局灶節(jié)段性腎小球硬化形成機制及其在IgA腎病中的作用

陳振杰，李 超，李 航，李學旺

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院腎內(nèi)科，北京 100730

局灶節(jié)段性腎小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis，F(xiàn)SGS)以節(jié)段性基質增多伴毛細血管管腔堵塞為主要病理特點，既可以單獨出現(xiàn)也可以與其他病理改變同時出現(xiàn)。目前認為FSGS屬于一種病理改變，而不是一種獨立的疾病[1]，F(xiàn)SGS病因主要包括原發(fā)性、繼發(fā)性及遺傳性3大類。繼發(fā)及原發(fā)性FSGS的鑒別對于治療方案及判斷預后均十分重要，但是由于光鏡下不特異，因此僅憑光鏡及免疫熒光結果并不能有效區(qū)分原發(fā)及繼發(fā)性FSGS。Zand等[1]總結二者的主要鑒別要點：(1)起病急慢程度：相對而言，原發(fā)性FSGS起病多在較短的時間內(nèi)出現(xiàn)腎病綜合征的臨床表現(xiàn)，而繼發(fā)性FSGS蛋白尿多為慢性病程；(2)血漿白蛋白水平，前者多為35 g/L以下，而后者多在35 g/L以上；(3)24 h尿蛋白，前者一般大于3.5 g，后者24 h尿蛋白變化較大，偶爾也會大于3.5 g；(4)電鏡下前者彌漫足突融合，融合程度一般大于80%，后者表現(xiàn)為節(jié)段足突融合，融合程度一般小于50%。原發(fā)性FSGS主要因足細胞損傷導致，其可發(fā)生在任何年齡，占兒童腎病綜合征的7%～20%，在成人中比例更高[2]，美國終末期腎病患者中約4%的患者是因原發(fā)性FSGS導致的[3]。2004年D’Agati等[4]提出FSGS“哥倫比亞”病理分型：塌陷型、頂端型、門部型、細胞型、非特異型5種類型，并發(fā)現(xiàn)塌陷型的FSGS預后最差，頂端型的預后最佳。繼發(fā)性FSGS作為一種病理改變可以因遺傳性因素、血流動力學、藥物、感染等多種因素產(chǎn)生[5]，IgA腎病是常見的導致腎小球繼發(fā)性FSGS樣改變的原因，既往Lee氏分型及Hass等病理分型標準都將節(jié)段硬化作為重要的病理指標[6- 7]；EI Karoui等[8]的研究表明在IgA腎病中存在節(jié)段性硬化的患者預后遠遠差于不伴節(jié)段性硬化的患者；Weber等[9]指出節(jié)段性腎小球硬化對于IgA腎病的不良預后作用在輕癥IgA腎病患者中同樣存在。2009年國際IgA腎病協(xié)作組及腎臟病協(xié)會提出IgA腎病牛津分型[10]，指出節(jié)段性腎小球硬化是疾病預后的獨立預測因子，Meta分析顯示牛津衍生隊列、北美牛津驗證隊列以及VALIGA 研究、中國多中心隊列研究表明FSGS在IgA腎病中的比例可占到50%～83%[11- 13]，且驗證了節(jié)段性腎小球硬化對于長期預后的不良作用，可以作為IgA腎病早期預后的指標。

FSGS形成機制

足細胞損傷在繼發(fā)性FSGS中的作用足細胞參與構成腎小球濾過屏障，其胞體分出許多足突，相鄰足突間的裂孔及其表面覆蓋的裂孔隔膜共同參與腎小球濾過屏障的構成。作為終末分化細胞，足細胞損傷脫落后無法再次增殖。當足細胞受損出現(xiàn)足突彌漫融合或脫落形成節(jié)段硬化，就導致FSGS的形成，因此原發(fā)性FSGS經(jīng)常被一起稱作“足細胞病”，足細胞損傷不僅在原發(fā)性FSGS形成中發(fā)揮關鍵作用，在繼發(fā)性FSGS中同樣起到關鍵的作用[14]。足細胞脫落小于20%時，殘存足細胞尚可以代償肥大；當脫落20%～40%時，基底膜裸露，同時因缺乏足細胞對于毛細血管袢的張力影響，裸露的基底膜在囊內(nèi)高壓的情況下更容易黏連到鮑曼氏囊壁形成球囊黏連；當足細胞脫落比例大于40%時，超出殘存足細胞的代償能力，基底膜與鮑曼氏囊黏連，同時滲出的血漿蛋白及基質蛋白形成，最終腎臟逐漸出現(xiàn)腎小球硬化[15- 18]。足細胞受損后出現(xiàn)的足細胞凋亡、壞死、分化增殖障礙或脫落是常見的導致腎小球足細胞脫落的原因，而且即使初始損傷因素消除，業(yè)已造成損傷的足細胞會導致殘存足細胞進一步受損脫落[19]。

