足細胞轉分化及其與腎小球疾病的關系研究進展

劉文佳，曹 靈

（瀘州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，四川 瀘州 646000）

足細胞即腎小球臟層上皮細胞，是體內多種損傷形式的靶細胞［1］。研究表明，足細胞轉分化（EMT）是足細胞損傷的一個表現(xiàn)形式，也是導致多種腎小球疾病的始動因素之一。足細胞EMT在腎小球疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，因此，對足細胞EMT的了解將為與其相關的腎小球疾病的治療提供更堅實的理論基礎。現(xiàn)對足細胞EMT與腎小球疾病的關系研究進展綜述如下。

1 足細胞及其表型

足細胞附著于腎小球基底膜（GBM）外側，憑借以肌動蛋白為主的細胞骨架系統(tǒng)和特異表達的蛋白分子，在維持腎小球結構和功能方面發(fā)揮重要作用。足細胞表型即足細胞成熟的蛋白標記分子［2］。已證實的足細胞成熟的蛋白分子包括:①足細胞骨架蛋白。其最主要的成分是F-肌動蛋白，它與足細胞骨架相關蛋白α-輔肌動蛋白-4、突觸后蛋白與肌球蛋白交聯(lián)在一起形成網狀結構，共同維持足細胞形態(tài)。②裂孔隔膜蛋白復合體（SD）。目前已經確定多個定位于裂孔隔膜上的蛋白分子:Nephrin為免疫球蛋白超家族中的一種跨膜轉運蛋白，黏附并表達于足細胞裂孔隔膜上，調節(jié)和維持腎小球的結構和濾過功能［3］;CD2相關蛋白（CD2AP）也是免疫球蛋白超家族中的一員，作為足細胞裂孔隔膜分子與骨架蛋白相互鏈接，共同參與足細胞的黏附、信號傳導、吞噬等生理活動［4］;Podocin是由細胞內C端和N端組成的stomatin蛋白家族成員，它與Nephrin、CD2AP相互作用，共同穩(wěn)定裂孔隔膜完整性［5］。③頂膜區(qū)結構蛋白。Podocalyxin為CD34家族成員之一，是足突頂膜區(qū)主要的帶負電荷的唾液酸蛋白，作為足突頂端質膜的主要構成部分，Podocalyxin通過其分子結構中的唾液酸以及大量硫酸鹽所產生的負電荷之間的靜電排斥作用，使相鄰足細胞間足突分開，保持濾過膜的開放。④基底區(qū)連接膜蛋白。dystroglycan復合體是基底區(qū)的主要蛋白分子，由α蛋白和β蛋白組成［6］，其中α蛋白發(fā)揮連接足細胞與GBM、維持足突正確位置、保證濾過膜完整性的重要作用［7］。

2EMT概述

2.1 EMT的機制 Reidy等［8］認為，足細胞發(fā)生EMT時將失去成熟足細胞原有的蛋白標記分子，如Nephrin、synaptopodin等，轉而表達上調的間充質細胞樣表型標志物，如成纖維細胞特殊蛋白Ⅰ（FSP-1）、整合素連接激酶（ILK）、纖維連接蛋白（FN）、基質金屬蛋白酶9（MMP-9）等。美國匹茲堡大學Liu等［9］利用轉分化生長因子β（TGF-β）刺激體外培養(yǎng)的足細胞，受到一定損傷后的足細胞原有成熟蛋白標記分子減少，如 Nephrin、P-cadherin、ZO-1 等，轉而表達間充質細胞蛋白分子，如Snail、MMP9、結蛋白（desmin），進而導致足細胞功能紊亂，濾過膜完整性喪失，形成蛋白尿，這為慢性腎臟疾病發(fā)生機制中足細胞與蛋白尿之間的關系做出了全新的解釋，也間接證明足細胞EMT時發(fā)生了表型改變。

2.2 EMT的誘發(fā)因素 研究表明，凡能誘使足細胞損傷的因素都可能引起足細胞發(fā)生EMT［10］，如代謝性因素（高血糖、高血脂等），免疫損傷因素（細胞因子、補體、趨化因子等），血流動力學異常因素（高血壓、高凝狀態(tài)、休克等），毒素與藥物（嘌呤霉素、阿霉素等）。

