付冬冬 尤燕舞

(右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院腎內科，百色 533000)

FKN又稱CX3CL1，1997年由Bazan等[1]發(fā)現(xiàn)的一種 Ⅰ 型跨膜蛋白，是目前唯一被發(fā)現(xiàn)的CX3C類趨化因子。FKN主要以分泌型和膜結合型形式存在，分泌型FKN由去整合素域金屬蛋白酶對黏蛋白莖的基部進行蛋白水解切割成可溶形式，對單核細胞、自然殺傷(natural killer，NK)細胞、T細胞等發(fā)揮黏附作用；膜結合型FKN通過黏附整合素非依賴性白細胞，協(xié)同TNF-α、IFN-γ、IL-1等炎癥因子發(fā)揮趨化作用[2]。FKN在腎臟中的表達主要位于血管內皮細胞、腎小球內皮和上皮細胞、腎小管上皮細胞、系膜細胞和系膜間質細胞[3]。FKN與受體CX3CR1結合后參與多種腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展[4]，包括狼瘡性腎炎、糖尿病腎病、腎移植急性排斥反應、IgA腎病、腎臟纖維化、腎腫瘤等。本文主要針對趨化因子FKN在多種腎臟疾病中的研究進行綜述，為FKN在腎臟疾病靶向治療方面的研究提供參考。

1 Fractalkine的趨化和黏附作用機制

FKN與白細胞上的特異性受體結合后通過G蛋白偶聯(lián)受體機制引起黏附分子整合素蛋白家族活化[5]。趨化因子結構域在膜結合黏蛋白樣莖的頂端部位起到黏附作用，減少蛋白聚糖類和其他黏附分子的聚集。FKN與受體CX3CR1結合后增加了與整合素的親和力，促使白細胞外滲[6]。FKN、細胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)共同參與了內皮細胞損傷，促使細胞從血液內遷移到組織中，增加了細胞黏附功能[7]。研究表明，F(xiàn)KN在炎癥組織中的表達可以誘導和激活NK細胞導致內皮細胞損傷[8]。病毒感染、細菌感染、局部缺血等都是可引起FKN、ICAM-1、VCAM-1表達量的增加因素。黏附分子和 FKN表達增加引起內皮細胞之間NK細胞的黏附和遷移，加重炎癥反應。FKN通過募集單核細胞、巨噬細胞在腎組織聚集，激活NF-κB信號通路，釋放IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子促進黏附因子(ICAM-Ⅰ)表達，促進單核細胞發(fā)揮浸潤黏附作用[7,9]；FKN通過TGF-β1通路誘導纖維細胞轉化為肌成纖維細胞，導致腎間質纖維化、腎小球硬化和腎衰竭的發(fā)生[10,11]?？傊現(xiàn)KN趨化作用機制是活化黏附分子整合素蛋白家族，通過黏附白細胞、NK細胞等并誘導激活，導致內皮細胞損傷，協(xié)同ICAM-1、VCAM-1參與炎癥反應(見圖1)。

2 FKN與腎臟疾病

2.1FKN與狼瘡性腎炎(lupus nephritis，LN) 狼瘡性腎炎是系統(tǒng)性紅斑狼瘡晚期最嚴重、高致死率的并發(fā)癥之一[12]，其發(fā)病與免疫復合物在靶器官過度沉積、免疫細胞和細胞因子等數(shù)量和功能異常有關[13]。研究發(fā)現(xiàn)，LN患者腎小管中存在大量單核細胞浸潤，F(xiàn)KN可能通過產生單核細胞誘導的細胞因子在腎小管上皮細胞損傷中發(fā)揮重要作用。在神經(jīng)精神性狼瘡患者外周血單個核細胞中CX3CR1 和FKN表達均顯著高于健康患者[14]。該課題組在臨床研究中發(fā)現(xiàn)，與健康對照者相比，LN患者FKN mRNA水平顯著增高(Z=-7.165，P<0.001)，活動性和有腎功能損害LN患者FKN水平更高(P<0.001)，與SLE疾病活動性指數(shù)(systemic lupus erythematosus disease activity index-2000，SLEDAI-2K)正相關，與補體蛋白C3、C4負相關。這表明FKN參與LN發(fā)病機制，抑制FKN表達可以延緩LN病情進展[15]。根據(jù)Tang等[16]研究結果表明，F(xiàn)KN通過TACE/TGF-β/EGFR通路參與上皮間質轉分化過程，腎小管上皮細胞是腎臟上皮間質轉分化的重要源頭[17]，故推測FKN可通過調控多種信號途徑參與上皮間質轉分化，最終導致LN的發(fā)生。MRL/lpr小鼠被證實具有類狼瘡樣自身免疫性疾病的特征，常被用于研究LN的模型小鼠。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，在12周齡雌性MRL/lpr小鼠腎組織中FKN存在高表達，主要在腎小球足細胞、內皮細胞和腎小管上皮細胞胞漿中，經(jīng)雙氫青蒿素治療后FKN、NF-κBp65下降，同時尿蛋白水平降低，腎臟病變減輕[18]。Inoue等[19]研究發(fā)現(xiàn)，及時給MRL/lpr小鼠輸注FKN中和抗體，腎功能明顯改善，腎組織病理損傷減輕，包括腎小球細胞增生減輕，新月體減少或消失，腎小球硬化改善等。