循環(huán)滲透因子在FSGS中發(fā)揮重要的作用，可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體(soluble urokinase plasminogen activator receptor，suPAR)起初被學者認為是原發(fā)性FSGS的致病特異性指標，移植前血清中高suPAR水平可增加FSGS復發(fā)風險[20]，Savin等[21]提出滲透因子可能與糖類和足細胞上的“糖-蛋白復合物”相互作用相關，半乳糖對于FSGS中相對分子質量小于30 000的蛋白具有高親和性，而這些蛋白也是導致滲透分數(shù)高的主要因素。Wei等[20]認為足細胞尿激酶型受體表達上調會導致足細胞足突融合及肌動蛋白骨架蛋白重組；但是近期的臨床研究表明該受體對于特發(fā)性FSGS并非特異[22- 24]，動物試驗也證明suPAR無法誘導蛋白尿的出現(xiàn)[25]。但是因為移植腎FSGS的高復發(fā)率(兒童可以達到50%，成人有25%～30%)[26]，因此雖然suPAR不是特發(fā)性FSGS特異的滲透指標，但是FSGS中還存在未明確的滲透因子作用于足細胞[27]，有待于日后進一步研究。

足細胞與腎小球其余固有細胞的相互作用

腎小球壁層上皮細胞在FSGS中的作用:因各種原因導致足細胞損傷脫落后，雖然殘余的足細胞具有代償性肥大及移動能力，但是這種代償性的作用不能完全覆蓋基底膜上足細胞已脫落的區(qū)域，裸露的基底膜與鮑曼氏囊壁黏連導致FSGS的發(fā)生[28]。作為終末分化細胞，殘存足細胞無法移行增殖[29]，但是腎小球對于足細胞損傷脫落還有一種代償機制，即壁層上皮細胞再分化為足細胞，細胞示蹤技術表明，這種再分化現(xiàn)象產(chǎn)生的足細胞可以不表達足細胞標志(即“功能性足細胞”)[30]，有動物試驗證實，這種分化現(xiàn)象只存在于白喉毒素注射的小鼠或者處于生長期的小鼠[30]，而在高齡小鼠或腎單位減少等血流動力學因素時，足細胞不會出現(xiàn)壁層上皮細胞再分化為足細胞的現(xiàn)象，只觀察到單純的足細胞肥大；同時有學者認為繼發(fā)性因素對足細胞損傷的時間、程度以及速度或許決定壁層上皮細胞能否在足細胞脫落后分化成為足細胞[30- 32]。另外,足細胞缺失后CoRL細胞從球旁器移行到腎小球內(nèi)，并在腎小球臟層上皮表達足細胞標志及發(fā)揮足細胞功能[33- 34]，這種CoRL細胞的足細胞替代機制在老年腎臟上一樣可以發(fā)生[35]。

足細胞與內(nèi)皮細胞相互作用在FSGS形成中的作用:足細胞分泌的血管內(nèi)皮生長因子對維持內(nèi)皮細胞功能正常十分重要[36- 37]，同時足細胞還可以分泌內(nèi)皮素- 1及血管生成素以保持內(nèi)皮功能正常[38]。內(nèi)皮細胞損傷及內(nèi)皮細胞表層的多糖-蛋白復合物異常會導致內(nèi)皮細胞信號傳導異常，進而影響足細胞功能[39]。有報道應用BRAF抑制劑達拉菲尼及曲美替尼治療黑色素瘤后出現(xiàn)腎病綜合征，腎穿刺除提示內(nèi)皮下內(nèi)疏松層增寬及細胞碎片沉積外，還發(fā)現(xiàn)明顯的足細胞肥大，當停用這兩種抗藥物后重復腎活檢提示內(nèi)皮細胞基本恢復正常，伴足細胞結構正常。研究顯示這種足細胞結構異常與BRAF信號被抑制后導致下游ERK激酶活化受限，血管內(nèi)皮生長因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)生成減少、內(nèi)皮功能受損，繼發(fā)出現(xiàn)足細胞損傷[40]。內(nèi)皮細胞與足細胞交互作用的另外一個例子就是西地那非對于腎臟的保護作用[41]，既往多認為可能與其促進一氧化氮合成增加、保護血管內(nèi)皮及腎小球血管袢的完整性相關。最近研究證實，西地那非可以通過活化過氧化物酶體增殖物激活受體抑制瞬時受體電位陽離子通道蛋白6通道以保護足細胞，促進足細胞與內(nèi)皮、毛細血管間形成良性局部血流微環(huán)境以保護腎臟[42]。

