腎小球內皮細胞的損傷機制研究進展

喻信林綜述，楊軍平審校

(江西中醫藥大學，江西南昌330006)

腎小球內皮細胞損傷在CKD發展中的研究尚不多，但已有研究顯示，在急性腎損傷時，內皮細胞表達細胞間粘附分-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)增高，ICAM-1 是一種小分子量的黏附分子，其表達升高主要促進白細胞的黏附和微血栓形成，是內皮細胞活化的標志。vWF是內皮屏障損傷的標志，在2型糖尿病研究中發現，血漿vWF與微量白蛋白尿呈顯著正相關，許多研究證實微量白蛋白尿不僅提示腎臟受損，也是發生全身微血管損傷的線索。可見內皮細胞損傷是腎臟內微循環紊亂的始動因素，內皮細胞的損傷引發的細胞因子網絡調節紊亂，啟動炎癥反應，引發腎臟損傷的“瀑布效應”；同時由于內皮細胞損傷所致的微血管丟失導致慢性腎小管間質缺血，缺血是AngⅡ、內皮素-1（ET-1）合成和分泌的強烈刺激劑，二者是具有收縮血管作用的血管活性因子，進一步加重間質缺血，腎小管間質和血管的損害又增加了腎小球后的血管阻力，致使腎小球濾過率下降，進入惡性循環。因此腎小球內皮細胞損傷機制對于CKD的發生機制具有重要意義，現就其損傷機制做一綜述。

1 腎小球內皮細胞結構因素

腎小球內皮細胞是位于腎小球毛細血管內壁的位于血液循環與血管壁之間，作為維持血管通透性重要屏障的存在。內皮細胞呈連續排列，表面多有孔，稱之為窗孔，孔徑為60～80nm。合適大小的窗孔使得水分子具有高度通透而大分子的蛋白質就難以濾過。因此一旦內皮細胞的窗孔結構破壞導致窗孔口徑過大造成蛋白質從腎小球濾過產生蛋白尿。在體內，內皮細胞覆蓋著內皮表層(endothelial surface layer，ESL)稱為糖萼[1]，糖萼是一種凝膠狀結構，主要成分是蛋白核。且在一定程度上也是腎小球分子選擇屏障。因此糖萼被稱認為是腎小內皮細胞表面有一層富含負電荷的多糖-蛋白質復合物。這種復合物是構成腎小球濾過的主要屏障，還是球濾過屏障電荷選擇性的基礎，而且研究證實破壞糖萼會導致尿蛋白排泄率升高[2]。內皮細胞受損會較少糖蛋白復合物和負電荷減少，導致防御能力減低和蛋白尿的生成，導致腎臟進一步受損。

2 免疫介導的損傷

2.1 循環免疫復合物 抗體與非腎小球性可溶性抗原結合，形成免疫復合物。免疫復合物可隨血液流經腎臟，不能過濾，然后沉積于腎小球內皮細胞，引起腎小球病變。局部常有中性粒細胞浸潤，伴有內皮細胞增生。一般含陰離子的復合物不易通過基膜，常沉積于腎小球內皮細胞[3，4]。循環免疫復合物的抗原有許多類型，如系統性紅斑狼瘡腎炎（SLEN）就是自身抗原[5]。增生性SLEN中抗核糖體P蛋白抗體的表達強于膜性腎病患者[6]。還有抗原也可以細菌、病毒和寄生蟲等。林華鏗研究顯示病理為毛細血管內皮增生性腎炎是的乙肝病毒相關性的[7]。李建國等報道有少數乙型肝炎病毒感染相關腎炎可進展為腎衰竭[8]。免疫復合物沉積于腎小球內皮細胞，引起炎癥反應。但很快就會被巨噬細胞吞噬降解。如果在腎臟存在大量抗原的存在，則不斷有免疫復合物形成導致腎臟遷延不愈。

2.2 補體 由補體-白細胞介導的腎小球內皮細胞損傷是在補體激活后產生趨化因子，釋放的中性粒細胞和單核細胞，釋放的中性粒細胞浸潤能產生蛋白酶、氧自由基和花生四烯酸代謝產物，而單核細胞的吞噬使細胞受損，使得腎小球基膜降解、細胞受損以及腎小球濾過率降低。已經確定，在腎臟疾病患者的腎臟組織中，補體均有激活，而且患者蛋白尿中也能檢測到各類補體成分。許多動物模型實驗表明，補體的缺乏、過量的消耗以及補體功能的抑制均能減低腎臟的損害程度[9]。腎小球血管內皮連續暴露于由補體的 CP，AP和MBL/MASP途徑的局部或全身活化產生的自體補體介導的風險。這在炎癥期間增強，顯著增加旁觀者宿主組織的損傷風險。補體活化產物如C1q，C3a，C5a和C5b-9可直接作用于內皮細胞，并不利地影響其功能。不典型溶血尿毒綜合征(aHUS)的患者其血管內皮細胞表面補體活化調節異常，而補體異常致病，腎小球內皮附近過度補體激活的下游作用導致毛細血管和小動脈內的血栓性微血管病變，引起腎衰竭[10]。

