前列腺素受体4与肾脏疾病相关性研究进展

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熊梦瑶 贾英丽 杨宝学
天然药物及仿生药物国家重点实验室，北京大学基础医学院药理学系，北京，100191，中国
【摘要】 前列腺素受体4（prostaglandin receptor 4，EP4）是内源性脂质介质前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的作用受体，属G-蛋白偶联受体（G protein coupled receptor ，GPCR ）的一种。

EP4在体内分布广泛，几乎在所有组织、脏器表达。

在肾脏，肾小球旁颗粒细胞、肾小球上皮细胞、远曲小管和皮质集合管上皮细胞均有EP4的高度表达。

因EP4可同时与Gs 、Gi 蛋白途径偶联，与血管张力、氧化应激、炎症、细胞增殖等生理功能和病理生理过程密切相关。

目前通过对全身性及肾组织特异性EP4敲除小鼠模型的研究和选择性EP4激动剂/拮抗剂的作用研究，证明EP4在肾脏发挥重要作用，其PGE2-EP4信号通路同时能产生保护和不良的影响。

该文将EP4与肾脏疾病，包括肾性高血压、肾缺血/再灌注损伤、肾源性尿崩症、肾小球肾炎、肾小球硬化、慢性肾脏病及常染色体显性遗传性多囊肾病发生发展的相关性进行分析和总结。

【关键词】 前列腺素受体4；EP4-Gs 激动剂/拮抗剂；EP4-Gi 激动剂/拮抗剂；肾脏疾病【中图分类号】 R 363 【文献标识码】 A DOI ：10.3969/j.issn.2095-1396.2020.03.010
Relationship between Prostaglandin Receptor EP4 and Renal Diseases
XIONG Meng-yao ，JIA Ying-li ，YANG Bao-xue
State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs ＆Department of Pharmacology ，School of Basic Medical Sciences ，Peking University ，Beijing ，100191，China
【ABSTRACT 】 Prostaglandin receptor 4 （EP4） is the receptor of endogenous lipid medium prostaglandin E2 （PGE2） ，belongs to the G protein coupled receptor （GPCR ） . EP4 is widely distributed in almost all tissues and organs in the body. In the kidney ，there is high expression in the glomerular granulosa cells and epithelial cells ，distal convoluted tubules and cortical collecting tubular cells. Because EP4 can be coupled with the Gs ，Gi protein pathways at the same time ，it is closely related to the physiological functions and pathophysiological processes ，such as vascular tone ，oxidative stress ，inflammation ，cell proliferation. Studies on systemic and renal specific EP4 knockout mice and the development of selective EP4 agonist/antagonist proved EP4 receptors play a key role in the kidney ，the PGE2-EP4 signaling pathway can produce protective and adverse effects at the same time. This review article analyzes and summarizes the association of EP4 receptor in renal diseases ，including renal hypertension ，renal ischemia/reperfusion injury ，nephrogenic diabetes insipidus ，glomerulonephritis ，glomerulosclerosis ，chronic kidney disease and autosomal dominant polycystic kidney disease. 【KEY WORDS 】 prostaglandin receptor 4；Gs ；Gi ；EP4 agonist/antagonist ；
kidney related diseases
前列腺素受体4与肾脏疾病相关性研究进展
基金项目：国家自然科学基金项目（No. 81620108029、No. 81974083）
作者简介：熊梦瑶，博士研究生；研究方向：肾脏药理学；E-mail:********************通讯作者：杨宝学，教授；研究方向：肾脏药理学；E-mail:***************.cn
前列腺素受体4（prostaglandin receptor 4，EP4）是细胞表面七次跨膜受体的亚家族，属G-蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor，GPCR）的一种，是内源性脂质介质前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的特异性受体之一。

