鄢鵬，宋健玲，房向東

甲狀旁腺激素1型受體（parathyroid hormone 1 receptor，PTH1R）是甲狀旁腺激素受體（PTHRs）成員之一，屬于B族G蛋白偶聯(lián)受體家族（G proteincoupled receptors，GPCRs），目前報道的其他家族成員還包括PTH2R和新成員PTH3R[1]。在人體內，PTH1R是分布最廣、發(fā)揮功能最多的受體，可表達于骨、腎、心、腦、血液、平滑肌、胰腺、乳腺、附睪、子宮胎盤、大多數內分泌器官等全身多種組織中[2]。甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）、甲狀旁腺激素相關蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）是作用于PTH1R的兩種內源性配體。PTH是僅在甲狀旁腺分泌的負責調節(jié)細胞外鈣磷水平及骨骼穩(wěn)態(tài)的內分泌激素。PTHrP是一種最初被發(fā)現能引起惡性腫瘤體液高鈣血癥的含141個氨基酸多肽的因子[3]，主要通過自分泌或旁分泌的方式發(fā)揮作用，且在生理條件下廣泛表達[4]。PTH和PTHrP具有一定的同源性，因兩者前34個氨基酸殘基組成的N端片段中有11個氨基酸序列相同，有助于產生類似的結合親和力，發(fā)揮相似的生物學作用[5]。配體的N端也決定關鍵的生物學作用，去除某些殘基或修飾產生的類似物，可能不再激活PTH1R，而是作為PTH1R的競爭性拮抗劑或反激動劑[6]，可為臨床藥物的開發(fā)提供靶點。研究表明作用于PTH1R可涉及多種復雜機制，并參與腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展，因此本文整理分析了目前PTH1R與腎臟疾病的相關文獻，分別就PTH1R的結構與信號通路、PTH1R的功能、PTH1R與腎臟疾病的關系三方面進行綜述，以期為腎臟疾病的診斷和治療提供新的思路。

本文文獻檢索策略：以“Parathyroid hormone 1 receptor、PTH1R、Parathyroid hormone-related protein、PTHrP、Parathyroid hormone、PTH、Kidney disease、Diabetic Nephropathy、CKD、Renal fibrosis、AKI、Glomerulonephritis”為英文關鍵詞檢索數據庫PubMed、Medline、Web of Science。檢索時間為建庫至2022-04-05。文獻納入標準：基于PTHIR在腎臟疾病的基礎研究及文獻研究。文獻排除標準：重復發(fā)表、數據記錄不詳細、年代久遠、質量差的文獻。

1 PTH1R的結構與信號通路

人類PTH1R位于第3號染色體上的14-外顯子基因編碼，由593個氨基酸殘基組成，具有兩個模塊化結構域，1個相對較大的糖基化N端胞外結構域（ECD）和1個7跨膜螺旋結構域（TMD）又稱近膜J域[7]。ECD負責配體肽對應殘基15-34序列的快速結合，提供大部分能量驅動力，J域是配體信號部分的核心結合口袋，與配體肽對應殘基1-14序列結合后誘導受體的構象變化[8]。受體胞內C末端尾部存在9個磷酸化位點，可與相應的蛋白激酶結合發(fā)生磷酸化，而磷酸化的模式可決定受體激活后不同的信號轉導[9]。

配體與PTH1R結合觸發(fā)受體構象改變引起磷酸化后，通過募集異三聚體G蛋白（Gαβγ）激活不同的細胞內信號級聯(lián)反應，主要偶聯(lián)Gαs/腺苷酸環(huán)化酶（AC）/環(huán)磷酸腺苷（cAMP）/蛋白激酶A（PKA）途徑傳遞細胞內信號，也可偶聯(lián)Gαq/磷脂酶C（PLC）/蛋白激酶C（PKC）途徑[10]、Gα12/13-磷脂酶D（PLD）/RhoA途徑、絲裂原激活蛋白激酶（MAPK）途徑[11]。PTH1R介導的cAMP/PKA信號轉導途徑與骨組織中的合成代謝和腎臟鈣磷代謝作用相關，PLC/PKC途徑則主要作用于腎臟，并被cAMP/PKA磷酸化負調節(jié)。經典G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）信號轉導終止是通過招募β-抑制蛋白使受體內化，研究發(fā)現PTH激活PTH1R遵循非經典GPCR途徑，募集的β-抑制蛋白能激活細胞外信號調節(jié)激酶1/2（ERK1/2）、延長PTH1R處的cAMP信號轉導[12-13]。因此，PTH能夠誘導cAMP持續(xù)激活，而PTHrP只誘導cAMP短暫激活，這為PTH1R配體肽開發(fā)提供了選擇模式。