圖1 腎臟損傷的炎癥和免疫機制模擬圖Fig.1 Inflammatory and immune mechanisms of kidney injury simulationsNote: →.Promote；.Inhibit.

2.2FKN與糖尿病腎病 糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病患者主要并發(fā)癥之一[20]，DN主要表現(xiàn)為微血管病變和炎癥反應，以往認為炎癥因子在腎小球局部浸潤和腎間質纖維化的發(fā)生是DN病理變化中的主要因素。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)趨化因子在促進DN的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。糖脂代謝紊亂、氧化應激反應和腎素血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensi system，RAS)活化等可刺激趨化因子FKN的高表達[21，22]。Fang等[23]研究結果表明，糖尿病患者晚期糖基化終產物的增加促使腎臟系膜細胞增生并引起FKN大量分泌，隨后FKN趨化黏附單核巨噬細胞沉積在腎小球系膜細胞區(qū)域，參與了糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展。當腎臟處于炎癥狀態(tài)時，氧化應激反應被激活，大量增加的活性氧(reactive oxygen species，ROS)加重內皮細胞的損傷[24]。TGF-α、糖基化終產物(advanced glycation end products，AGEs)等因子可促進腎小球系膜細胞和內皮細胞中趨化因子FKN的表達[25]，刺激T淋巴細胞、中性粒細胞、單核巨噬細胞在腎間質浸潤參與早期糖尿病血管病變[26]。FKN能夠促進單核細胞遷移并誘導細胞間的黏附，在糖尿病腎病動物實驗中發(fā)現(xiàn)FKN/CX3CR1表達較正常對照組升高[11,27]。近年來Rutti等[28]研究首次發(fā)現(xiàn)，胰島細胞可以分泌FKN及其受體CX3CR1，F(xiàn)KN主要表達在非細胞中，CX3CR1表達在細胞中，F(xiàn)KN可以減少β細胞凋亡，并且抑制低葡萄糖刺激的人胰高血糖素的分泌，此外他們還發(fā)現(xiàn)FKN通過恢復胰島素分泌途徑中的關鍵蛋白表達和磷酸化過程來保護β細胞免受TNF-α的損害，這與之前的研究結果不一致，但在該研究中并未涉及腎臟組織病理變化。Song等[11]研究結果表明，12周齡的糖尿病CX3CR1 基因敲除小鼠與糖尿病野生型小鼠相比，腎臟炎癥及其纖維化、細胞外基質(extracellular matrix，ECM)表達顯著降低。此外，喬青燕等[29]研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以通過降低FKN蛋白水平起到保護高糖誘導的HK2細胞增殖。Li等[30]研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮ⅡA磺酸鈉通過調控wnt信號通路抑制高糖誘導的FKN表達而發(fā)揮抗炎作用。 這些研究結果表明FKN在糖尿病腎病發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。