前列腺素E（prostaglandin E，PGE）是肾脏中合成最丰富的前列腺素，在肾功能中发挥重要作用。

PGE调节肾血流动力学、水钠代谢、血压等，但同时作为一种众所周知的促炎脂质介质，PGE在许多病理生理条件下介导肾脏损伤的发生［1］。

在所有的前列腺素类物质中，前列腺素E2是一种内源性脂质介质，在机体内分布非常广泛。

PGE2通过激活前列腺素Ｅ受体4种亚型发挥其不同的作用。

4种受体亚型分别被命名为EP1、EP2、EP3和EP4［2-3］。

在这些亚型中，EP4分布最广泛，几乎存在于所有组织。

在肾脏，EP4较EP1、EP2有更多表达，分布在肾小球旁颗粒细胞、肾小球上皮细胞、远曲小管和皮质集合管上皮细胞。

EP4通过偶联兴奋性信号Gs蛋白及抑制性信号Gi蛋白，调节下游多种信号通路，参与各种生理及病理生理过程，与癌变、心肌肥大、血管扩张、血管重构、骨重构、胃肠稳态、肾功能和女性生殖功能密切相关［4-6］。

目前通过肾组织特异性EP4敲除小鼠模型的研究和选择性EP4激动剂/拮抗剂作用的研究，证明该受体可对肾脏产生重要影响，与多种肾脏疾病的发生发展密切相关。

本文就PGE2-EP4信号通路在肾功能调节及一些肾脏疾病的相关研究进展进行概述。

1 EP4的结构及其在肾脏分布
1.1 EP4的分子结构
EP4是一种G蛋白偶联受体，N末端位于细胞外，C末端位于细胞内，中段形成七个跨膜螺旋结构、三个细胞外环和三个细胞内环，其中胞浆面的第三个环与激活型G蛋白（Gs）偶联，胞外第2环的Ｎ-糖基化位点为配体结合的重要位置［7］，而EP4与Gi、β-arrestin 蛋白偶联的部位尚未有实验探究。

人和小鼠EP4分别由488个和513个氨基酸残基组成，大鼠的EP4同人源长度相同，其中EP4的细胞内C末端在所有的PGE2受体中是最长的［3，8］。

在前列腺素受体家族中，位于第二个胞外环（extracellular loop 2，ECL2）中间的WCF 序列（Trp169、Cys170和Phe171）高度保守［9］。

2019年，Yosuke Toyoda等人解析了分辨率较高的人EP4-Fab001与抑制性配体复合物的晶体结构，揭示抑制剂配体ONO-AE3-208竞争性结合EP4的结构基础，通过与Arg316、Tyr80、Thr76形成氢键，并与保守残基Thr168、Trp169和Leu312以及与不保守残基Pro24、Val72、Leu99、Ile315、Ser319和Val320形成范德华力相互作用，该项结构研究为受体失活的结构基础和识别受体胞外表面抗体的变构调节提供了新的见解［10］。

1.2 EP4在肾脏的表达与分布
EP4在人、鼠、犬、兔等物种中均有表达。

小鼠组织的Northern blot分析结果显示，在四种EP中，EP3和EP4的mRNAs几乎在所有被检测的组织中均有表达。

在组织内，每个EP亚型都显示出不同的细胞定位，例如在肾脏，EP3在肾小管上皮、升支粗段和皮质集合管表达，EP1在乳头集合管表达，而EP4在肾小球高度表达［3］。

在对大鼠EP4的研究中，其在肾小球旁颗粒细胞、肾小球上皮细胞、远曲小管、皮质集合管和发育中的肾小管上皮细胞均有高度表达［11-13］。

在人的肾组织，EP4分布在肾小球和动脉中膜，且从外髓向内髓表达逐渐下降［14］。

对犬EP4的开放阅读框架序列进行分析，结果表明，在核苷酸水平上其与人源EP4编码区的同源性为89%，蛋白水平上序列同源性为90%。

Northern 印迹结果显示EP4在犬的心、肺和肾中的表达水平相对较高［15］。

同样，EPs在兔中的表达分布与人极为相近［16］。

EPs在肾脏的分布模式似乎与PGE2介导的离子转运、水重吸收和肾小球滤过的调节有关。

EP4在人体肾脏的特异性高表达提示我们可能与很多相应的疾病发生机制有很大关系。

2 EP4的配体及信号传导
2.1 EP4的选择性配体
PGE2和各种亚型的EP 受体结合的Kd 值一般在1~40 nmol·L-1之间。

目前通过培养稳定表达各型受体的细胞系的方法已经筛选或开发出了针对各型前列腺素受体的高亲和力配体，EP4特异的激动剂和拮抗剂分别是ONO-AE1-329、L-902688［17-19］和ONO-AE3-208［20-22］。