2 PTH1R的功能

PTH1R廣泛分布于體內，發(fā)揮著各種生理和病理作用。PTH1R能調節(jié)原始細胞的增殖和分化，參與組織器官的生長發(fā)育，如骨骼生長板中的軟骨細胞、皮膚角化細胞、乳腺、胰腺、胎盤[2]、牙齒祖細胞[14]和脂肪組織[15]等，主要通過介導PTHrP在生理穩(wěn)態(tài)中經旁分泌發(fā)揮作用。敲除小鼠的PTH1R基因會導致新生兒小鼠出現致死表型，并伴有嚴重的軟骨和骨骼發(fā)育異常[16]。PTH1R/cAMP信號轉導在骨骼系統(tǒng)中被廣泛研究，其可以增加成骨細胞的增殖和分化，具有促進骨吸收、介導骨代謝、加速骨轉化等作用[17]。此外，PTH1R信號通路在調節(jié)心血管局部及全身血流動力學、改變造血干細胞的生態(tài)位、增加胰島β細胞功能、調節(jié)平滑肌張力[2，4]、活化血小板[18]、調控附睪-睪丸免疫穩(wěn)態(tài)[19]以及腫瘤生長、侵襲、黏附、增殖和遷移[20]等過程中發(fā)揮重要作用。

PTH1R在腎臟組織中廣泛表達，于腎小球足細胞、系膜細胞、內皮細胞和腎小管間質細胞、上皮細胞以及腎內血管系統(tǒng)均有分布[21]。在腎臟中，PTH1R除了調節(jié)礦物質離子的跨膜轉運，還參與調節(jié)腎血漿流量和腎小球濾過率[2]。越來越多的證據表明，腎臟疾病與PTH1R信號通路相關，且PTHrP的表達在各種腎損傷疾病中上調。

3 PTH1R與腎臟疾病的關系

3.1 PTH1R與糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）DN是糖尿病嚴重的微血管并發(fā)癥之一，常伴隨著持續(xù)蛋白尿以及進行性腎損傷。IZQUIERDO等[22]發(fā)現，在鏈脲佐菌素誘導的DN模型中，轉基因小鼠特異性表達PTHrP促進小鼠腎臟肥大，顯著增加尿白蛋白排泄率，且PTHrP和PTH1R的表達水平與尿白蛋白排泄率存在顯著相關性。足細胞是腎小球濾過的最后一道屏障，可阻止蛋白漏出。腎小球足細胞和系膜細胞肥大，是糖尿病腎臟受累的早期特征。研究證明，腎足細胞肥大與細胞周期阻滯機制相關[23]。在高糖誘導的足細胞中，PTHrP能夠上調細胞周期蛋白抑制劑P27kip1的表達及阻止細胞周期蛋白E激活，阻滯G1細胞周期，誘導足細胞肥大，使用PTH1R拮抗劑JB4250可抑制高糖誘導的P27kip1表達并減輕足細胞肥大[24]。高糖環(huán)境能誘導足細胞激活產生腎素和血管緊張素原，而腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）是促進DN進展的關鍵原因之一。有研究發(fā)現，血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）能夠上調PTHrP/PTH1R信號轉導，參與足細胞的損傷，使用AngⅡ受體拮抗劑氯沙坦可抑制高糖誘導下PTHrP的表達[25]，表明PTHrP可以充當RAAS在高糖誘導的足細胞損傷的中間遞質。在人腎小球系膜細胞中，使用外源性PTHrP（1-36）處理腎小球系膜細胞24 h并誘導細胞增殖，72 h后能促進細胞肥大效應，其機制可能分別與細胞周期蛋白E上調和下調相關，且PTH1R拮抗劑同樣能抑制高糖誘導的系膜細胞肥大[26]。此外，PTH1R還介導轉化生長因子β（TGF-β）信號轉導影響DN的進展。QIU等[27]發(fā)現PTH1R與TGF-βⅡ型受體（TβRⅡ）相互協(xié)調拮抗的新功能，具體而言，PTH能誘導PTH1R和TβRⅡ之間的相互作用并形成復合物促進內化。TβRⅡ對PTH1R的磷酸化調節(jié)并促進PTH1R-TβRⅡ復合物內化導致PTH信號轉導的下調，類似的PTH將TβRⅡ募集到PTH1R中抑制TGF-β信號轉導。WU等[28]發(fā)現，在大鼠系膜細胞中，PTH/PTHrP短期處理（6 h）誘導PTH1R與TGF-βⅡ型受體形成復合物發(fā)生內吞，可降低系膜細胞TGF-β敏感性，減少TGF-β介導的Smad2/3激活和纖連蛋白的上調。進一步研究發(fā)現延長PTH/PTHrP作用時間誘導纖連蛋白上調，其與TβRⅡ經循環(huán)途徑返回細胞膜發(fā)揮促纖維化功能相關，表明PTH1R的誘導對TGF-β1信號轉導具有雙重作用[29]。

