足細胞及其標志蛋白在糖尿病腎病診斷價值中的研究進展

［專家介紹］林栩，教授、主任醫師，博士研究生導師，百色市第八批專業技術拔尖人才，省級臨床重點專科學科帶頭人。現任右江民族醫學院附屬醫院黨委書記，兼任中國醫院文化專業委員會副主任委員，中國醫師協會健康傳播工作委員會常委，廣西醫院文化專業委員會主任委員，廣西醫學會內科學分會副主任委員，廣西醫學會腎臟病學分會常委，廣西血液凈化質控中心副主任，百色市腎臟病學分會主任委員，百色市血液凈化質控中心副主任，《右江醫學》雜志主編，《右江民族醫學院學報》編委。從事臨床、教學、科研和醫院管理工作34年，對腎小球疾病基礎與臨床及醫院管理和醫療管理有深入研究，作為廣西第二周期醫院評審的評審專家，參與了10多家醫院評審工作，對醫院評審有豐富經驗。主持國家自然科學基金2項、廣西自然科學基金4項。獲廣西科學技術進步獎三等獎1項，廣西醫藥衛生適宜技術推廣獎二等獎和三等獎各1項，百色市科技創新二等獎1項。已發表學術論文80余篇，其中SCI收錄7篇，中文核心期刊30篇，主編《腎病臨床診治技巧》《現代實用臨床腎病學》《腎臟疾病臨床診治及血液凈化技術》等專著，參與《內科學》（全國普通高等教育臨床醫學專業“5+3”教材）編著。 行醫格言：醫路漫漫，博學成醫，謹慎為醫。

【摘要】 糖尿病腎病（DKD）是我國慢性腎衰竭的主要原因之一，發病機制極其復雜，臨床診斷常用估算腎小球濾過率（eGFR）、尿微量白蛋白、尿素氮、肌酐等指標，但這些指標的變化較腎損害相對滯后，且影響結果的因素較多，特異度和靈敏度并非理想，因此，探索早期診斷糖尿病腎病的相關生物標志物對其防治具有深遠意義。近年來，足細胞及其標志蛋白已成為研究的熱點，有望成為糖尿病腎病早期診斷的標志物。

【關鍵詞】 足細胞；足細胞標志蛋白；B7-1；糖尿病腎病

中圖分類號：R446.1 文獻標志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2024.01.001

Research progress on the diagnostic value of podocytes and their marker proteins in diabetic kidney disease

LAN Menglin LIN Xu YANG Lanyin

【Abstract】 Diabetic kidney disease （DKD） is one of the main causes of chronic renal failure in China， and the pathogenesis is extremely complex. Estimated glomerular filtration rate （eGFR）， urinary microalbumin， urea nitrogen， creatinine and other indicators are usually used in clinical diagnosis， but the changes in these indicators are relatively delayed compared to renal damage， and there are many factors that affect the results， so specificity and sensitivity are not ideal. Therefore， exploring biomarkers related to early diagnosis of diabetic kidney disease has far-reaching significance for its prevention and treatment. In recent years， podocytes and their marker proteins have become the focus of research， and are expected to become markers for the early diagnosis of DKD.

【Keywords】 podocytes; podocalyxin; B7-1; diabetic kidney disease （DKD）

近年來，隨著生活的改善，糖尿病患病率急速上升，成為三大慢性疾病之一。我國的糖尿病患者占全世界總人數的 2.6%～9.7%［1］，隨著糖尿病病情的發展，若不及時處理，其中 6.5%～42.0%可繼發腎臟疾病，即糖尿病腎病（diabetic kidney disease，DKD）。DKD是糖尿病常見合并癥，也是導致腎衰的主要因素，當患者病情進展為終末期腎病，治療上以長期腎臟替代治療為主，直接影響了患者的生存壽命及生命質量［2］，DKD的發病機制復雜，由多種因素造成，在機體糖尿病特殊環境下，細胞因子、自身抗體以及免疫細胞等因素互相影響，導致腎損害，影響DKD的進展。目前，DKD的足細胞病變已成為研究的熱點，足細胞相關蛋白的測定，作為DKD足細胞損傷的尿液檢測標志物，為臨床非侵入性診斷DKD患者的足細胞受損提供可能［3］。本文就足細胞以及相關標志蛋白在DKD患者中的診斷價值的研究進行綜述。