关于配体与肾脏中EP4作用的研究目前较少，其中发现EP4激动剂CP-044，519-02对氯化汞诱导的大鼠急性肾功能衰竭及慢性肾衰竭模型均有保护作用［23］。

TCS2510是EP2和EP4的共同激动剂，实验发现其通过增加PC-1缺陷细胞内cAMP浓度和活性β-catenin 的丰度，从而介导常染色体显性多囊肾病（autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD）囊泡上皮细胞增殖和氯化物分泌［24］。

Leduc等人在生物发光共振能量转移（bioluminescence resonance energy transfer，BRET）实验中系统比较Gαs、Gαi和β-arrestin 信号通路的激活，首次揭示了不同配体与天然配体PGE2之间的特征性差异。

如PGE2激活Gαs通路的效率是Gαi的十倍，而其他配体，如L-902688和PGE1-OH，则偏向于激活Gαi和β-arrestin［25］。

故寻
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找能选择性激活或抑制肾脏EP4的偏向性配体，引起有利的肾脏生理功能改变，具有很重要的临床意义。

2.2 EP4信号传导
EP4主要是与激活型G蛋白（Gs）偶联，在内源性配体PGE2的刺激下，诱导细胞中环腺苷酸（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）水平升高，cAMP水平升高后激活蛋白激酶Ａ（protein kinase A，PKA），PKA使得下游蛋白磷酸化，其中多数是被称为cAMP 效应元件结合因子（cAMP response element binding protein，CREBP）的核转录因子。

PGE2- EP4信号通路还可激活Epac和AMPK，它们可能具有协同或交替作用，介导EP4的Gαs依赖性效应。

EP4同时还能与抑制型G蛋白（Gi）偶联，当PGE2刺激后，Gi抑制腺苷酸环化酶活性，导致cAMP水平下降［26-27］，并依赖磷酸激酶3 （phosphatidy linositol 3-kinase，PI3K）途径激活细胞外信号调节激酶（ERKs）1和2，从而诱导早期生长反应因子-1（EGR-1）的表达［28-29］。

同时也有研究显示COX-1/PGE/EP4通路可以上调β-arrestin1介导的AKT信号通路［30］。

三条不同的信号通路激活取决于配体偏向性及EP4的组织分布，相应地，也影响肾脏发挥不同的生物学功能。

3 EP4与肾脏生理及病理生理功能的关系
在肾脏中，PGE2-EP4信号通路与调节血管张力、细胞增殖、炎症、氧化应激、纤维化改变及其他蛋白调控密切相关，从而与肾脏的生物学功能密切相关。

3.1 肾脏发育
非甾体抗炎药作用于花生四烯酸环氧化酶，在临床使用的同时可引起肾脏严重发育缺陷，如肾小球、肾小管的分化不全，也是该药物临床使用中常见的不良反应［31-32］。

有研究观察到EP4而不是其他EP受体缺陷小鼠的肾小球体积明显缩小，由此证明PGE2及EP4在肾脏发育中发挥重要作用［33］。

体外实验中观察过表达COX-2的大鼠肾小管上皮细胞，发现PGE2生成增加、细胞外信号调节激酶激活、细胞的凋亡减少和增殖增加，这些改变可以被EP4拮抗剂L-161982逆转；同时小管上皮细胞EP4表达增加［34］。

也有研究发现COX2-PGE2-EP4的过表达对体外无血清培养的内脏肾小球上皮细胞（glomerular epithelial cell，GEC）和肾小管上皮细胞（renal tubular epithelial cell）起到保护作用，由此提示EP4对维持肾小球通透性和肾脏结构完整性至关重要。

3.2 肾血管性高血压
肾血管性高血压主要是由于肾动脉狭窄引起肾脏的血流减少，继而激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，
通过血管收缩、水钠潴留、氧化应激等多种机制引起，可导致心功能不全的发生，严重时还将导致肾功能衰竭［35］。