總之，以上數據表明，PTH1R與RAAS、TGF-β信號通路存在相互串擾影響，通過TβRⅡ直接磷酸化PTH1R的胞質結構域可以作為整合局部腎臟細胞因子信號的平臺，并且短期的PTHrP治療通過抑制TGF-β信號轉導具有腎保護作用，然而PTH1R與體內TGF-β1在腎臟中的機制仍需進一步研究。此外，阻斷TβRⅡ內化后返回細胞膜似乎是一種不錯的發(fā)揮這種保護機制的途徑。但是，PTHrP/PTH1R通路參與了腎臟肥大和蛋白尿的發(fā)生、發(fā)展過程，不利于DN的預后。

3.2 PTH1R與增殖性腎小球腎炎 系膜細胞在腎小球毛細血管中具有許多功能，包括毛細血管簇的結構支持，調節(jié)腎小球血流動力學以及免疫復合物的吞噬功能。系膜細胞的凋亡和增殖是腎小球疾病的突出特征[30]。HOCHANE等[31]發(fā)現在血清剝奪誘導大鼠腎小球系膜細胞中，PTHrP轉染表達激活cAMP/PKA和磷酸肌醇-3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信號途徑減少了TUNEL陽性凋亡細胞的數量，使用PTH1R拮抗劑顯著提高系膜細胞的存活。研究表明，過表達環(huán)加氧酶2（COX-2）能抑制炎癥誘導下系膜細胞的凋亡[32]。在增殖性腎小球腎炎初期，激活的系膜細胞上調多種炎性因子，最突出的包括白介素1β（IL-1β）和腫瘤壞死因子α（TNF-α），其本身能刺激PTHrP過度表達，PTHrP增強核因子κB（NF-κB）途徑顯著促進COX-2的表達，從而減弱炎性因子對系膜細胞的凋亡作用[33]。這意味著PTHrP/PTH1R可能是充當保護系膜細胞存活的負反饋環(huán)中的中間環(huán)節(jié)，可作為腎小球腎炎中潛在的靶點。此外，在蛇毒素誘導的膜增殖腎小球腎炎模型中，PTHrP在早期階段上調并促進系膜細胞生長、增殖、修復，使用PTHrP中和抗體減少了局部炎癥標志物如單核細胞趨化蛋白1（MCP-1）、COX-2和IL-6，但很大程度上也降低了自身的表達，阻礙了腎小球細胞的增殖和存活，最終阻止愈合過程[34]。

總之，PTHrP介導PTH1R信號通路可以作為增殖性腎小球腎炎治療的潛在靶點。盡管PTHrP本身增強促炎因子的表達，但其在早期腎小球炎癥修復過程中起至關重要的作用。然而，關于PTHrP在腎小球腎炎中作用的研究目前還是很少。