1 足細胞及其在DKD中的作用

腎小球內包含三種固有細胞，即內皮細胞、足細胞、系膜細胞，不同因素可造成不同固有細胞的損傷，臨床上可表現為不同病理類型，最常見為足細胞的損害［4］，足細胞也稱終末分化細胞，其作用主要有以下5個方面［5］：①在腎小球內靜水壓降低時保持毛細血管腔的開放；②合成基質；③構成濾過屏障；④抗衡毛細血管靜水壓；⑤清除腎小囊腔內的有害物質。腎病最早期的病理改變主要是足細胞損傷和脫落，DKD患者較長時間處于高糖環境中時［6］，首先發生變化的是腎小球足細胞，最初表現在形態上，如足突間的融合、收縮、體積較正常形態縮小、假性囊腫形成等，最后游離至腎小囊中，隨尿液排出。然后經過一系列的連鎖反應，血管基底膜裸露，破壞腎小囊內靜水壓與毛細血管袢血壓之間的平衡，從而引起大量蛋白的滲漏，最終導致一系列相關結構的病理改變，引起腎小球的病理形成，α3β1整合素是足細胞腎小球基底膜（GBM）的主要黏附分子，主要作用是參與足細胞的正常形態結構的穩定及維持GBM的通透性。高糖狀態下，腎小球足細胞中的α3β1整合素表達減弱，且高糖環境時間越長，該整合素的表達越弱，因此猜測高糖環境時可經過對該整合素的抑制作用致使足細胞一系列的病理改變，從而引起腎小球濾過屏障功能變化，導致疾病發生發展。伴隨著該細胞生物學相關研究的深入，尤其是在發現足細胞表達的一些具有特異性的蛋白分子之后，證實了足細胞損傷在各類原發性以及繼發性腎小球疾病的發生發展中起著重要作用。DKD發生蛋白尿并不斷進展的重要原因是足細胞結構和功能異常［7］，足細胞供能的主要方式是糖酵解，糖酵解主要在線粒體中，而線粒體保持穩態對于足細胞正常發揮生物學功能作用非常重要。糖尿病時足細胞胰島素敏感性下降，線粒體功能障礙進而使足細胞能量利用障礙，導致足細胞損傷，而AMP激活的蛋白激酶（AMPK）／沉默信息調節因子1（SIRT1）／過氧化物酶體增殖物激活受體^y（PPAR．1）共激活因子let（PGC-let）通路是足細胞能量代謝的重要調節因素，此通路可維持線粒體穩態并抑制氧化應激，對糖尿病足細胞起到保護作用，因此，足細胞損傷與DKD發病密切相關。

2 足細胞標志蛋白在DKD中的作用及診斷價值

2.1 B7-1在DKD中的作用及診斷價值

足細胞損傷和由此產生的白蛋白尿是糖尿病腎病的標志［8］，B7-1 在多種腎小球疾病足細胞中均有不同程度的表達［9］，B7-1 即CD80，是B7-1家族中重要協同刺激分子之一，它具有多種作用，其中最主要的是免疫調節作用，在病理狀態下，足細胞中B7-1表達上調，促進裂孔隔膜蛋白分子重新分布以及足突融合，導致蛋白尿的發生，且研究發現［10］，當阻斷B7-1表達的信號通路時，腎病蛋白尿的發生減少，顯示蛋白尿的產生與B7-1密不可分，足細胞在許多以蛋白尿為主要表現的腎小球疾病中起到非常關鍵的作用，且B7-1可比較靈敏地反映足細胞損傷程度。免疫相關分子B7-1/CD80是DKD足細胞損傷的關鍵因素，在體外高糖環境下足細胞中B7-1的磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）依賴性上調，而B7-1的異位表達誘導了足細胞凋亡，細胞骨架也進一步被破壞，B7-1抑制劑CTLA4可減少并且逆轉B7-1對足細胞的損害，降低破壞細胞骨架的可能［11］，在兩個糖尿病性腎病的鼠模型中，體內也誘導了B7-1的足細胞表達，在這些模型中，CTLA4-Ig的治療減少了尿白蛋白排泄，并且腎臟病理也得到改善［12］。綜上，這些結果確定了抑制B7-1是預防或治療DKD的潛在策略，故檢測尿液中足細胞脫落的情況對診斷早期DKD具有一定的價值。