环氧合酶（cyclooxygenase，COX）衍生的前列腺素在维持肾功能、体液平衡和血压方面起着重要作用［36］。

微粒体PGE合酶（microsomal PGE synthase，mPGES）也可通过调节血管张力、钠平衡和肾素释放而在调节血压方面发挥关键作用。

在啮齿动物中，mPGES-1的缺失已被证明在几种高血压模型中血压进一步升高［37-38］。

在PGE的受体中，EP1和EP3增加细胞内Ca2+［39］，可能引起血管平滑肌收缩。

相比之下，EP2和EP4与Gs 结合，Gs通过激活腺苷酸环化酶而发出信号，引起细胞内cAMP增加，从而导致平滑肌松弛和血管舒张［40］。

PGE2主要作用于肾小球前动脉，实验结果显示将少量PGE2直接注入肾动脉可引起体内血管舒张，并可有效地减轻激素诱导的血管收缩［41］。

同时，PGE2可以缓冲ANGⅡ诱导的离体肾小动脉收缩和ANGⅡ诱导的离体肾前血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）胞浆钙的增加。

实验证明，PGE2通过激活EP2或EP4诱导肾脏血管舒张，但取决于所应用的模型、PGE2浓度和实验方法，例如当小鼠EP4缺乏时，失去低浓度PGE2诱导的血管舒张作用，而在高浓度的PGE2下，EP1介导的血管收缩作用增强［42-44］。

其中EP4介导PGE2对血管的舒张是由cAMP依赖的超极化和抑制Ca2+电流介导的，继而也可抑制肾素结合颗粒胞吐。

前列腺素诱导肾素的释放主要通过EP2和EP4介导，两者的生物学特性具有很大相似性，而在人的肾组织中，EP4较EP2在肾小球的分布更为广泛，故选择性靶向EP4可能是治疗肾血管性高血压的潜在靶点。

3.3 急性肾损伤
急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）的发病率为20/百万~200/百万，其中住院的成年病人发病率约为1/5并呈逐年上升趋势，死亡率约为23%［45］。

急性肾损伤预后不良将大大增加慢性肾脏疾病及终末期肾脏疾病的发生率，增加病人的死亡率。

因此，深入研究急性肾损伤发病机制，探究其干预靶点是当务之急［45-46］。

3.3.1 肾脏缺血再灌注损伤
缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury，IRI））是临床常见的病理现象，表现为短暂的缺血发生后血液突然回流至相应器官［47］。

肾脏I/R损伤是体外循环手术、创伤或肾移植后AKI的主要原因，是一种具有快速肾功能障碍和高死亡率的临床综合征［48-49］。

RIRI机制复杂，目前认为主要涉及氧自由基和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的大量产生、中性粒细
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胞活化浸润、炎性损伤、细胞凋亡以及微循环障碍等过程，而启动这些环节的关键是细胞能量代谢障碍［50-51］。

COX-2是调控体内PGE2生成的重要限速酶，已有研究证明COX-2和EP4在RIRI中发挥重要调节作用［52］。

Puxun Tian等人在大鼠缺血/再灌注前给予EP4激动剂治疗，结果表明，激动剂治疗后可改善因损伤导致的线粒体质量降低，增加线粒体DNA拷贝数和ATP生成，并抑制线粒体过度自噬［53］。

最近有研究证明，当缺血再灌注（ischemia/ reperfusion，I/R）后近端肾小管细胞阴离子转运体Oat1和Oat3表达受损，对基底外侧有机阴离子的摄取减少，从而导致严重的肾损伤。

Sauvant C等人将hOAT1（SLC22A6）和hOAT3（SCL22A8）质粒转染至HEK细胞，在模型再灌注开始时应用EP4激动剂（TCS2510）或拮抗剂（L161 982）进行观察。

结果表明，COX1代谢物通过EP4介导了有机阴离子转运体的下调，在肾脏I/R损伤中发挥重要调节作用［54］。

目前关于EP4对肾脏I/R损伤的影响机制只是集中在以上两点。

像EP4激动剂通过降低炎症发生，降低活性氧水平等通路对视网膜［55］、心脏［56］、肝脏［57］I/R损伤发挥保护作用，目前还没有在肾脏得以验证。

研究表明不同药物通过不同作用机制对I/R的治疗效果不同。

有研究显示吲哚美辛可通过减少细胞坏死和凋亡、PGE2的释放、I/R诱导蛋白的产生和去分化、一氧化氮合酶的诱导及促进基底外侧有机阴离子转运等机制，在体外近端肾小管模型中纠正与I/R相关的指标改变，PGE2释放减少与上述EP4激动剂的研究相反，推测此保护机制可能有其他COX产物参与［58］。