2.3FKN與腎移植急性排斥反應 急性排斥反應(acute rejection，AR)是腎移植最常見的并發(fā)癥[31]，防治早期AR的發(fā)生直接影響腎移植成功率。腎小管單核細胞浸潤和上皮細胞損傷是影響AR發(fā)生的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)在腎移植AR中，趨化因子FKN表達增高，F(xiàn)KN通過激活T淋巴細胞，增加單核細胞和NK細胞在血管內皮聚集浸潤，導致血管內皮損傷，同時，F(xiàn)KN介導白細胞黏附在腎小管中，進一步加重了腎臟炎癥反應。通過對腎移植患者腎小球PCR定量分析研究，結果表明在AR患者中FKN表達水平與其炎癥反應嚴重程度呈正相關[32]。最新研究表明，AR患者尿液FKN表達水平明顯高于急性腎小管壞死和慢性移植腎病患者[33]。Zhang等[34]同樣發(fā)現(xiàn)，與非AR和健康對照患者相比，AR患者FKN、CX3CR1、CXCR3表達水平顯著增高，經(jīng)類固醇治療后，F(xiàn)KN表達水平降低。這些證據(jù)表明，F(xiàn)KN可作為預測腎移植AR的潛在因子，其具體作用機制還需進一步研究。

2.4FKN與IgA腎病 IgA腎病是全球最常見的原發(fā)性腎小球腎炎，約35%患者在20年內可發(fā)展為終末期腎病，因此，在許多國家，IgA腎病被認為是導致終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)的最重要因素。Otaka等[35]最近研究發(fā)現(xiàn)，在IgA患者扁桃體中CX3CR1+CD8+T細胞數(shù)量顯著增加，F(xiàn)KN趨化性也顯著增加，切除扁桃體后發(fā)現(xiàn)，T細胞浸潤降低，血尿減少。Cox等[36]發(fā)現(xiàn)，與鏡下血尿患者相比，IgA腎病患者腎小球和尿液中FKN表達量顯著增高，此外，LPS可誘導IgA患者外周血單核細胞中CX3CR1的表達增加，IgA患者部分治療方式采用扁桃體切除術[37]，扁桃體器官內單核細胞聚集可介導的免疫反應，導致IFN-γ上調，B細胞活化因子增多，從而加速IgA的產生[38]。足細胞是位于腎小球基底膜外側一種高度分化終末固有細胞，損傷后可導致腎小球硬化和大量蛋白尿出現(xiàn)。FKN受體在足細胞中有表達，當足細胞受損時，F(xiàn)KN表達水平增加，尤其是膜結合型FKN表達增加明顯。FKN在系膜細胞和內皮細胞中也有表達，并與病理學活動指數(shù)密切相關。Kim等[39]研究發(fā)現(xiàn)，用anti-APRIL抗體干預IgA小鼠后，可顯著延緩IgA病程，降低IgA水平和減少腎小球內IgA聚集，同時降低FKN/CX3CR1水平及其相關單核細胞介導的炎癥反應。這些證據(jù)表明，F(xiàn)KN參與了IgA腎病發(fā)病機制。

2.5FKN與腎臟纖維化 腎臟纖維化是終末期腎臟病變的主要病理表現(xiàn)，腎間質纖維化程度與腎功能水平密切相關。目前有研究表明，在腎間質纖維化過程中FKN發(fā)揮重要作用[12,40]。約1/3腎間質纖維化細胞由腎小管上皮轉分化而來，多項研究表明，F(xiàn)KN參與腎小管上皮間質轉分化過程。在腎臟纖維化炎癥過程中，近端腎小管細胞分泌的FKN可以促使白細胞聚集在腎間質組織中。Koziolek等[41]發(fā)現(xiàn)，在腎纖維化患者腎臟中FKN/CX3CR1表達水平顯著高于無腎臟纖維化和非炎癥性腎病患者。有研究發(fā)現(xiàn)，通過介導TGF-β/Smad、NF-κB信號通路，誘導腎小管上皮細胞凋亡，促進細胞外基質沉淀，同時，在梗阻性腎間質纖維化大鼠模型中，腎間質纖維化程度隨腎功能減退加重，F(xiàn)KN表達顯著增加，辛伐他汀干預后FKN/CX3CR1表達降低，腎間質纖維化進展程度降低，這表明FKN在腎間質纖維化過程中發(fā)揮促纖維化的作用，其作用機制可能是FKN通過與受體CX3CR1結合后介導單核/巨噬細胞、T細胞、NK細胞等的黏附和趨化作用，同時協(xié)同TGF-β激活TGF-β1、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)等炎癥因子進一步表達，達到促纖維化作用。Kherbeck等[42]研究表明，F(xiàn)KN可促進肺動脈高壓動物模型中血管平滑肌細胞增殖。總之，這些研究結果表明，F(xiàn)KN可能成為干預腎間質纖維化的有效靶點。