2.3 EMT的信號通路 目前發(fā)現(xiàn)，主要有3條信號通路介導足細胞的EMT過程，分別是TGF-β、integrin/整合素鏈接激酶（ILK）和 Wnt/β-catenin通路。這些信號傳導途徑在細胞內形成一個錯綜復雜的網絡結構，相互聯(lián)系、相互作用，共同介導和控制足細胞EMT過程。

2.3.1 TGF-β 信號通路 大量證據(jù)表明，TGF-β 為誘導足細胞EMT的主要介質，也是誘導各種細胞纖維化形成的樞紐環(huán)節(jié)。TGF-β之所以能發(fā)揮其生物功能，主要依靠以smad和 MAPK為主的信號途徑［11］。實驗證明，TGF-β可引起體外培養(yǎng)的足細胞發(fā)生 EMT，進而導致腎小球硬化［9］。TGF-β 介導足細胞發(fā)生EMT主要包括TGF-β/smad信號通路與非TGF-β/smad信號通路兩部分。其中 TGF-β/smad信號通路是介導多種器官和組織（如腎臟、肝臟、肺、心臟等）纖維化過程的主要信號通路，也是被研究最多的介導上皮細胞向間充質細胞轉化的信號通路。TGF-β的非smad依賴性途徑，如RhoA和p38絲氨酸活性蛋白激酶（MAPK）和PI3K/AKT等信號通路，對調節(jié)EMT也起著重要的作用。觀察體外培養(yǎng)的足細胞發(fā)現(xiàn)，TGF-β本身對正常的足細胞沒有刺激增殖作用，但對損傷后的足細胞卻可促進其發(fā)生EMT，使纖維物質生成增多，這可能與上述TGF-β的非smad依賴性途徑相關。

2.3.2 ILK信號通路 ILK是一種細胞內絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，它與胞質內β1和β3整合素相互作用，調節(jié)整合素信號傳導。ILK主要發(fā)揮支架蛋白和蛋白激酶的生物活性。作為支架蛋白時，ILK與細胞內的其他骨架蛋白如α-parvin和PINCH相互作用，維持細胞結構的穩(wěn)定性與細胞間的連接性。作為蛋白激酶時，ILK可被TGF-β1激活，然后磷酸化下游激酶如Akt和GSK-3β等，最終導致細胞內β-Catenin 的穩(wěn)定表達［12］。

最新的證據(jù)表明，ILK的過度表達可誘導細胞的性狀改變、過度增生及EMT［13］;并且進一步研究顯示，ILK的過度表達不僅是腎小管EMT過程中的關鍵性步驟，也是足細胞EMT中的重要環(huán)節(jié)。Kang等［14］發(fā)現(xiàn)，不同的損傷刺激均可使足細胞中ILK過量表達，引起足細胞成熟上皮標志物ZO-1、Nephrin的表達抑制，誘導間葉細胞表型 Desmin、α-SMA、MMP-9等的表達增加。同時ILK的過量表達誘導EMT的關鍵轉錄因子Snail的產生。若對被TGF-β1或阿霉素損傷的足細胞動物模型使用高選擇性小分子量ILK抑制劑，則可抑制Snail轉錄因子的生成。這些證據(jù)表明，ILK與足細胞EMT、腎小球功能紊亂、蛋白尿的產生相關，靶向抑制ILK信號通路可能成為干預蛋白尿腎病的有效途徑。

2.3.3 Wnt/β-Catenin信號通路 Wnt信號轉導通路包括至少3個不同的細胞內途徑，分別是Wnt/β-Catenin信號途徑、Wnt/Ca2+途徑和Wnt-PCP途徑，共同調節(jié)細胞增殖、遷移、分裂、凋亡等生理過程［15］。Wnt信號轉導通路在腎臟的發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，但是它在成人腎臟中的表達幾乎是靜止的。He等［16］經過研究小鼠正常腎臟和纖維化腎臟模型發(fā)現(xiàn)，在單側輸尿管梗阻的纖維化腎臟中，Wnt蛋白家族除 Wnt5、Wnt8、Wnt9基因外全部表達，Wnt/β-Catenin信號通路被高度激活，參與介導腎臟纖維化過程。Li等［15］通過研究糖尿病腎病小鼠腎臟模型發(fā)現(xiàn)，在高糖環(huán)境下，足細胞 Wnt/β-Catenin信號途徑被激活，引起足細胞EMT，下調其裂孔隔膜蛋白Nephrin的表達;若抑制β-Catenin表達，足細胞標志蛋白WT1、Pocodin、Nephrin和synaptopodin表達均增加。最新研究表明，在糖尿病腎病患者中，Wnt/β-Catenin信號通路激活，誘導β-Catenin表達增加，從而加速足細胞EMT［17］，最終導致足細胞功能紊亂。