综上，可以想到促进PGE2-EP4信号的传递会起到很好的肾脏保护作用，这也是未来靶向EP4激动剂的研究热点。

3.3.2 其他急性肾损伤
在氯化汞诱导的急性肾功能衰竭大鼠模型中给予EP4激动剂CP-044，519-02，血肌酐水平显著降低，近端肾小管坏死较少，凋亡细胞较少，大鼠的存活率提高，此时EP4的表达未受影响［23］，而EP2和EP2/4受体激动剂对血生化指标及急性肾衰竭大鼠的生存均无影响。

人肾小管上皮细胞（HK-2）经偏骨化醇预处理1h 后，加入脂多糖诱导肾小管细胞损伤，用AH-23848或EP4小干扰核糖核糖核酸（siRNA）研究偏骨化醇预处理对EP4阻断的影响。

结果显示与单纯暴露于LPS 的HK-2细胞相比，经偏骨化醇处理后，HK-2细胞中COX-2、PGE2和EP4的表达明显增加。

在AH-23848或EP4siRNA的共同处理下将失去这些细胞保护作用，实验结果也表明EP4通过AKT和NF-κB信号转导发挥抗炎和抗凋亡作用［59］。

在肾缺血再灌注损伤模型中，偏骨化醇抗氧化、抗炎和抗凋亡的作用也在EP4拮抗剂的作用下被抵消［60］。

内毒素通过介导动脉血管舒张使脓毒症患者易患AKI，导致肾小球滤过分数和肾小球滤过率显著下降，这是脓毒症常见严重的并发症［61］。

其中COX-2-mPGES-1通路是内毒素血症反应中PGE2形成的重要机制，引起血流动力学和炎症的改变。

在高浓度的PGE2刺激下，由于肾EP2或EP4增加和/或肾EP1和EP3受体下调而导致肾血管舒张，使得症状加重。

由此可见，EP4对AKI肾脏结构和功能的预防和恢复至关重要，通过靶向EP4，使用特殊的激动剂或抑制剂会在一定程度上减轻药物或毒性代谢物引起的严重肾损伤。

3.4 肾源性尿崩症
肾源性尿崩症（nephrogenic diabetes insipidus，NDI）是一种X连锁性隐性遗传疾病，由精氨酸加压素V2受体基因失活突变导致的肾脏尿浓缩功能丧失所致的严重肾脏疾病［62-63］。

尽管抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH）正常或精氨酸加压素（arginine vasopressin，A VP）增加，但肾小管对其缺乏反应使尿液不能被浓缩［64-66］。

目前，还没有针对NDI的特异性药物治疗方法，一项研究中通过注射4-羟基-三苯氧胺条件性敲除小鼠的V2R基因，成年小鼠即表现出NDI的所有特征症状，包括多尿、多饮和抗利尿作用抵抗。

在基因表达分析结果中显示，肾脏EP4的激活可能弥补NDI小鼠肾脏V2R活性的不足，用选择性EP4激动剂ONO AE1-329治疗急性和慢性突变小鼠都显著改变NDI的尿量减少、水摄入的增加表现，包括肾脏形态学的变化，同时负责水重吸收的水通道蛋白（aquaporin2，AQP2）表达提高70%。

这些生理改善均反映集合管细胞上表达的EP4的直接作用［67］。

在NDI患者中，AQP2和尿素通道蛋白 A1（urea transporter A1，UT-A1）功能正常［68］。

在肾脏，加压素除了作用在V2R上导致水重吸收增加，同时会导致AQP2的多聚磷酸化和膜靶向，这个过程增加了上皮细胞的水通透性，使水从集合管内腔重新吸收，并增加尿液的浓缩［69］。

这种情况针对NDI的治疗需要绕过V2R以增加AQP2膜的靶向性，但目前还没有特异的药物治疗方法。

AQP2磷酸化取决于Ser256、Ser264和Ser269三个cAMP和蛋白激酶依赖的位点，其中Ser256和Ser269磷酸化位点对AQP2的顶端膜积累起重要作用［70］，一项体外研究发现PGE2、EP2（Butaprost）或EP4（CAY10580）选择性激动剂均能增加犬肾集合管上皮细胞（MDCK）细胞中AQP2的转运和Ser-264
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磷酸化。