3.3 PTH1R與慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD） 腎纖維化是CKD病理進展的重要事件，其特征是成纖維細胞增殖、上皮-間充質轉化和細胞外基質的積累。巨噬細胞進入腎間質也是慢性炎癥發(fā)展受損導致腎間質纖維化的關鍵[35]。TGF-β是公認的腎纖維化發(fā)病機制中的關鍵遞質，PTHrP能夠在基因和蛋白水平上增加TGF-β的表達并誘導上皮-間充質轉化[28，36]。體內和體外研究發(fā)現，PTHrP結合PTH1R觸發(fā)下游Gαq/PLC/PKC信號途徑能激活基質金屬蛋白酶（MMPs）表達，進而釋放配體反式激活表皮生長因子受體（EGFR），與TGF-β協(xié)同激活ERK1/2通路，誘導腎小管細胞上皮-間充質轉化和細胞外基質產生，而抑制TGF-β、EGFR、ERK1/2能消除PTHrP誘導的上皮-間充質轉化相關變化[36]。在單側輸尿管梗阻（UUO）小鼠模型中，PTHrP增加腎小管上皮細胞中血管內皮生長因子（VEGF）及其1型受體（VEGFR-1）的表達，上調上皮-間充質轉化標志物α平滑肌肌動蛋白（α-SMA）和整合素連鎖激酶（ILK）蛋白，促進梗阻腎臟的纖維化[37]。此外，CHEN等[38]研究表明，PTHrP通過介導活性氧（ROS）/Src激酶/EGFR信號通路激活PI3K，作為PI3K下游效應器，Akt和ERK1/2不連續(xù)地誘導大鼠系膜細胞外基質纖連蛋白的過度合成，促進腎纖維化發(fā)生。NF-κB能夠調節(jié)多種與炎癥相關的基因，包括腎臟疾病發(fā)展相關的基因。RáMILA等[39]研究表明，與對照組相比，UUO誘導的PTHrP轉基因小鼠顯示出更多的腎小管間質損傷、白細胞流入和促炎因子的表達；進一步研究發(fā)現，PTHrP通過誘導NF-κB的活化和激活NF-κB依賴的細胞因子IL-6和趨化因子MCP-1，促進單核細胞/巨噬細胞和T淋巴細胞遷移至腎間質，從而誘導腎間質纖維化。

總之，PTHrP/PTH1R信號通路通過促進上皮-間充質轉化、增加細胞外基質、激活TGF-β和調節(jié)巨噬細胞流入等各種機制，參與腎臟纖維化進展過程，然而關于PTH/PTH1R信號通路在腎纖維化中作用的研究甚少。靶向PTH1R信號通路可能是治療腎纖維化的關鍵治療靶點。

CKD是許多腎臟病理變化的常見結果，如果不及時治療會發(fā)展為終末期腎?。╡nd stage renal disease，ESRD）。最近有研究表明，PTH1R與ESRD患者的腎性骨營養(yǎng)不良、血管鈣化和腎性惡病質有關。在CKD的早期階段，PTH1R在骨細胞中的表達似乎有所增加[40]，隨著腎衰竭，PTH1R表達下調以及自身抗體的存在會引起骨骼PTH抵抗，PTH水平的增加和PTH1R的下調是腎性骨營養(yǎng)不良的主要原因[41-42]。血管鈣化是ESRD患者的常見現象，研究發(fā)現，血液透析患者鈣化血管壁PTHrP的表達升高，外源性rhPTHrP（1-34）激活骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP-2）/核心結合因子a1（Cbfa1）信號通路增加了主動脈平滑肌細胞內鈣沉積[43]，拮抗PTH1R不僅會減少血管鈣化，還能減少骨脫礦質[41]。PTH/PTH1R也可通過NF-κB受體活化因子配體（RANKL）/骨蛋白軸促進血管鈣化[44]。惡病質在許多疾病如CKD和癌癥中均很常見，其特征是能量消耗增加以及脂肪和肌肉質量的減少，是導致死亡的重要危險因素。在5/6腎切除術小鼠CKD惡病質模型中，PTHrP通過作用PTH1R誘導Ucp1基因表達導致脂肪組織褐變和惡病質，而脂肪特異性敲除PTH1R可阻止脂肪褐變和消瘦，并保留了肌肉質量和力量，增強了CKD驅動的惡病質的抵抗力[45]。

在某種程度上，PTH1R可能是CKD相關并發(fā)癥有希望的治療靶點。然而，CKD相關的并發(fā)癥復雜且繁多，并且存在眾多爭議及問題，因此很難對PTH1R在CKD并發(fā)癥中的作用做出統(tǒng)一結論。