2.3.4 3條途徑相互聯(lián)系、相互作用 許多β-Catenin 靶基因（如 Snail、Twist、Jaggadl）是介導 EMT 過程的關鍵轉錄因子，也是EMT途徑中的共同作用位點。因此，在某種程度上，β-Catenin作為一個共同的開關使TGF-β、ILK和Wnt信號通路在不同的層面相互連接、整合，成為調控EMT所必需的轉錄分子及信號媒介。

3 足細胞EMT與腎臟疾病的關系

3.1 足細胞EMT與原發(fā)性腎小球疾病 Maruyama等［18］對59例特發(fā)性膜性腎病（IMN）患者進行腎活檢發(fā)現(xiàn)，在IMN早期病程中，足細胞標志蛋白Nephrin表達下調、間充質蛋白desmin表達上調。Samejima等［19］在31例局灶階段性腎小球硬化（FSGS）患者的腎活檢標本中發(fā)現(xiàn)，足細胞Nephrin mRNA表達下調、FSP-1 mRNA表達上調。以上研究提供了在IMN與FSGS中足細胞發(fā)生EMT的證據(jù)，但在其他原發(fā)性腎小球疾病（如微小病變腎病、系膜增生性腎病等）中，足細胞是否發(fā)生EMT尚未見明確報道。

3.2 足細胞EMT與繼發(fā)性腎小球疾病 Perysinaki等［20］對Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ型狼瘡性腎炎（LN）患者的腎穿刺標本進行研究發(fā)現(xiàn)，足細胞標志蛋白Nephrin、podocin表達下降，間充質蛋白α-SMA及desmin表達上調，說明在 LN中足細胞可能發(fā)生了 EMT。Guo等［21］對糖尿病腎病大鼠的腎臟標本進行免疫熒光觀察發(fā)現(xiàn)，足細胞Nephrin蛋白表達下降，而α-SMA及snail表達增加。Yamaguchi等［22］選擇了43例2型糖尿病腎病（DN）患者進行腎活檢，發(fā)現(xiàn)在這些患者的足細胞和尿液中FSP-Ⅰ表達均明顯升高，且FSP-1與EMT過程密切相關［19］，推測足細胞在高糖環(huán)境的刺激下可能發(fā)生了EMT。Zhang等［23］對DN患者的腎穿刺標本進行免疫熒光標記，結果發(fā)現(xiàn)WT-1、Nephrin表達下降，α-SMA及snail表達上調，證實DN患者足細胞發(fā)生EMT。HIV相關性腎病主要病理表現(xiàn)為塌陷性局灶節(jié)段性腎小球硬化，Yadav等［24］經過研究證實，HIV感染可導致足細胞發(fā)生EMT。以上研究均表明，足細胞EMT在繼發(fā)性腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的重要作用。

4 小結

足細胞在腎小球濾過屏障的構成中扮演著舉足輕重的角色，體內諸多因素都可以引起足細胞損傷，而當足細胞受到損傷時，會誘導其發(fā)生EMT，引起一系列生化改變，從而破壞腎小球濾過膜的完整性，使其功能受到損害，最終導致腎小球纖維化。但是，目前針對足細胞發(fā)生EMT的機制、足細胞EMT對各類腎小球疾病發(fā)生、發(fā)展的影響等方面還有許多不明之處。對足細胞發(fā)生EMT的機制及影響進行深入研究，不僅有利于闡明腎臟疾病的發(fā)生機制，亦有助于為慢性腎臟疾病的防治提供新的理論依據(jù)。

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