足細胞轉(zhuǎn)分化及其與腎小球疾病的關(guān)系研究進展

劉文佳，曹 靈

（瀘州醫(yī)學(xué)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(nèi)多種損傷形式的靶細胞［1］。研究表明，足細胞轉(zhuǎn)分化（EMT）是足細胞損傷的一個表現(xiàn)形式，也是導(dǎo)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(guān)的腎小球疾病的治療提供更堅實的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)對足細胞EMT與腎小球疾病的關(guān)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(cè)，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(jié)構(gòu)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(biāo)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(guān)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，共同維持足細胞形態(tài)。②裂孔隔膜蛋白復(fù)合體（SD）。目前已經(jīng)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(zhuǎn)運蛋白，黏附并表達于足細胞裂孔隔膜上，調(diào)節(jié)和維持腎小球的結(jié)構(gòu)和濾過功能［3］;CD2相關(guān)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(dǎo)、吞噬等生理活動［4］;Podocin是由細胞內(nèi)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(jié)構(gòu)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(zhì)膜的主要構(gòu)成部分，Podocalyxin通過其分子結(jié)構(gòu)中的唾液酸以及大量硫酸鹽所產(chǎn)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(fù)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(biāo)記分子，如Nephrin、synaptopodin等，轉(zhuǎn)而表達上調(diào)的間充質(zhì)細胞樣表型標(biāo)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(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）等。美國匹茲堡大學(xué)Liu等［9］利用轉(zhuǎn)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(biāo)記分子減少，如 Nephrin、P-cadherin、ZO-1 等，轉(zhuǎn)而表達間充質(zhì)細胞蛋白分子，如Snail、MMP9、結(jié)蛋白（desmin），進而導(dǎo)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(guān)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)途徑在細胞內(nèi)形成一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相互聯(lián)系、相互作用，共同介導(dǎo)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(dǎo)足細胞EMT的主要介質(zhì)，也是誘導(dǎo)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(dǎo)致腎小球硬化［9］。TGF-β 介導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)上皮細胞向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)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(diào)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(zhì)生成增多，這可能與上述TGF-β的非smad依賴性途徑相關(guān)。

2.3.2 ILK信號通路 ILK是一種細胞內(nèi)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，它與胞質(zhì)內(nèi)β1和β3整合素相互作用，調(diào)節(jié)整合素信號傳導(dǎo)。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(nèi)的其他骨架蛋白如α-parvin和PINCH相互作用，維持細胞結(jié)構(gòu)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(dǎo)致細胞內(nèi)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(dǎo)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(guān)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(biāo)志物ZO-1、Nephrin的表達抑制，誘導(dǎo)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(dǎo)EMT的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Snail的產(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)生相關(guān)，靶向抑制ILK信號通路可能成為干預(yù)蛋白尿腎病的有效途徑。

2.3.3 Wnt/β-Catenin信號通路 Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路包括至少3個不同的細胞內(nèi)途徑，分別是Wnt/β-Catenin信號途徑、Wnt/Ca2+途徑和Wnt-PCP途徑，共同調(diào)節(jié)細胞增殖、遷移、分裂、凋亡等生理過程［15］。Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(jīng)過研究小鼠正常腎臟和纖維化腎臟模型發(fā)現(xiàn)，在單側(cè)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(dǎo)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(diào)其裂孔隔膜蛋白Nephrin的表達;若抑制β-Catenin表達，足細胞標(biāo)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(dǎo)β-Catenin表達增加，從而加速足細胞EMT［17］，最終導(dǎo)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(dǎo) EMT 過程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)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(guān)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(diào)控EMT所必需的轉(zhuǎn)錄分子及信號媒介。

3 足細胞EMT與腎臟疾病的關(guān)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?。↖MN）患者進行腎活檢發(fā)現(xiàn)，在IMN早期病程中，足細胞標(biāo)志蛋白Nephrin表達下調(diào)、間充質(zhì)蛋白desmin表達上調(diào)。Samejima等［19］在31例局灶階段性腎小球硬化（FSGS）患者的腎活檢標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)，足細胞Nephrin mRNA表達下調(diào)、FSP-1 mRNA表達上調(diào)。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(biāo)本進行研究發(fā)現(xiàn)，足細胞標(biāo)志蛋白Nephrin、podocin表達下降，間充質(zhì)蛋白α-SMA及desmin表達上調(diào)，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(biāo)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?。―N）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(guān)［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(biāo)本進行免疫熒光標(biāo)記，結(jié)果發(fā)現(xiàn)WT-1、Nephrin表達下降，α-SMA及snail表達上調(diào)，證實DN患者足細胞發(fā)生EMT。HIV相關(guān)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(jīng)過研究證實，HIV感染可導(dǎo)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(jié)

足細胞在腎小球濾過屏障的構(gòu)成中扮演著舉足輕重的角色，體內(nèi)諸多因素都可以引起足細胞損傷，而當(dāng)足細胞受到損傷時，會誘導(dǎo)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(dǎo)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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