2.6FKN與腎腫瘤 FKN不但通過黏附和趨化作用參與體內炎癥反應過程，而且在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中也起著至關重要的作用。腎細胞癌的發(fā)生和轉移與腫瘤相關的血管生成相關，趨化因子及其受體可以通過調節(jié)血管生成的方式參與腎細胞癌發(fā)病機制[43]。趨化因子與其受體結合后通過激活下游信號通路，并與基質細胞和腫瘤細胞相互作用，促進腫瘤細胞增殖、侵襲、免疫逃逸及血管增生等[44]。Yao等[45]研究發(fā)現(xiàn)，與正常腎細胞相比，腎癌細胞系中FKN受體表達水平增高，F(xiàn)KN表達水平降低，且CX3CR1表達量越高，術后轉移率越高，隨后通過組織芯片研究顯示FKN在腫瘤組織中幾乎不表達，但在腫瘤血管內皮細胞發(fā)現(xiàn)存在FKN的表達。此外，CX3CR1高表達與腎透明細胞癌預后密切相關。該課題組還發(fā)現(xiàn)，在腎細胞癌透明細胞中存在CX3CR1表達，并且FKN的表達能增強癌細胞的侵襲作用，F(xiàn)KN促使下游因子ERK1/2和Akt磷酸化，誘導癌細胞遷移。Hong等[46]研究發(fā)現(xiàn)，BALB/c小鼠C26腫瘤內注射FKN腺病毒載體后，發(fā)現(xiàn)腫瘤生長速度被顯著抑制，NK細胞明顯浸潤，CD4+T淋巴細胞顯著增加。為了進一步研究FKN在腫瘤細胞中的作用，該課題組用FKN腺病毒載體處理CD4-/-或CD8-/-小鼠B16F10腫瘤，結果顯示，CD4-/-小鼠抗腫瘤作用減少，CD8-/-小鼠抗腫瘤作用完全消失，這說明FKN在體內抗腫瘤作用主要依賴于CD8+T細胞。他們還發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中的FKN將表達CX3CR1的NK細胞募集到腫瘤組織中發(fā)揮裂解腫瘤細胞的作用，去除NK細胞導致抗腫瘤免疫應答消失，這些結果證實FKN在T淋巴細胞和NK細胞介導的抗腫瘤過程中發(fā)揮重要功能。這些研究結果表明，F(xiàn)KN與腎腫瘤的轉移密切相關，通過抑制FKN受體或上調FKN表達的靶向治療可能是潛在的改善腎腫瘤的治療靶點。

3 展望

趨化因子FKN在多種腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展中起著至關重要的作用，F(xiàn)KN與其受體結合后通過介導中性粒細胞、淋巴細胞、單核細胞、NK細胞等對腎組織血管內皮細胞、上皮細胞、系膜細胞和系膜基質等發(fā)揮免疫應答反應。本課題組先前研究表明，免疫抑制劑能夠顯著抑制FKN表達水平和相關信號通路活化[47]。FKN阻斷劑已被用于治療炎癥或免疫性疾病中，用抗FKN單克隆抗體治療膠原誘導關節(jié)炎小鼠后可以顯著改善關節(jié)炎病理評分并減少炎癥細胞浸潤[48]。抗FKN單克隆抗體也能顯著抑制新生小鼠骨的重吸收[49]。此外，更重要的是，第一種人源化抗FKN單克隆抗體E6011已被用于活動性RA患者的1/2期臨床研究中[50]，該療法基于阻斷RA患者FKN的活性，這表明該治療也可用于其他炎癥或免疫性疾病中，例如LN。因此，我們需要更多的研究去探索FKN在腎臟疾病中的作用機制和治療策略。

在腎臟炎癥性疾病中FKN表達增高具有促腎臟疾病的作用，但在腎臟腫瘤發(fā)病過程中FKN表達減少，其具體作用機制還需進行大量科學探索。疾病的發(fā)生是多種因素相互影響的結果，許多疾病之間相互關聯(lián)，F(xiàn)KN獨特的黏附和趨化特性與多種腎臟疾病的發(fā)病機制密切相關，這一特性也被認為是一把雙刃劍，并為腎臟疾病發(fā)病機制和靶向治療提供新的視角。