足細胞上皮間質轉分化研究

崔方強

摘要：足細胞是腎小球濾過膜的重要組成部分，在維持腎小球正常濾過功能方面起著至關重要的作用。足細胞上皮間質轉分化（EMT）是多種慢性腎臟疾病蛋白尿產生及疾病進展的重要病理機制。減輕足細胞EMT已經成為慢性腎臟疾病防治研究的熱點。基于此，本文主要就足細胞的生理特點、EMT病理過程及相關信號通路作一綜述。

關鍵詞：足細胞;上皮間質轉分化;信號通路;慢性腎臟病

中圖分類號：R692 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.22.008

文章編號：1006-1959（2019）22-0021-03

Epithelial Transdifferentiation of Podocytes

CUI Fang-qiang

（Department of Nephrology，Beijing Traditional Chinese Medicine Hospital，Capital Medical University，Beijing 100010，China）

Abstract：Podocytes are an important component of glomerular filtration membrane and play a vital role in maintaining normal glomerular filtration function. Epithelial mesenchymal transition （EMT） of podocytes is an important pathological mechanism for proteinuria production and disease progression in a variety of chronic kidney diseases. Reducing podocyte EMT has become a hot spot in the prevention and treatment of chronic kidney disease. Based on this， this paper reviews the physiological characteristics of podocytes， pathological processes of EMT and related signaling pathways.

Key words：Podocytes;Epithelial-mesenchymal transition;Signaling pathway;Chronic kidney disease

腎小球濾過膜由內皮細胞、基底膜和足細胞組成，其中足細胞是最為重要的組成部分，在維持腎小球正常的濾過功能方面起著至關重要的作用[1]。足細胞是一種上皮細胞，具有獨特的結構和功能[2，3]。當足細胞受到TGF-β、高糖、阿霉素等損傷性刺激后，會導致其向間充質細胞轉化，啟動足細胞EMT過程[4-6]。研究證實[7]，足細胞EMT是導致慢性腎臟疾病蛋白尿產生及疾病進展重要的病理機制。減輕足細胞EMT可以有效的延緩慢性腎臟病的進展，探討足細胞EMT的病理過程及相關信號通路對于慢性腎臟病的防治顯得至關重要。基于此，本文主要綜述足細胞的生理功能、足細胞EMT病理過程及相關信號通路，旨在為臨床防治慢性腎臟病提供參考。

1足細胞形態特點及生理功能

足細胞又稱為腎小球上皮細胞，是一種終末分化期細胞，位于基底膜的外側，是腎小球濾過膜的重要組成部分，其具有特殊的細胞形態及獨特的生理功能。足細胞由細胞體、主突及足突組成，細胞體游離于基底膜外側，并依靠足細胞足突與基底膜連接。足突是足細胞最為重要的功能結構，相鄰足細胞足突在基底膜上交叉，中間形成直徑約為40 nm的孔徑，稱為裂孔，裂孔上分布著裂孔隔膜[8，9]。裂孔隔膜是由足細胞裂孔隔膜相關蛋白如Nephrin、podocin、CD2-AP、P-cadherin等多種蛋白分子相互交叉組成的特殊拉鏈狀結構，在維持腎小球正常濾過功能方面起著重要的作用。足細胞主要的生理功能是維持腎小球濾過膜的完整性，防止蛋白質分子漏出。足細胞還可以抵抗腎小球毛細血管腔內的流體靜水壓，維持腎小球毛細血管的正常的空間結構。此外足細胞合成并分泌腎小球基底膜的組成成分及其降解酶，以維持基底膜正常結構。Donblier S等[10]研究發現，DN早期即存在Nephrin表達異常及重新分布，后期腎小球Nephrin蛋白表達明顯下調，并伴隨著尿蛋白的增加。總之，足細胞特殊細胞形態的破壞及生理功能損傷會直接導致蛋白尿的產生及疾病的進展，是多種慢性腎臟疾病重要的病理機制。

