富含半胱氨酸蛋白61参与肾脏疾病发病机制的研究进展

马敬雪 尤燕舞

【摘要】 富含半胱氨酸蛋白61 （cysteine-rich 61，Cyr61） 又被称为CCN1，是近年来国内外生物医学领域的研究热点之一，可发挥多种生理功能。Cyr61主要通过与不同的细胞表面受体整合素结合来调节细胞反应，整合素是细胞表面的一种受体，参与细胞的黏附、迁移、增殖、分化、存活，在多种肾脏疾病的发生发展过程中起着关键性的作用。因此，研究Cyr61的结构和功能及其在肾脏疾病的发生、发展中的作用，可能为肾脏疾病提供临床治疗思路。

【关键词】 Cyr61;肾脏疾病;发病机制

中图分类号：R692   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2020.04.001

Research progress of CYR61 in the pathogenesis of renal disease

MA Jingxue YOU Yanwu

（1.Nehrology Department，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，2.Graduate School，Youjiang Medical University for Nationalities，Baise 533000，Guangxi，China）

【Abstract】   Cysteine-rich 61（Cry61），known as CCN1，is one of the research hotspots in biomedical field at home and abroad in recent years，which can play a variety of physiological functions.Cyr61 regulates cell response mainly binding with integrin，a receptor on different cell surfaces involved in cell adhesion，migration，proliferation，differentiation and survival and plays a key role in the occurrence and development of various renal diseases.Hence，to study the structure，function and role of Cyr61 in the occurrence and development of renal diseases may provide clinical treatment for renal diseases.

【Key words】 Cyr61;renal disease;pathogenesis

隨着人们物质生活水平的提高，肾脏疾病的高发病率及死亡率已成为目前重大公共卫生问题之一，对肾脏疾病进行早期诊断及早期治疗尤为重要[1]。肾脏疾病多由免疫细胞功能异常、免疫复合物及自身抗体等免疫学因素导致，由于肾脏病发病初期的临床表现不明显而往往未引起重视，直至发展为终末期肾病。目前针对终末期肾病的传统治疗手段仍然存在毒、副作用大等弊端。细胞外基质相关的信号分子富含半胱氨酸蛋白61 （cysteine rich 61，Cyr61），是细胞基质蛋白质-CCN家族成员之一。CCN蛋白调节细胞的功能，如黏附、迁移、增殖、分化、存活，以细胞类型特异性的方式诱导细胞凋亡或细胞外基质重塑[2～5]。近年来，有研究发现，Cyr61在肾脏疾病患者的血液、肾脏组织、足细胞等中有异常表达[6～8]，所以通过检测肾脏疾病患者体内Cyr61的表达水平并干预其表达，从而逆转肾脏疾病的病理进展过程，有望为肾脏疾病提供早期诊断和有效的靶点治疗提供新途径。现从Cyr61的结构和功能以及在肾脏疾病的发生、发展中的作用等方面研究进展作一综述。

1 Cyr61的结构及功能

近20年来陆续发现了一组新的细胞基质蛋白质-CCN家族。首先发现的CCN家族成员是Cyr61，长度为2931 bp，基因的可读框编码381个氨基酸。CCN蛋白共享一个多模块结构，具有一个分泌信号序列的N-末端，四个保守结构域的同源性胰岛素样生长因子结合蛋白（insulin-like growth factor binding proteins，IGFBPs），重复的C型血管性血友病因子（von Willebrand factor type C，VWC），重复的Ⅰ型凝血酶敏感蛋白（thrombospondin，TSP）和一个含有半胱氨酸结的羧基末端结构域（CT）[9]。研究发现，相关氨基酸的突变会导致Cyr61整合素结合位点的功能被抑制，并且可与不同因子相互作用进而发挥多种生物学反应[10～11]。虽然在多种组织和细胞中均存在Cyr61的表达，但在正常人的组织和细胞中的表达极低。Cyr61的表达还受多种细胞因子、生长因子、化学因子及物理因子的影响。上游胞内信号通过叉形头蛋白O3a（forkhead box O3a，FOXO3a）等参与G蛋白偶联受体介导一系列磷酸化、脱磷酸化反应在转录水平调节Cyr61的表达。而在下游Cyr61可与整合素结合，或者通过血管内皮生长因子的信号通路引起一系列的生物学反应[12]。调控Cyr61的转录还受转化生长因子β1（transforming growth factor β1，TGF-β1）-果蝇抗生物皮肤生长因子蛋白（Drosophila mothers against decapentaplegicprotein，Smad）经典通路、核转录因子κB（nucleartranscription factor κB，NF-κB）、Wnt、Notch、丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等其他信号通路的调控[13]。在体外，CCN蛋白调节细胞的功能，如黏附、迁移、增殖、分化、存活，以细胞类型特异性的方式诱导细胞凋亡或细胞外基质重塑。在体内，对血管和骨骼发育、血管生成也起着至关重要的作用，包括伤口愈合和纤维化、血管病变或癌症等疾病[14]。这些发现，将为Cyr61在疾病发生机制的未来研究提供重要的依据。