目前認為血流動力學造成的剪切力異常導致足細胞脫落是慢性腎臟病進展的重要機制[43]，異常的血流剪切力不僅可以造成內(nèi)皮細胞損傷，還可通過Krüppel樣因子- 2信號通路間接損傷足細胞[44]；在糖尿病腎病中內(nèi)皮細胞損傷可以繼發(fā)出現(xiàn)足細胞損傷，而足細胞損傷進一步損傷內(nèi)皮細胞形成惡性循環(huán)[38]，此外，內(nèi)皮細胞損傷也可以通過內(nèi)皮素- 1/內(nèi)皮素A受體導致足細胞損傷，Buelli等[45]發(fā)現(xiàn)西他生坦(內(nèi)皮素A受體抑制劑)可減輕阿霉素誘導的FSGS小鼠模型的足細胞分化標志、信號傳導及表型。Hakroush等[46]發(fā)現(xiàn)在阿霉素誘導的FSGS小鼠模型中，當足細胞出現(xiàn)快速脫落后，壁層上皮細胞“臟層化”后并不能像正常足細胞那樣表達VEGF，反而高表達低氧誘導因子- 1，從而缺乏維持血管袢內(nèi)皮細胞代謝所需要的VEGF，而誘導的低氧應激環(huán)境導致節(jié)段硬化的發(fā)生，該觀點在單純糖尿病腎病、糖尿病腎病合并繼發(fā)FSGS及糖尿病腎病伴塌陷型腎小球病的免疫組織化學的研究也得到了證實。Buob等[47]最近的研究證實“足細胞-內(nèi)皮細胞交互作用”機制的存在，發(fā)現(xiàn)在53例腎活檢證實的血栓性微血管病患者中，33例出現(xiàn)FSGS改變，既往認為可能與血栓性微血管病慢性化導致血流動力學改變有關，但是該研究發(fā)現(xiàn)58%的FSGS為塌陷型，單純用血流動力學無法解釋，這提示內(nèi)皮細胞損傷及“內(nèi)皮細胞足細胞交互”作用可能在該類型FSGS中發(fā)揮重要作用。

足細胞與系膜細胞：足細胞分泌的VEGF對于系膜細胞生存及分化發(fā)揮重要作用[36]，系膜細胞也是足細胞功能維持的重要影響因素。Kriz等[48]通過動物實驗證明系膜細胞損傷可以導致節(jié)段硬化的出現(xiàn)，失去系膜細胞的支持，足細胞可在有限的時間內(nèi)代償性維持腎小球基底膜結構及功能正常，但是長時間失去系膜細胞的支持，腎小球會“疝入”近曲小管導致足細胞損傷及頂端型FSGS的改變；Coppo等[49]發(fā)現(xiàn)系膜細胞還可以通過分泌血小板活化因子介導足細胞nephrin蛋白的丟失。

FSGS在IgA腎病發(fā)生發(fā)展中的作用

Cook[50]認為有以下3種機制IgA腎病節(jié)段硬化：炎癥后瘢痕形成；腎單位減少后繼發(fā)的血流動力學改變；系膜細胞分泌的物質或糖基化缺陷的IgA直接導致足細胞損傷；系膜細胞與足細胞的交互作用在IgA腎病繼發(fā)性FSGS的形成中發(fā)揮重要作用。Bellur等[51]近期認為IgA腎病中FSGS的形成有血流動力學改變及足細胞損傷(足細胞病)兩種機制。

針對IgA介導足細胞損傷的機制，近期有學者進行了較為深入的研究。Lai等[52- 53]提取IgA腎病患者的血清提取糖基化缺陷的多聚IgA1(galactose-deficient polymeric IgA1，Gd-pIgA1)，發(fā)現(xiàn)將IgA腎病患者的Gd-pIgA1與足細胞共孵育并不能導致足細胞釋放生長因子或細胞因子，足細胞也不能表達IgA受體；當系膜細胞與Gd-pIgA1共孵育48 h制備成培養(yǎng)液后，觀察腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)基線分泌水平；進而將此培養(yǎng)液再與足細胞共孵育發(fā)現(xiàn)足細胞源性TNF-α表達較基線增加17倍，該研究組同時還發(fā)現(xiàn)IgA腎病患者的“系膜細胞與Gd-pIgA1共孵育培養(yǎng)液”可通過系膜細胞分泌的TNF-α 和轉化生長因子-β下調足細胞podocin 及synaptopodin蛋白表達，而Gd-pIgA1與小管上皮細胞、足細胞、內(nèi)皮細胞共孵育的培養(yǎng)液卻并不能產(chǎn)生類似足細胞去分化作用。