2.2 足糖萼蛋白在DKD中的作用及診斷價值

足糖萼蛋白（podocalyxin）存在于足細胞頂膜區，是和CD34以及內聚糖相對密切相關的一類相關蛋白［13］，因具有負電荷構成GBM的電荷屏障，在腎臟的發育過程中，是維持足細胞形態的重要因素，也是足細胞形成濾過屏障的關鍵因素［14］。Podocalyxin與另外的相關蛋白在足細胞表面形成陰離子外衣，并通過電荷的相斥作用使足突相互分開，維持足細胞裂孔的開放，從而維持腎小球的基本功能。使用ELISA法進行實驗［15］，結果顯示DKD組24 h尿液podocalyxin 水平高于健康組、單純DM組以及其他腎病組，差異有統計學意義，認為DKD患者尿液細胞外囊泡中podocalyxin 水平明顯升高，可以作為非侵入性方法檢測DKD的潛在標志物，具有重要的臨床意義。DKD患者尿液及腎臟中podocalyxin蛋白的檢測有助于判斷糖尿病病情及預后，糖化血紅蛋白的升高與podocalyxin損傷密不可分，而podocalyxin 的損傷與患者腎小球濾過率下降、尿蛋白增多顯著關聯［16］。臨床上還有用PCR、免疫比濁法等方法分別測定DM及DKD患者尿液podocalyxin［17］， 結果認為該指標在疾病早期就已經有明顯變化，可以作為診斷、鑒別診斷及早期監測的指標。

2.3 WT1在腎臟病變中的作用及診斷價值

腎母細胞瘤抑制基因1（Wilms'tumorl suppressor gene，WT1）主要位于成熟足細胞核中，是腎臟足細胞成熟的標志物之一，其對維持足細胞正常的功能同樣也起著非常重要的作用［18］。WT1是一種轉錄因子，呈鋅指樣，它定位在第11號染色體短臂1區，該基因包含外顯子10個。WT1表達蛋白具有轉錄功能，其N末端含有脯氨酸和谷氨酸，C末端包含有兩組半胱氨酸和兩組氨酸，他們可組合成一個鋅指樣結構，可以與DNA或RNA相結合，WT1不僅能夠調節轉錄和參與轉錄后水平的調節，而且能阻止細胞凋亡，WT1的表達在腎病發育的多階段，足夠量的WT1表達不僅在腎臟發育中起必不可少的作用，且在維持腎臟發育成熟后的一系列功能也至關重要［19］，另外，WT1能與 nephrin的啟動子結合，并能將其激活，起到調節nephrin 表達變化的作用，而nephrin的表達情況影響著腎小球濾過屏障結構及功能，故目前認為 WT1 是足細胞功能的關鍵因素，但是目前關于DKD患者中的WT1的表達情況報道較少。長時間的高血糖癥可通過調控作用，對糖尿病患者的足細胞造成持續損害，從而導致足細胞損失，DKD患者的尿液中存在明顯的外泌體WT1排泄，在此過程中，觀察到大量尿液外泌體 WT1mRNA，并與估算腎小球濾過率（eGFR） 的未來下降有關［20］。因此，目前認為，泌尿外泌體是由足細胞釋放的微泡，其中含有起源細胞的信息，足細胞來源的信號轉導因子（PDSTF）是評估足細胞損傷的較好候選者，DKD患者尿液外泌體PDSTF的分布與其他患者不同，在尿液外泌體的PDSTF中，WT1mRNA水平反映了患者的糖尿病腎小球受損程度，可用于預測DKD患者未來幾年eGFR的下降。

