与急性肾损伤有着密切的关联，抑制PSGL-1与P-选择素的相互作用，可能对急性肾损伤有保护作用[36-37, 39]。

3 总结与展望

PSGL-1近年来逐渐受到关注，它广泛参与了炎症反应、免疫识别、血栓形成、肿瘤生长和脏器纤维化等病理生理过程。目前的研究表明PSGL-1可能通过TGF-β1/Smad、PI3K/AKT/GSK-3β、CTGF和CCL2等影响肾脏疾病的进程，但其更具体的作用机制尚待认识。因此，PSGL-1是肾脏疾病发生发展中的关键调节因子，可能成为预测肾脏疾病肾损伤的早期生物标志物，从而有助于肾脏疾病的诊断。此外，PSGL-1是否在其他肾脏疾病(如糖尿病肾病和紫癜性肾炎等)中同样发挥着重要作用，仍需深入研究。