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，屬於B族Ｇ蛋白偶聯受體家族（G protein-coupled receptors，GPCRs），目前報導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、發揮功能最多的受體，可表達於骨、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）是作用於PTH1R的兩種內源性配體。PTH是僅在甲狀旁腺分泌的負責調節細胞外鈣磷水平及骨骼穩態的內分泌激素。PTHrP是一種最初被發現能引起惡性腫瘤體液高鈣血症的含141個胺基酸多肽的因子[3]，主要通過自分泌或旁分泌的方式發揮作用，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個胺基酸殘基組成的N端片段中有11個胺基酸序列相同，有助於產生類似的結合親和力，發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提供靶點。研究表明作用於PTH1R可涉及多種複雜機制，並參與腎臟疾病的發生、發展，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與腎臟疾病的關係三方面進行綜述，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"為英文關鍵詞檢索資料庫PubMed、Medline、Web of Science。檢索時間為建庫至2022-04-05。文獻納入標準：基於PTHIR在腎臟疾病的基礎研究及文獻研究。文獻排除標準：重複發表、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位於第3號染色體上的14-外顯子基因編碼，由593個胺基酸殘基組成，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序列結合後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生磷酸化，而磷酸化的模式可決定受體激活後不同的信號轉導[9]。
配體與PTH1R結合觸發受體構象改變引起磷酸化後，通過募集異三聚體G蛋白（Gαβγ）激活不同的細胞內信號級聯反應，主要偶聯Gαs/腺苷酸環化酶（AC）/環磷酸腺苷（cAMP）/蛋白激酶A（PKA）途徑傳遞細胞內信號，也可偶聯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途徑則主要作用於腎臟，並被cAMP/PKA磷酸化負調節。經典G蛋白偶聯受體（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持續激活，而PTHrP只誘導cAMP短暫激活，這為PTH1R配體肽開發提供了選擇模式。
2 PTH1R的功能
PTH1R廣泛分布於體內，發揮著各種生理和病理作用。PTH1R能調節原始細胞的增殖和分化，參與組織器官的生長發育，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在生理穩態中經旁分泌發揮作用。敲除小鼠的PTH1R基因會導致新生兒小鼠出現致死表型，並伴有嚴重的軟骨和骨骼發育異常[16]。PTH1R/cAMP信號轉導在骨骼系統中被廣泛研究，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信號通路在調節心血管局部及全身血流動力學、改變造血幹細胞的生態位、增加胰島β細胞功能、調節平滑肌張力[2,4]、活化血小板[18]、調控附睪-睪丸免疫穩態[19]以及腫瘤生長、侵襲、黏附、增殖和遷移[20]等過程中發揮重要作用。
PTH1R在腎臟組織中廣泛表達，於腎小球足細胞、繫膜細胞、內皮細胞和腎小管間質細胞、上皮細胞以及腎內血管系統均有分布[21]。在腎臟中，PTH1R除了調節礦物質離子的跨膜轉運，還參與調節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與腎臟疾病的關係
3.1 PTH1R與糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）
DN是糖尿病嚴重的微血管併發症之一，常伴隨著持續蛋白尿以及進行性腎損傷。IZQUIERDO等[22]發現，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後一道屏障，可阻止蛋白漏出。腎小球足細胞和繫膜細胞肥大，是糖尿病腎臟受累的早期特徵。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表達並減輕足細胞肥大[24]。高糖環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（RAAS）是促進DN進展的關鍵原因之一。有研究發現，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。在人腎小球繫膜細胞中，使用外源性PTHrP（1-36）處理腎小球繫膜細胞24 h並誘導細胞增殖，72 h後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繫膜細胞肥大[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]發現PTH1R與TGF-βⅡ型受體（TβRⅡ）相互協調拮抗的新功能，具體而言，PTH能誘導PTH1R和TβRⅡ之間的相互作用並形成複合物促進內化。TβRⅡ對PTH1R的磷酸化調節並促進PTH1R-TβRⅡ複合物內化導致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]發現，在大鼠繫膜細胞中，PTH/PTHrP短期處理（6 h）誘導PTH1R與TGF-βⅡ型受體形成複合物發生內吞，可降低繫膜細胞TGF-β敏感性，減少TGF-β介導的Smad2/3激活和纖連蛋白的上調。進一步研究發現延長PTH/PTHrP作用時間誘導纖連蛋白上調，其與TβRⅡ經循環途徑返回細胞膜發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台，並且短期的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內化後返回細胞膜似乎是一種不錯的發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生、發展過程，不利於DN的預後。