3.4 PTH1R與急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）

AKI是危重住院患者常見的并發(fā)癥，其特征是各種因素如缺血/再灌注、腎毒性及梗阻性腎損傷等引起腎小管上皮細胞壞死和腎功能下降，其功能恢復取決于腎小管細胞的修復再生[46]。不同學者對PTH1R在AKI中的研究持不同觀點。SANTOS等[47]研究表明，在葉酸誘導的AKI模型大鼠腎臟中PTHrP會短暫迅速地升高，而PTH1R在腎小管細胞中表達下調，外源性使用PTHrP會增加葉酸損傷大鼠的腎小管上皮細胞增殖，參與腎小管上皮細胞再生和修復過程。Runt相關的轉錄因子2（Runx2）是骨骼發(fā)育中調節(jié)成骨分化等過程的關鍵轉錄因子。ARDURA等[48]對PTHrP過表達轉基因小鼠研究發(fā)現，PTH1R級聯(lián)cAMP/PKA信號通路增加轉錄因子Runx2在腎小管上皮細胞中的轉錄，上調抗凋亡蛋白Bcl-2和骨橋蛋白的表達，從而減少葉酸誘導的腎小管上皮細胞的凋亡。因此，激活PTHrP/PTH1R可能通過促增殖修復和抗凋亡機制對AKI有保護作用。然而，另有研究表明PTHrP并不能阻止腎缺血/再灌注或葉酸誘導后腎功能急性惡化[49]。此外，ORTEGA等[50]在葉酸誘導的AKI小鼠中發(fā)現，PTHrP過表達增加小鼠腎臟間質巨噬細胞內流及成纖維細胞活化，促進炎癥發(fā)展以及Ⅰ型膠原和纖連蛋白表達，進而導致腎毒性腎損傷的進展。

事實上，在缺血/再灌注或葉酸注射后48 h腎臟中的PTH1R蛋白水平顯著降低[49]，AKI發(fā)生后受體的下調似乎可以解釋PTHrP過表達在腎臟恢復期中的作用缺失。因此，推測提高恢復期細胞膜表面PTH1R水平可能會逆轉缺血或毒性誘導的腎損傷作用，值得進一步研究。然而，到目前為止，研究已經表明PTHrP對腎臟中的腎小管上皮細胞和基質細胞發(fā)揮促炎和促纖維化作用，尚不清楚PTHrP/PTH1R在AKI促生存作用的長期影響。需要注意的是，尿PTHrP水平可能是潛在的腎功能標志物，ORTEGA等[51]研究發(fā)現，在順鉑誘導的AKI大鼠模型中，與對照組相比，尿PTHrP排泄顯著增加，且與血清肌酐呈正相關。

4 總結和展望

綜上，PTH1R在機體廣泛存在并發(fā)揮重要作用，尤其是在腎臟和骨骼系統(tǒng)中。PTH1R在骨骼系統(tǒng)疾病中顯示出良好的應用前景，PTH類似物和PTHrP類似物，如特立帕肽、阿巴洛肽，作為PTH1R激動劑能促進骨形成和骨吸收，已被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準應用于治療骨質疏松等骨代謝疾病。然而，PTH1R與腎臟疾病的關系較為復雜，PTH1R在DN中具有負性作用，盡管其與TGF-β之間的串擾可能是一種保護機制。此外，PTHrP/PTH1R促進了腎纖維化的進展，其在CKD并發(fā)癥中結論尚未統(tǒng)一。同樣，其在AKI中存在一些爭議，但在腎小球腎炎中顯示出保護作用。PTH1R在不同疾病中的作用以及與其他途徑之間的串擾仍不清晰，另外，在病理狀態(tài)下PTH1R內化信號機制在多大程度促進腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展過程也有待確定，需要進一步研究。然而，高水平的尿液PTHrP與AKI發(fā)生的巨大風險相關，因此尿液PTHrP可能作為一種新指標，用于識別特定短期腎損傷的人群，但AKI到CKD的進展過程中尿液PTHrP變化如何，未來仍需要更多的基礎研究和隊列研究進行闡述。總之，PTH1R與腎臟關系密切，治療靶點豐富，這是極具吸引力的，進一步探索其與腎臟疾病發(fā)病的具體機制，將為腎臟疾病的臨床治療提供新的思路。

作者貢獻：鄢鵬負責文獻查詢及資料整理，撰寫論文；宋健玲對文章的設計進行指導；房向東負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。