CAY10580可增加离体肾小管中AQP2的磷酸化，增加AQP2的顶端膜丰度，导致细胞水渗透性增加［71］。

在Gao M等人的一项研究中，利用Cre-loxP重组系统建立肾小管特异性EP4敲除小鼠（KSP-EP4（-/-））和集合管特异性EP4敲除小鼠（AQP2-EP4（-/-）），均出现尿液浓缩缺陷。

KSP-Ep4（-/-）小鼠肾集合管水通道蛋白2（aquaporin protein-2，AQP2）丰度降低，顶膜靶向性明显减少。

体外研究表明，CAY10580选择性激活或腺病毒介导的EP4过表达后，小鼠原代内髓质集合管（inner myelin collecting duct，IMCD）细胞AQP2 mRNA和蛋白水平明显上调。

此外，EP4的激活也通过cAMP/PKA和细胞外信号调节激酶途径增加稳定转染AQP2 cDNA的IMCD细胞中AQP2膜的积聚，在调节尿液浓度方面发挥重要作用［72］。

上述结果说明EP4独立于VP-V2R系统，促进AQP2膜靶向性并增加AQP2的膜丰度，使其成为治疗获得性尿崩症和先天性尿崩症等临床疾病的潜在治疗靶点。

3.5 肾小球肾炎
肾小球肾炎（glomerulonephritis，GN）又称肾炎综合征（简称肾炎），病因及发病机制较为复杂，包括原发性（自身免疫性表现）或继发性（继发于传染性、恶性或代谢性疾病），表现为大量蛋白尿、增生性和炎症性肾小球改变，包括新月体形成和白细胞浸润［73-74］。

肾小球肾炎被认为是世界范围内第二常见的终末期肾衰竭原因，最终需要透析或移植，给临床治疗带来很大压力［75］。

PGE2通过EP4调节免疫细胞，限制促炎细胞因子的产生及巨噬细胞、中性粒细胞的激活。

迄今为止，已经发现靶向EP4的激动剂同时具有有益［76］和有害的作用［77］。

Nagamatsu等人首次发现EP4在肾小球肾炎中的重要作用，实验中观察到肾小球肾炎小鼠产生的PGE2高于正常肾小球，而cAMP水平较低，当皮下注射EP4激动剂AE1-329治疗时两者的变化可以改善，与对照组相比，AE1-329抑制了肾炎小鼠肌酐和胆固醇的增加，肾小球新月体减少，兔抗肾小球基底膜抗体IgG沉积减少，阻止肾小球肾炎的发展，但其保护机制仍不清楚［76］。

Furuhashi K等人在研究低血清条件培养的脂肪基质细胞（LASCs）可改善新月体肾炎中发现，当使用药物抑制PGE2的产生，或阻断EP4，或中和共培养介质中的IL-6，或用阿司匹林或COX-2抑制剂（CAY10404）预处理LASCs均会削弱LASCs减轻肾炎IgG介导的肾损伤的能力，显示EP4可能是巨噬细胞转化为免疫调节表型细胞的关键调节蛋白［78］。

一项研究发现选择性EP4拮抗剂ONO AE3-208可明显改
善肾炎表型，但不影响血压水平，作用机制为降低肾小管趋化因子配体Cxcl-1和Cxcl-5的表达，减少中性粒细胞向肾间质的浸润，由此改善肾毒性血清性肾炎［79］。

肾小球系膜细胞释放过多的一氧化氮参与了肾炎的发病过程，研究发现在肾小球系膜细胞MES-13中，PGE2主要通过EP4以cAMP依赖的方式调节NO的产生。

EP4拮抗剂AH23848可显著抑制NO生成和诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的表达从而抑制内源性cAMP在MES-13细胞中的积累，缓解肾脏炎症［80］。

这些发现充分证明EP4是一个很有前途的预防肾小球肾炎发展的靶点。

3.6 慢性肾脏病
近20年来，慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）的患病率高、防治率低、已成为继心脑血管疾病、肿瘤、糖尿病之后的一个威胁人类健康的疾病［81-82］。