2 Cyr61与肾脏疾病

2.1 Cyr61与急性肾损伤

急性肾损伤（Acute kidney injury，AKI）是常見的临床症状之一，以肾小球滤过率突然下降、高发病率及高死亡率为其特点[15]。在引起AKI的众多病因中以缺血缺氧最为常见[16]。目前，血肌酐、尿素氮及相关蛋白为诊断AKI常用指标，但是这些指标均缺乏特异性，且在AKI中出现异常相对滞后，难以对早期肾脏损害进行诊断及定位[17]。因此超早期诊断指标在AKI的早期诊断、预防和治疗中显得尤为重要。早期的研究发现，在正常成人肾脏中Cyr61表达量极低，但在缺血大鼠和小鼠肾脏模型中表达量升高[18]。XU等[19]研究发现，在缺氧的情况下Cyr61的表达量增加，并可以通过Akt及ERK信号通路促进肾小管上皮细胞增殖，抑制其凋亡。Cyr61在急性肾损伤患者尿液中的表达是升高的。另外，在AKI中Cyr61也表现出明显的促炎作用，阻断Cyr61抑制了严重的缺血后AKI的炎症、间质纤维化及毛细血管变薄等表现[20]。LI等[21]的最新研究显示，建立大鼠缺血/再灌注模型，通过免疫组化和免疫荧光染色检测Cyr61的mRNA和蛋白表达，同时检测血清肌酐（Scr）的变化，最后用ROC曲线比较尿液、肾脏组织和血清中Cyr61的诊断能力，表明尿液中Cyr61蛋白是一种很好的AKI生物标志物，优于Scr。这些结果提示Cyr61可能是一种新的AKI标志物，可用于AKI的早期诊断。以上研究证实Cyr61在AKI中通过不同的作用方式发挥着重要作用。但是总结已有的研究不难发现，目前对Cyr61在AKI中的作用的研究均局限于动物模型，并且由于受多种条件的限制，获取临床证据较为困难，所以Cyr61是否能成为AKI的诊断指标尚需进一步研究[22]。

2.2 Cyr61与狼疮性肾炎

系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）是一种累及全身多个器官的自身免疫性疾病，当累及肾脏时称为狼疮性肾炎（lupus nephritis，LN）。LIN等[8]研究发现，在SLE患者中CCN1的血清水平与抗双链 DNA抗体、尿微量白蛋白、24 h尿蛋白量的水平呈正相关，而与血清补体C3呈负相关，Cyr61表达水平与SLE的活动指数及患者白介素-17（interleukin 17，IL-17）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、IL-6等炎症因子呈正相关;同时另外有研究发现[23]，与正常人对比，在SLE患者中Cyr61水平明显升高。SCHMID等[24]对LN患者和无肾病患者冷冻肾标本中Cyr61的表达进行了研究，发现Cyr61在LN患者肾小管中表达量高于对照组。总之，SLE患者血清和肾脏组织中Cyr61均升高，并且与SLE的临床疾病活动和炎症有关，提示Cyr61可能是SLE诊断的新型潜在辅助标志物。