2足細胞上皮間質轉分化病理過程

上皮間質轉分化是指極化的上皮細胞受到損傷性刺激后，逐漸失去其上皮細胞表型，而又獲得間充質細胞表型的一個病理過程。足細胞作為一種腎小球上皮細胞，在受到TGF-β、高糖、阿霉素等損傷性刺激后同樣會啟動EMT的病理過程[4-6]。研究發現，體外培養的足細胞在受到TGF-β損傷性刺激后，首先會導致EMT調節因子snail和slug的表達上調，進而引起足細胞上皮樣標志蛋白P-cadherin轉變為N-cadherin蛋白，并伴隨著α-SMA蛋白表達上調。足細胞EMT的病理過程主要表現為形態學及相關蛋白表達的異常。Jin J等[11]發現，足細胞EMT過程中首先會發生一系列形態學變化：生理情況下，足細胞是一種特殊的紡錘形形態;但足細胞EMT會導致細胞極性消失、細胞骨架重構以及細胞間連接破壞。上述改變最終會引起足細胞足突融合，裂孔隔膜消失，紡錘形的細胞形態破壞，轉變為鵝卵石形狀。另外，正常條件下足細胞會表達特定的功能蛋白，以維持其正常的結構和功能，而足細胞EMT時其功能蛋白nephrin、ZO-1 WT-1、synaptopodin等表達下調，desmin、FSP-1、MMP-9、fibronectin、collagenⅠ等蛋白表達上調[12，13]。足細胞EMT會引起腎小球正常的濾過功能破壞，導致蛋白尿的產生。損傷性刺激在誘導足細胞EMT后會進一步導致足細胞凋亡。Fuchshofer R等[14]發現局灶節段性腎小球硬化癥中足細胞發生EMT，認為足細胞EMT在本病蛋白尿產生及疾病進展中起著至關重要的作用。Perysinaki GS等[15]研究證實狼瘡性腎炎患者足細胞nephrin、podocine蛋白表達下調，足細胞α-SMA的表達上調，表明足細胞發生EMT，并且足細胞EMT是患者蛋白尿及腎功能惡化的重要病理機制。

3足細胞上皮間質轉分化相關信號通路

介導足細胞EMT的主要有TGF-β、ILK及Wnt/β-catenin三條信號通路。但在不同疾病，損傷刺激不同，其介導的主要信號通路也不同。如高糖主要是激活TGF-β信號通路，進而介導足細胞EMT;而阿霉素則是主要通過ILK通路而啟動足細胞EMT過程。本文主要分析TGF-β、ILK及Wnt/β-catenin三條信號通路。

3.1 TGF-β信號通路 ?TGF-β是介導足細胞上皮間質轉分化的重要的細胞因子。研究發現，TGF-β呈劑量和時間依賴性的促進足細胞EMT過程[16]。TGF-β介導足細胞EMT機制十分復雜，可以通過TGF-β/smad及非TGF-β/smad信號通路來實現。在TGF-β/smad信號通路中，胞漿蛋白Smads是TGF-β信號通路重要的下游分子蛋白，Smads家族包括多個家族成員，主要分為受體調節型（R-Smads）、共同介質型（co-Smads）及抑制型（I-Smads）三種類型。活化的I型TGF-β受體使R-Smads中的Smad2和Smad3分子磷酸化，p-Smad2和Smad3與Smad4分子結合，形成Smad復合物，隨即轉移至核內，調控下游靶基因（如 ILK、PINCH-1 等）的轉錄，進而調控足細胞發生EMT。