3 代謝因素

3.1 高糖 高血糖可能增加EC中葡萄糖及其代謝物的細胞內累積。延長暴露于高葡萄糖可能導致對糖尿病血管內皮細胞損傷的敏感性增加。糖尿病性EC損傷的發病機制是一個復雜的過程，許多介質參與，多個信號通路被激活，比如研究發現的PKC通路、多元醇通路等[11]。高血糖本身，以及葡萄糖的代謝后果異常，被認為導致內皮細胞功能障礙。在這方面，內皮一氧化氮合酶（eNOS）在EC功能障礙中發揮核心作用。受損的eNOS活性可以在許多水平上發生，包括酶解偶聯，翻譯后修飾，內化和表達減少。還原型一氧化氮（NO）生物利用度加劇氧化應激，進一步促進內皮功能障礙和損傷。受傷的EC可能然后作為改變功能的代謝，血液動力學和炎癥因子的有源信號轉導體和血管壁的形態，并與相鄰的細胞相互作用，這可能會激活炎癥的級聯進行性DN中的增殖和纖維化反應，促進DN的進展[12]。高血糖致使內皮細胞障礙的過程與活性氧ROS有密切關系。且血糖越高，ROS的產生越多[13]。ROS通過激活多種蛋白和霉來上調轉錄因子的表達，轉錄因子編碼炎性介質基因，炎性介質發揮作用，對內皮細胞產生損害作用。Fierlbeck等[14]在體內體外實驗研究表明，高糖能促使腎小球內皮細胞旁分泌促纖維化因子TGF-β，而在毛細血管群再生過程中TGF-β能夠導致內皮細胞的凋亡。最新研究證實，高糖的腎小球內皮細胞分泌的富含TGF-β1的外泌體引發上皮-間質轉化，同時導致足細胞障礙，最終腎纖維化[15]。

3.2 高血脂 高脂血癥中包含的低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白能夠氧化產生氧化產物OX-LDL。OX-LDL具有細胞毒作用，破壞內皮細胞膜。使其濾過孔徑增大，通透性增加。與其他組織的內皮細胞不同，高膽固醇誘導的內皮功能障礙或NO的低生物利用度的腎臟后果可能是多重的，并且可能潛在地促成腎損傷和高血壓的發展[16]。已有研究發現，高血脂能損害腎小球的結構與功能，但其具體機制卻并不是很清楚。

3.3 高尿酸 尿酸是嘌呤代謝的的產物之一。尿酸是通過誘導氧化應激，活性氧基團ROS產生增加，引起毛細血管壁重塑、內皮細胞功能障礙。非結晶尿酸刺激血管平滑肌細胞增殖激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、生長因子 PDGF、趨化因子（單核細胞趨化蛋白1）、炎癥環氧合酶2。可溶性尿酸能激活原發性血管內皮細胞阻斷NO釋放，抑制內皮細胞增殖，刺激C反應蛋白生產。尿酸可以降低致密斑一氧化氮合酶(NOS1)的表達來減少NO的合成來導致內皮細胞的損傷，尿酸作為抗氧化劑直接與NO產生迅速而不可逆的反應，導致氨基尿嘧啶的增加和NO的大量減少[17]。總的來說，內皮細胞的NO水平的降低加劇氧化應激導致內皮細胞功能異常，血管舒張功能減弱。因此尿酸的水平與內皮細胞的損傷密切相關。

3.4 高同型半胱氨酸 高同型半胱氨酸血癥是普遍認作內皮細胞損傷的獨立危險因素。高同型半胱氨酸能刺激腎小球內皮細胞增生，損傷內皮細胞[18]。作為同型半胱氨酸重要的靶細胞，內皮細胞的損傷機制是其可能導致內質網應激。一氧化氮合酶活性的破壞性解偶聯和氧化應激的一氧化氮猝滅，不對稱二甲基精氨酸的酶抑制，使過氧化物的產生增加且滅活了NO的活性，內質網應激并最終內皮細胞凋亡。而過氧化物激活蛋白激酶C，參與核因子κB的活化使慢性炎癥持續放大[19，20]。NF-κB的活化能使得腎小球細胞外基質積聚，腎小球內皮細胞受損加重導致腎小球硬化。