2.3 Cyr61与梗阻性肾病

梗阻性肾病是一种常见的可治疗及可逆的泌尿系统疾病，主要病因为输尿管本身的梗阻及肾外疾病如肿瘤压迫输尿管引起的梗阻。尿路梗阻可引起肾血流量、肾小球滤过率降低，肾间质纤维化是长期阻塞性尿路病变的常见并发症[25]。目前为止，还没有能够完全阻止肾间质纤维化进展的有效治疗策略。因此，明确肾小管间质纤维化的具体机制，最终阻止肾脏疾病进展显得尤为重要。近来的研究发现，Cyr61在梗阻性肾病的肾间质纤维化进程中发挥着关键作用。LAI等[26]通过在小鼠中诱导单侧输尿管梗阻（UUO），结果显示Cyr61在肾小管上皮细胞中高表达，在早期阻断Cyr61的表达可以减少炎症因子的释放。黄倩等人[27]通过不同的灌注压模拟上尿路梗阻模型发现，梗阻程度越重，Cyr61表达越强，肾小管上皮细胞凋亡指数越高，肾脏的损害程度也越大。这些研究表明，Cyr61参与了梗阻性肾病的发展过程，并且Cyr61的表达量在一定程度上可以反映梗阻的程度及肾脏损害的程度，提示Cyr61可能是梗阻性肾病的潜在诊断与治疗靶点。

2.4 Cyr61与肾细胞癌

肾细胞癌（Renal cell carcinoma，RCC）是常见的泌尿系恶性统肿瘤之一[28]。包括中国在内的世界各个国家RCC的发病率正呈逐年增长的趋势[29]。目前对RCC的治疗缺乏有效的方法，手术是目前治疗RCC最常用、最有效的方法，但是对于已有全身广泛转移的患者却无能为力[30]。所以深入了解RCC的发病过程及机制，寻求新的诊断指标对RCC有效治疗至关重要。RCC是一种高度血管化的肾脏癌症，血管的异常增殖与生长在RCC的发生与发展过程中起着重要作用[31]。Cyr61也被视作血管生成因子，可以通过多种途径包括激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）与整合蛋白αvβ3相互作用等直接或间接的方式参与血管生成的调控。先前的研究也证实Cyr61可以通过多种方式调控血管的生成并在RCC的发生、发展和转移中起着重要作用。CHINTALAPUDI等[31]检测 RCC患者肾组织发现Cyr61较健康者明显升高，且与肿瘤的进展密切相关，同时，他们进行的体外实验发现Cyr61表现出明显的促血管生成活性，并且促进RCC的生长与扩散。也有研究证实Cyr61通过和血管抑素结合蛋白抗体（Angiomotin，Amot）相互作用参与调节786-O细胞的增殖[32]。吕县强[33]通过临床标本研究发现，Cyr61在肾癌组织中的表达较正常肾组织明显升高，更重要的是，早期肾癌组织Cyr61的表达量较晚期肾癌组织明显降低，而且转移性肾癌中Cyr61的表达水平高于非转移性肾癌。总结前面的研究结果不难发现，Cyr61在RCC的发生、发展及转移的过程中起着重要作用，且可能成为RCC潜在的诊断与治疗指标及靶点之一。