慢性肾脏病由多原因引起，尽管血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制剂和血管紧张素受体阻断药（angiotensin receptor blocker，ARBs）的几种药物取得了成功，但CKD患者肾脏和心血管发病率和死亡率的绝对风险仍然很高，甚至可导致死亡［83］。

因此，亟需新的药物来有效地阻止肾功能丧失的进展。

不同病因引起CKD的发生已在动物身上建立相关模型，这对于理解它们的病理生理机制和评估临床前水平的前瞻性治疗至关重要。

在肾脏切除模型中，使用EP2（CP-536，745-01）、EP4（CP-044，519-02）和EP2/4激动剂（CP-043，305-02）治疗9周后降低了血清肌酐，增加肾小球滤过率。

其中EP4激动剂治疗的肾脏肾小球硬化程度较轻，近端和远端小管和血管形态较好，上皮细胞增生增加，凋亡细胞较少。

肾切除对EP4的表达无影响，而EP2表达水平降低50%，经EP2和EP2/4激动剂治疗后得到纠正。

在链脲佐菌素-糖尿病内皮型一氧化氮合酶敲除的小鼠模型中，发现EP4选择性抑制剂ONO-AE3-208可以减轻蛋白尿的发生，在2型糖尿病db/db小鼠中，ONO-AE3-208也可将蛋白尿降低到与ACE抑制剂卡托普利相当的水平，但不引起血压及肾脏滤过率的改变。

同时ONO-AE3-208也可减轻非糖尿病大鼠肾部分切除后蛋白尿的发展和肾小球瘢痕形成，提示选择性拮抗EP4可减轻糖尿病及非糖尿病性CKD大鼠的肾损伤［84］。

大量研究表明，TGF-β诱导系膜细胞肥大引起系膜扩张、增殖、凋亡和细胞外基质合成，被认为是CKD 发生的重要介质［85］，已知TGF-β诱导肾小球系膜细胞（mesangial cells，MCs）中COX-2、mPGES1和PGE2的表达［86］。

研究发现EP1激动剂可以通过调节门控钙通道激活p38MAPK和ERK磷酸化，EP3激动剂通
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过抑制G蛋白受体抑制腺苷酸环化酶活性，从而阻断cAMP的产生，导致p38MAPK和ERK磷酸化的激活，从而通过促进肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质（extracellular matrix，ECM）纤维化而成为肾损伤的关键介质。

相反，EP2和EP4激动剂可增加TGF-β1依赖性cAMP的产生，ERK和p38磷酸化降低，对TGF-β诱导的肾小球系膜损伤起到一定的保护作用。

然而在另一项研究中，通过对大鼠行5/6肾切除术（5/6 nephrectomy，NX）制造慢性肾脏病模型，探究EP4选择性拮抗剂ASP7657对其肾脏的保护作用。

结果显示ASP7657重复给药8周后，血浆肌酐和血尿素氮水平降低，肌酐清除率增加，并呈剂量依赖性显著减少尿蛋白排泄，减轻肾小球硬化、团块黏连和肾小管上皮细胞变性、萎缩及间质损害，包括纤维化和炎症细胞浸润，但不影响血压。

而血管紧张素Ⅱ受体阻断药氯沙坦通过降低高血压发挥肾脏保护作用，ASP7657在不显著降低全身血压的情况下具有肾脏保护作用，提示其可能对CKD的局部肾脏肾素-血管紧张素-醛固酮系统，具有选择性药理作用［87］。

同样，Mohamed等人在1型糖尿病动物模型发现，EP4激动剂通过增加IL-6水平诱导肾小球硬化和肾间质纤维化［77］。

这些结果之间存在矛盾，可能是由于PGE2的双重作用，也可能是由于激动剂浓度不同或EP4作用时间不同或组织差异，亦或其他原因所致，有待进一步研究。

但其充分证明EP4是CKD发生发展过程中一个重要的靶点，靶向EP4筛选合适的选择性激动剂或拮抗剂对CKD患者的治疗有潜在的帮助。

3.7 肾小球硬化
肾小球硬化（glomerulosclerosis，GS）表现为肾小球系膜细胞（MCs）的增殖和细胞外基质（ECM）的积累，是慢性肾功能衰竭的终末期事件［88］。