4 血流動力學因素

高血壓時，腎小球內毛細血管承受的袢壓力增加，腎小球高壓力高灌注可致直接接觸血流因素的腎小球內皮細胞受牽拉刺激而受損。腎素血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）分泌的血管緊張素Ⅱ（Ang-Ⅱ）效應分子在腎小球內皮細胞障礙中發揮重要作用。有研究[21]發現，AngⅡ能使腎小球血管內皮細胞的ICAM-1表達增加，使得腫瘤壞死因子-α(TNF-α)活化，引發炎癥反應，造成氧自由基大量釋放堆積，使得腎小球內皮細胞的通透性增大。Kossmann S等[22]研究也有報道，AngⅡ能通過活化NK細胞，引發炎癥反應，誘發腎小球內皮細胞的損傷。Thakur S等[23]研究發現，在AngⅡ的作用下，內皮細胞的NADPH氧化酶與腺苷A2A受體結合，能夠激活ERK1/2，p38MARK和Akt信號通路的磷酸化，最終氧化應激造成大量的氧自由基在內皮細胞堆積，損傷內皮細胞。AngⅡ與其受體的異常表達會激活細胞凋亡因子，導致腎小球內皮細胞發生凋亡，損傷腎小球的濾過屏障結構和功能。AngⅡ可以減少NO的釋放而分泌內皮素，引起血管收縮功能的紊亂，引發血流動力學的紊亂，因而內皮細胞受損。

5 藥物因素

藥物引起腎損傷的潛力是眾所周知的，盡管腎毒性最常見的是與腎小管間質隔室中的損傷相關的急性腎小管壞死或急性間質性腎炎，但越來越多的文獻也突出了藥物誘導的腎小球損傷的可能性。藥物對內皮細胞的損害主要產生血栓性微血管病(TMA)[24]。抗血管生成藥物（AADs）是干擾腎臟中VEGF相關血管生成的正常管理作用和組織修復。血管內皮細胞與腎小球內皮細胞的在維持過濾單元和功能起重要作用。VEGF表達的進行性抑制與腎小球內皮細胞增生，腎小球動脈瘤變化，腎小球膜分解和全發TMA相關。有些化療藥物也會損傷內皮細胞，像絲裂霉素、吉西他濱等。吉西他濱會致使內皮細胞完整性破壞[25]，它是可能通過vWF多聚體和纖溶酶原激活物抑制劑的釋放，來減少前列環素和組織纖溶酶原激活物的合成，并暴露有利于血小板粘附的裸露的內皮表面，最后導致腎微血管系統中的纖維蛋白和血小板沉積。抗血小板藥物可直接誘導內皮細胞損傷，增強超大vWF的釋放[26]。另外還有奎寧對于腎小球內皮細胞也有一定的損害[27]。奎寧通過依賴性IgG抗體結合血小板、白細胞和內皮細胞，誘導內皮細胞損傷和血小板活化，最終發展成為TMA。除上述講的藥物外，還有一些藥物如干擾素臨床上出現的病例也會導致TMA。但其有關損傷內皮細胞機制的證據不足，尚待證明。

6 與足細胞的相互作用

足細胞與內皮細胞在腎小球的濾過屏障中都起著非常重要的作用。它們擁有許多共同的信號途徑，和許多細胞因子共同參與足細胞與內皮細胞的相互作用。內皮細胞的發育成熟有賴于足細胞分泌的VEGF-A的刺激，因此足細胞分化障礙，功能受損，無法發育正常的腎小球內皮細胞。近年來研究證實，一般較為成熟的內皮細胞靠近VEGF-A表達較高的足細胞，足細胞的VEGF-A基因表達量越少，就會導致內皮細胞缺陷和病理過程越嚴重[28]，相反，特異性的VEGF過渡表達，則會使腎小球簇塌陷以及內皮細胞分化減弱[29]。內皮細胞的損傷與足細胞有密切的相關性。足細胞損傷后導致的Angpt-l和Angpt-2表達增高，可能促進了內皮細胞的凋亡。同時，早期糖尿病發生腎損害會受損足細胞，導致VEGF表達增高從而引起大量的內皮細胞增殖并造成微動脈瘤的形成和毛細血管表面區域增加[30]。這些研究表明足細胞與內皮細胞在結構上和功能上相互支持相互依賴，因此足細胞的狀態同樣是影響內皮細胞受損的因素之一。

7 結語

綜上所述，腎小球內皮細胞的受損是由許多生長因子、多條信號通路和多種代謝因子共同參與的復雜過程。腎小球內皮細胞作為濾過屏障結構的橋頭堡，直接接觸血液循環，對于腎臟疾病密切相關。因此研究腎小球內皮細胞受損的機制不僅對CKD發病機制的探究具有重要意義，而且有助于對于慢性腎臟病的治療提供新的理論依據。