此外TGF-β還可以調控很多非TGF-β/smad信號通路，進而介導足細胞EMT。TGF-β與胞膜上的TGFβⅠ型和Ⅱ型受體結合后形成復合物，可以激活TGF-β/Notch通路、TGF-β/Rho-A 通路、TGF-β/JNK 通路、TGF-β/p38 MAPK 通路及TGF-β/ERK通路等[17]。上述信號通路激活后可以引起相關轉錄因子轉移至細胞核，進而調控靶基因轉錄，促進足細胞EMT。李靜等[18]將TGF-β加入體外培養的足細胞，發現足細胞形態發生變化，并且表達間充質細胞標志蛋白，證明TGF-β介導了足細胞EMT。但是TGF-β介導足細胞發生EMT的信號通路很多，其中哪一條是關鍵的信號通路，目前并不清楚，尚需要進一步研究。

3.2 ILK信號通路 ?ILK信號通路同樣是介導足細胞EMT重要的信號通路。當配體與細胞膜上的αβ受體結合后，可以使ILK活化，進一步引起下游分子AKT及GSK-3β磷酸化。磷酸化的AKT及GSK-3β可以抑制β-catenin的磷酸化，從而使的β-catenin在細胞質中處于高濃度狀態。細胞質中的β-catenin會轉移至細胞核，與相關轉錄因子結合，進而引起snail蛋白表達。Snail蛋白是介導足細胞EMT的重要蛋白，可以上調足細胞上皮樣標志蛋白desmin、FSP-1、MMP-9、fibronectin、collagenⅠ等蛋白表達，下調功能蛋白nephrin、ZO-1 WT-1、synaptopodin等表達，介導足細胞EMT。Gil D等[19]發現特異性的激活足細胞ILK信號通路，可導致足細胞發生EMT，證明ILK是足細胞EMT的重要信號通路。

3.3 Wnt/β-catenin信號通路 ?Wnt/β-catenin信號通路同樣與足細胞EMT關系密切[20-22]。在Wnt/β-catenin信號通路中，β-catenin是其核心分子。在正常情況下，β-catenin可以被GSK-3β磷酸化，磷酸化的β-catenin經泛素-蛋白酶體途徑分解，從而使細胞質內的β-catenin維持在低水平[23]。Wnt信號通路激活后，Wnt首先與其受體復合物結合，受體復合物包括低密度脂蛋白受體相關蛋白（LRP）如LRP-5、LRP-6以及卷曲蛋白（FZ）家族。Wnt與受體結合使得散亂蛋白（Dvl）磷酸化激活并轉移到細胞膜，阻斷β-catenin被GSK-3β磷酸化，從而短暫提高胞質內的β-catenin的水平。胞質內的β-catenin通過累積會轉移至細胞核，在核內與T細胞因子/淋巴增強因子（TCF/LEF）結合，并與細胞內的其他因子共同作用解除TCF/LEF的被抑制狀態，特異地啟動、激活下游靶基因的轉錄[24]。Snail是TCF/LEF重要的靶基因，其激活后可以引起足細胞EMT。Dai C等[25]利用轉基因小鼠觀察Wnt/β-連環蛋白信號通路持續激活對腎小球足細胞的影響，結果顯示Wnt/β-連環蛋白信號通路持續激活可以導致小鼠尿蛋白水平升高，同時可以引起足細胞足突融合消失及Nephrin蛋白表達下調。

4總結

足細胞是腎小球濾過膜最為重要的結構，對于維持腎小球正常的濾過功能起著至關重要的作用。足細胞EMT是導致多種腎臟疾病蛋白尿產生及疾病進展的重要病理機制。TGF-β通路、ILK通路和Wnt/β-catenin通路是介導足細胞EMT的關鍵信號通路。通過干預相關信號通路減輕足細胞EMT已經成為多種腎臟疾病重要的潛在靶點。因此對于足細胞EMT的深入研究不僅能夠闡明腎臟疾病的發病機制，同時也會為其臨床防治該病提供新的選擇。但目前不同疾病中介導足細胞EMT的主要信號通路尚未完全闡明，此外并未有特異性針對上述信號通路減輕足細胞EMT的治療藥物或干預措施。因此針對足細胞EMT仍需要大量深入的研究。

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收稿日期：2019-9-11;修回日期：2019-9-23

編輯/成森