2.4 Nephrin在DKD中的作用及診斷價值

裂孔膜是腎小球濾過屏障的重要結構，由 nephrin、 podocin、CD2AP、FAT 及 p-cadherin 等被稱為 “足細胞相關分子”的多種蛋白質組成，nephrin是最早發現的裂孔膜蛋白之一［21］，在各類腎病的實驗對象模型中，尿nephrin及其mＲNA的檢出要早于尿清蛋白，并與尿清蛋白呈正相關，可作為腎小球疾病早期診斷的依據之一。在DKD方面也有相關研究發現［22］，胰島素信號與胰島素受體結合，通過絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、PI3K途徑重組足細胞的肌動蛋白細胞骨架，對維持腎小球濾過屏障的完整性具有至關重要的作用，足細胞胰島素信號缺失會導致DKD特征性病變，因此，胰島素抵抗是DKD的重要起始因子，而當處于高糖狀態下時，此蛋白的表達強弱和分布即使變化微小，但Tyr磷酸化的蛋白銳減，IECs凋亡明顯上升，此凋亡機制最后可導致足細胞的病理改變，促進腎小球疾病的發生發展。ALTER等研究顯示［23］，實驗組給予STZ以誘發糖尿病，對照組給予枸櫞酸緩沖劑，18周后收集血、尿標本，實驗組尿" nephrin的排泄顯著升高，且尿" nephrin出現在尿清蛋白之前，因此，認為尿" nephrin 的測定為腎小球疾病的早期診斷提供了可能。柳迎昭等［24］對糖尿病大鼠尿 nephrin檢測發現，在糖尿病早期，nephrin 即可從尿中排泄，因此作者認為尿" nephrin可作為DKD的早期診斷指標之一，尿 nephrin檢測有助于判斷DKD的病程進展。因此，尿" nephrin的檢測對于腎小球疾病的早期診治具有非常深遠的價值，可以作為非腎活檢診斷疾病的一項重要生物學指標。

2.5 Podocin在DKD中的作用及診斷價值

Podocin是stomatin 蛋白家族的跨膜蛋白，其相關基因 NPHS2位于染色體1q25～32，含有8個外顯子，其編碼的podocin蛋白定位于SD插入足突膜的部位，呈發夾樣結構插入細胞膜折疊處，體內外研究證實，podocin與足突膜脂筏相連，發揮支架作用，其羧基末端與 nephrin羧基末端及CD2AP相互構成蛋白復合體，促進SD與足突細胞骨架相連，podocin可顯著提升nephrin誘導的信號轉導效率。在DKD方面，ZENG等［25］通過研究DKD實驗組的尿液和腎活檢中podocin的水平表達發現，DKD早期尿液中podocin的水平升高，而腎活檢中podocin蛋白的水平明顯下降，因此認為，podocin水平的變化對于DKD的非侵入性診斷具有重要的臨床意義。

2.6 CD2AP在DKD中的作用及診斷價值

CD2相關蛋白是與蛋白尿發生密切相關的SD分子，是足細胞裂孔隔膜中一類關鍵的蛋白質，定位于染色體6p12，由多個氨基酸組成，其N端有3個連續的SH3結構域，可與許多信號傳導相互作用［26］；C端有1個螺旋結構域和肌動蛋白細胞骨架的結合位點，這樣的分子結構特點表明它對細胞骨架具有調節作用。先天缺乏此蛋白的小鼠可檢測出大量的蛋白尿，其腎組織發現有足突的交融和消失，從而導致小鼠腎功能損害，大量蛋白尿漏出，表明CD2AP在蛋白尿的發生中起關鍵作用［27］。目前認為CD2AP在腎臟中的作用如下：①參與細胞免疫；②穩定足細胞骨架結構；③維持裂孔隔膜正常濾過；④參與信號傳導。目前對于CD2AP在DKD中的研究較少，后續可有望從CD2AP角度研究更多與DKD相關的作用及影響。

3 小結與展望

針對DKD的診斷和治療仍缺乏針對性及靶向性，避免不了部分患者病情不斷惡化，逐漸發展為終末期腎病，最后進入腎臟替代治療階段。本文從足細胞及相關蛋白podocalyxin、WT1、nephrin、podocin、CD2AP水平上梳理DKD的發病機制，然而目前對B7-1與DKD之間的聯系研究甚少，若能從研究中得到尿足細胞B7-1聯合其他標志蛋白的檢測能較傳統檢測方法更早診斷糖尿病患者的腎功能損害，提前進行干預，并能以此為開發無創精確的診斷方法、靶向藥研制及療效評估提供新的思路，將能提高患者的生存率、改善患者生活質量。

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（收稿日期：2023-07-15 修回日期：2023-09-22）

（編輯：梁明佩）

基金項目：國家自然科學基金（81860131，82060133）；廣西自然科學基金（2019GXNSFAA245004）

第一作者簡介：藍夢麟，女，醫學學士，在讀碩士研究生，研究方向：足細胞損傷與修復。E-mail：949712321@qq.com

通信作者：林栩。E-mail：linyyfyy@163.com

［本文引用格式］藍夢麟，林栩，楊嵐茵.足細胞及其標志蛋白在糖尿病腎病診斷價值中的研究進展［J］.右江醫學，2024，52（1）：1-5.