功能性细胞的丢失和非功能性基质如Ⅰ型胶原（COL-1）和纤维连接蛋白（fibronectin，FN）的过度表达，伴随炎性细胞浸润，导致肾小球瘢痕形成，疤痕最终导致肾小球硬化［89］。

因为目前还没有逆转进展的特异性治疗，当肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）降至正常值的10%时，肾小球-管失衡患者需要进行肾脏替代治疗。

在一项高尿酸血症的研究中，尿酸（uric acid，UA)水平的升高除了可以诱导ROS的产生和细胞死亡，还具有直接促炎作用，诱导COX-2表达和PGE2合成，导致肾小球损伤如肾小球硬化的发生［90］。

Suzuki Y等人用免疫组化的方法证明PGE2通过EP2、EP4升高肾小球细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平，促进血浆白蛋白（a-BSA）的清除，提示PGE2通过环磷酸腺苷（cAMP）和蛋白激酶A（PKA）正向调节肾小球大分子的清除，为
预防肾小球肾炎和肾小球硬化提供了新的思路［91］。

有研究证明EP4的增强可以通过TGF-β1/Smad和ERK/ MAPK信号通路加速肾小球系膜细胞（MCs）损伤，增加ECM蛋白的合成［92］。

同样Schneider A等人使用足细胞特异性EP4过度表达或缺失的小鼠（分别为EP4（pod+）和EP4（pod-/-）），给与PGE2刺激后EP4（pod+）的cAMP水平与对照相比高达8倍，而EP4（pod-/-）的cAMP合成缺陷。

对其使用5/6肾切除术，EP4（pod+）组白蛋白/肌酐比值显著高于非手术组，存活率降低，而EP4（pod-/-）组小鼠的白蛋白/肌酐比值明显低于非TG组［93］。

这些研究表明，PGE2通过EP4引起足细胞损伤并损害肾小球滤过屏障。

刺激EP4可加重肾小球硬化，并伴有肾小球毛细血管压力增高。

总之，目前关于EP4的发现为延缓肾小球疾病的进展确定了一个新的潜在治疗靶点。

3.8 常染色体显性遗传性多囊肾病
常染色体显性遗传性多囊肾病（autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD）是一种常见的遗传性疾病，组织病理学特征表现为肾脏中多发充满液体的肾囊泡［94］，囊泡形成的机制涉及形态控制、细胞生长、增殖分化、凋亡和液体分泌［95］，Pkd1或其他囊性基因功能的丧失与cAMP信号转导共同作用，也可诱导上皮小管细胞形成囊泡［96］。

已有实验证明前列腺素E2（PGE2）刺激人ADPKD细胞时促进cAMP产生和囊泡形成，在PKD 囊液中PGE2的浓度也显著高于对照组，在分离的人ADPKD肾上皮细胞中，PGE2的作用似乎是由EP2介导的［97-99］。

同样，也有研究致力于建立新的动物或可操作的细胞系统，由此发展新的治疗ADPKD或其他肾囊性疾病的方法。

如小鼠IMCD-3细胞系，可以在细胞外因子的作用下于3D基质中形成小管或囊泡，研究发现在IMCD-3细胞中EP4正常表达但未检测到EP2的表达，并且使用EP4特异性拮抗剂CJ-42794可降低cAMP 的水平，在大小和数量水平上抑制PGE2刺激的囊泡形成，EP2拮抗剂PF-04418948则不能，证明在IMCD-3中PGE2刺激cAMP的增加是由EP4介导的［100］。

故选择合适的模型系统才能有效测试前列腺素E受体对囊泡形成的阻断作用。

ADPKD的两个典型表型特征是PGE2诱导的细胞增殖和Cl-分泌，为了验证这一假说，一项研究测定了多囊蛋白1（PC1）缺乏的肾上皮细胞的增殖和Cl-分泌。

PC-1缺陷细胞的增殖速度快于PC1完整细胞，但当环氧合酶被抑制时该效应消除，表明PGE2在细胞增殖中起作用。

实验结果也显示PC1缺陷的集合管细胞通过PGE2的自分泌，主要刺激EP4增加细胞内cAMP
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