2.5 Cyr61与肾小球肾炎

足细胞是维持肾小球正常结构和功能的重要结构之一，足细胞损伤与多种肾小球疾病的发生发展关系密切，是肾小球性蛋白尿发生的主要机制。研究发现以蛋白尿为主要临床表现的肾小球病变包括糖尿病肾病、微小病变性肾病、局灶阶段性肾小球硬化、膜性肾病在内，都伴有不同程度的足细胞损伤。ITO等[34]通过原位杂交技术研究了65例不同肾脏疾病的肾活检标本中包括Cyr61在内的结缔组织生长因子（CTGF）mRNA的表达。在对照组中，CTFG mRNA主要表达于脏层上皮细胞、顶叶上皮细胞和部分间质细胞。在新月形肾小球肾炎、IgA肾病、局灶性和节段性肾小球硬化、糖尿病肾病的根尖外和严重系膜增生性病变中表达上调，并且损伤部位观察到表达CTGF mRNA的细胞数量增加，这与损伤程度相关。另外，SAWAI等[6]认为Cyr61主要表达在足细胞、近远端肾小管、髓袢升支粗段、集合管，对维持肾小球的功能起着重要作用。他们对不同类型的肾小球疾病研究发现，Cyr61在IgA肾病、膜性肾病及糖尿病肾病的足细胞中的表达显著降低，特别是在IgA肾病中几乎无表达，与轻度系膜扩张相比，严重系膜扩张时Cyr61表达降低更明显。进一步的体外实验发现，Cyr61可以显著抑制系膜细胞黏附、迁徙，促进足细胞分化，这可能是Cyr61参与IgA肾病、膜性腎病及糖尿病肾病等肾小球疾病发生发展的可能机制。

2.6 Cyr61与其他肾脏疾病

除了上述肾脏疾病之外，Cyr61还参与了其他肾脏疾病如多囊肾、痛风性肾病等的病理过程。沈学飞等[35]研究发现，在多囊肾囊肿内皮细胞中高表达的Cyr61可以促进Akt和 Bad的活化，从而抑制肾小管上皮细胞凋亡，促进其增殖，最终导致多囊肾囊肿的形成和发展。另外，张宁宁等[36]研究发现，在痛风肾模型大鼠的肾脏中Cyr61表达量明显高于对照组，肾损伤早期Cyr61通过诱导基质金属蛋白酶-3（matrix metalloproteinases-3，MMP-3）的生成发挥抗纤维化作用。Cyr61不仅可以抑制成纤维细胞的纤维化表型，还可以通过P53/P21/Rb相关细胞衰老途径促进成纤维细胞阻滞于G1期，从而抑制增殖，影响缺血性肾纤维化的进程[37]。

3 展望

研究证实Cyr61作为一种生长因子诱导产生的即刻早期基因产物，表达于多种组织细胞中。近年来，越来越多的研究发现Cyr61在肾脏疾病的发病机制中起到了重要的调节作用。然而，从上文综述的研究成果来看，多数的研究仅限于Cyr61的表达水平在肾脏疾病中的影响，其具体的作用机制仍未有学者作出进一步阐明，故这些研究仍存在一定的局限性。所以，进一步深入研究Cyr61的调控机制，尤其是在特定的肾脏疾病中的作用与机制对肾脏疾病及更多相关疾病的预防、诊断、治疗和预后等方面发挥重要作用，从而在肾脏疾病的诊治上取得新的突破。

参 考 文 献

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（收稿日期：2019-11-20 修回日期：2019-12-24）

（编辑：王琳葵 潘明志）

基金项目：国家自然科学基金（81860296）;广西自然科学基金（2017GXNSFDA198005）;广西研究生教育创新计划项目（YCSW2019221）

作者简介：马敬雪，女，住院医师，在读硕士研究生，研究方向：狼疮性肾炎疾病。E-mail：383262416@qq.com

通信作者：尤燕舞。E-mail：youyanwu@163.com

[本文引用格式]马敬雪， 尤燕舞.富含半胱氨酸蛋白61参与肾脏疾病发病机制的研究进展[J].右江医学，2020，48（4）：241-245.

[专家介绍]尤燕舞，教授，主任医师，医学博士，博士生导师，学术带头人。曾在美国洛杉矶Cedars Sinai医学中心担任博士后研究员。主要从事慢性肾脏疾病的基因、免疫及分子机制的研究。现任广西青年联合会第十届常务委员，百色市第四届政协委员，2012年入选“广西高校优秀人才计划”，先后获得“优秀教师”“广西十佳青年医师”“十佳医德标兵”“教学名师”等荣誉称号。主持在研国家自然科学基金2项、广西自然科学基金4项、广西高校科研重点项目1项，主持完成广西高等教育教学改革研究课题1项。在国际、国内知名期刊公开发表论著30多篇。荣获广西科技进步二等奖、三等奖各1项，广西医药卫生适宜技术推广三等奖1项，百色市科技创新二等奖1项。