3.2 PTH1R與增殖性腎小球腎炎
繫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，調節腎小球血流動力學以及免疫複合物的吞噬功能。繫膜細胞的凋亡和增殖是腎小球疾病的突出特徵[30]。HOCHANE等[31]發現在血清剝奪誘導大鼠腎小球繫膜細胞中，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拮抗劑顯著提高繫膜細胞的存活。研究表明，過表達環加氧酶2（COX-2）能抑制炎症誘導下繫膜細胞的凋亡[32]。在增殖性腎小球腎炎初期，激活的繫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繫膜細胞的凋亡作用[33]。這意味著PTHrP/PTH1R可能是充當保護繫膜細胞存活的負反饋環中的中間環節，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在早期階段上調並促進繫膜細胞生長、增殖、修復，使用PTHrP中和抗體減少了局部炎症標誌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，最終阻止癒合過程[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。儘管PTHrP本身增強促炎因子的表達，但其在早期腎小球炎症修復過程中起至關重要的作用。然而，關於PTHrP在腎小球腎炎中作用的研究目前還是很少。
3.3 PTH1R與慢性腎臟病（chronic kidney disease，CKD）
腎纖維化是CKD病理進展的重要事件，其特徵是成纖維細胞增殖、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症發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的表達並誘導上皮-間充質轉化[28,36]。體內和體外研究發現，PTHrP結合PTH1R觸發下游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-間充質轉化標誌物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不連續地誘導大鼠繫膜細胞外基質纖連蛋白的過度合成，促進腎纖維化發生。NF-κB能夠調節多種與炎症相關的基因，包括腎臟疾病發展相關的基因。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，然而關於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展為終末期腎病（end stage renal disease，ESRD）。最近有研究表明，PTH1R與ESRD患者的腎性骨營養不良、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）激活骨形態發生蛋白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和癌症中均很常見，其特徵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，並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相關併發症有希望的治療靶點。然而，CKD相關的併發症複雜且繁多，並且存在眾多爭議及問題，因此很難對PTH1R在CKD併發症中的作用做出統一結論。
3.4 PTH1R與急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）
AKI是危重住院患者常見的併發症，其特徵是各種因素如缺血/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，其功能恢復取決於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）是骨骼發育中調節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現，PTH1R級聯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並不能阻止腎缺血/再灌注或葉酸誘導後腎功能急性惡化[49]。此外，ORTEGA等[50]在葉酸誘導的AKI小鼠中發現，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，促進炎症發展以及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/再灌注或葉酸注射後48 h腎臟中的PTH1R蛋白水平顯著降低[49]，AKI發生後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誌物，ORTEGA等[51]研究發現，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在機體廣泛存在並發揮重要作用，尤其是在腎臟和骨骼系統中。PTH1R在骨骼系統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督管理局（FDA）批准應用於治療骨質疏鬆等骨代謝疾病。然而，PTH1R與腎臟疾病的關係較為複雜，PTH1R在DN中具有負性作用，儘管其與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併發症中結論尚未統一。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，在病理狀態下PTH1R內化信號機制在多大程度促進腎臟疾病的發生、發展過程也有待確定，需要進一步研究。然而，高水平的尿液PTHrP與AKI發生的巨大風險相關，因此尿液PTHrP可能作為一種新指標，用於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與腎臟關係密切，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病的具體機制，將為腎臟疾病的臨床治療提供新的思路。
本文無利益衝突。
參考文獻略
本文來源：鄢鵬,宋健玲,房向東. 甲狀旁腺激素1型受體在腎臟疾病中的研究進展[J]. 中國全科醫學, 2023, 26(11): 1398-1403. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2022.0523.（點擊文題查看原文）