Choi[5]認為2004年FSGS“哥倫比亞”病理分型還不能完全解決臨床病理相關性的問題，仍有必要根據(jù)病因、發(fā)病機制、預后及最優(yōu)治療等問題對FSGS亞組分型進行驗證，Haas和Yousefzadeh[54]對頂端型FSGS的診斷存疑，因為當腎小球數(shù)目大于400個時，都會發(fā)現(xiàn)微小病變腎病患者存在頂端型FSGS樣改變；動物實驗也證實小球毛細血管袢增大擴張，近端小管相對狹窄，毛細血管袢下垂“疝入”腎小管，導致尿極足細胞受損，出現(xiàn)壁層上皮細胞活化增殖及類似頂端型改變[55]。因此越來越多的研究嘗試從病理生理角度去闡釋IgA腎病中FSGS形成的潛在機制。

Hill等[56]對127例IgA腎病伴FSGS進行預后評估，結果顯示IgA腎病患者腎組織光鏡下基本正常的腎小球可以出現(xiàn)4種足細胞標志物(突觸足蛋白、腎小球上皮蛋白-1、nephrin蛋白、VEGF)的局灶缺失，這種現(xiàn)象在有球囊黏連的腎小球(其余光鏡結構基本正常)中尤其明顯，發(fā)現(xiàn)在球囊黏連區(qū)域存在壁層上皮細胞標志配對盒基因PAX2 及細胞角蛋白陽性，該類細胞同時表達增殖細胞標志物增殖細胞核抗原并且通過向內(nèi)生長的方式形成一個既含有足細胞標志物Wilms 腫瘤蛋白1又含有壁層上皮細胞標志物的單層結構，最終膠原成分及細胞基質沉積導致該血管袢硬化；因此認為IgA腎病中存在與原發(fā)性FSGS類似的足細胞病。

2017年IgA腎病國際協(xié)作組對IgA腎病中的繼發(fā)FSGS進行詳細的病理分類[51]，指出足細胞肥大、頂端型FSGS改變都從病理生理機制上反映了足細胞損傷，并且把足細肥大加入新的修正分類中[57]。在納入的137 例存在局灶節(jié)段硬化改變的IgA腎病患者中，足細胞肥大者占38%，玻璃樣變者10%，頂端型改變者7%，存在吸收滴者9%，門部硬化者3%，內(nèi)皮泡沫細胞者2%。該研究發(fā)現(xiàn)存在足細胞肥大或頂端型改變的患者其蛋白尿水平較其他類型者高，且如果不積極治療預后最差，但是對于這部分患者如果給予治療(糖皮質激素及免疫抑制劑)，這兩種類型的患者預后反而最好，因此作者把這兩種病理改變歸為一類，將不存在此類病理改變的患者歸為另一類。該研究結果提示對IgA腎病病理進行FSGS亞組分型對于指導IgA腎病治療和判斷預后具有臨床意義。

另外，該研究也存在需要討論的地方。首先，因為出現(xiàn)頂端型改變的FSGS伴有明顯的系膜及內(nèi)皮細胞增殖，有可能與小球因系膜細胞及內(nèi)皮細胞增殖導致的小球毛細血管袢增大、近端小管相對狹窄、毛細血管袢下垂“疝入”腎小管導致尿極足細胞受損、出現(xiàn)壁層上皮細胞活化增殖有關[55]；足細胞脫落后形成FSGS的動物模型中也存在這種血管袢“疝入”近曲小管起始部的現(xiàn)象[58]；其次，不僅足細胞損傷可以導致足細胞代償肥大，血流動力學也可以導致足細胞明顯肥大。足細胞肥大更多地反映足細胞缺失后的代償性反應[59- 60]。因此，形態(tài)學上的足細胞肥大無法從病理生理機制解釋是因類似原發(fā)性FSGS的足細胞損傷還是因血流動力學的繼發(fā)改變；第三，該研究指出足細胞肥大者蛋白尿水平最高，但因大量蛋白尿可以導致小球足細胞代償性肥大[61]，因此，是否足細胞肥大者蛋白尿水平最高可能是大量蛋白尿導致的病理改變而非足細胞肥大導致的大量蛋白尿出現(xiàn)。因此，這個分型是否能應用于大量蛋白尿患者，有待于進一步研究。

展 望

FSGS病變對于IgA腎病治療及預后的影響已被逐漸認識，2017年IgA腎病國際協(xié)作組和腎臟病理協(xié)會對IgA腎病中的繼發(fā)FSGS亞組分類帶來了新的啟示，但不同F(xiàn)SGS亞類在IgA腎病中的發(fā)病機制以及如何更準確易行地進行IgA腎病病理FSGS形態(tài)學分類以指導臨床、判斷預后，尚需要深入基礎研究及高質量的循證醫(yī)學證據(jù)。