中藥保護(hù)足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)減少蛋白尿

王倩 李佳霖 趙婷婷 李平

摘要?足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)是維持足細(xì)胞形態(tài)與功能的重要結(jié)構(gòu)，亦是研究足細(xì)胞損傷和蛋白尿形成的關(guān)鍵機制。中醫(yī)中藥在保護(hù)足細(xì)胞、減少蛋白尿的治療上具有一定的優(yōu)勢。通過文獻(xiàn)回顧，我們發(fā)現(xiàn)中藥可以調(diào)節(jié)足細(xì)胞肌動蛋白骨架及其多種相關(guān)蛋白，進(jìn)而保護(hù)足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)。據(jù)此，本文以中藥對足細(xì)胞肌動蛋白骨架的作用為切入點，分別從瞬時受體電位通道家族、細(xì)胞-基質(zhì)黏附復(fù)合物以及Rho GTP酶家族在內(nèi)的足細(xì)胞肌動蛋白骨架相關(guān)蛋白展開論述，以期為闡明中藥保護(hù)足細(xì)胞機制的研究提供新思路。

關(guān)鍵詞?中藥;足細(xì)胞;肌動蛋白骨架系統(tǒng);蛋白尿

Abstract?The podocyte actin cytoskeleton system is an crucial structure for maintaining the morphology and function of podocytes，and it is also a key mechanism for studying podocyte injury and proteinuria.Chinese medicine has certain advantages in the treatment of protecting podocytes and reducing proteinuria.Through literature review，we found that Chinese medicine can regulate the podocyte actin cytoskeleton and its various related proteins，thereby protecting the podocyte actin cytoskeleton system.Accordingly，this article starts from the effect of Chinese medicine on the podocyte actin cytoskeleton，and discusses the podocyte actin cytoskeleton related proteins including the transient receptor potential channel family，cell-matrix adhesion complex，and Rho GTP family.In order to provide new ideas to clarify the mechanism of Chinese medicine to protect podocytes.

Keywords?Chinese medicine; Podocytes; Actin cytoskeleton system; Proteinuria

中圖分類號：R285.6;R256.5;R255.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.17.005

足細(xì)胞是一種具有高度樹狀分支形態(tài)的腎小球上皮細(xì)胞，是組成腎小球濾過屏障結(jié)構(gòu)與功能的重要部分。足細(xì)胞損傷被認(rèn)為是預(yù)測多種腎臟疾病發(fā)生和發(fā)展的早期特征及治療靶標(biāo)[1]。足細(xì)胞特有的肌動蛋白骨架系統(tǒng)是維持其復(fù)雜形態(tài)和功能的關(guān)鍵[2-3]。包括足突融合、足細(xì)胞丟失等足細(xì)胞損傷表型均與其肌動蛋白骨架的異常重排以及骨架相關(guān)蛋白的異常表達(dá)密切相關(guān)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)的任何損傷均可引起蛋白尿和腎小球疾病。穩(wěn)定足細(xì)胞肌動蛋白骨架具有重要的治療意義[4]。直接靶向足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)成為近年來研究足細(xì)胞損傷機制與治療的熱點[4-5]。目前，用于治療原發(fā)性腎小球疾病的許多免疫抑制劑均被發(fā)現(xiàn)具有干預(yù)足細(xì)胞肌動蛋白骨架失調(diào)的作用，諸如糖皮質(zhì)激素[6]、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑[5]及利妥昔單抗[7]等。盡管這些藥物療效顯著，礙于其不良反應(yīng)較多，臨床應(yīng)用尚有一定局限性。

中醫(yī)理論體系具有悠久的歷史。在我國，中藥已被廣泛應(yīng)用于多種腎臟疾病的治療，并具有效果良好、不良反應(yīng)少的特點。通過回顧有關(guān)中藥和足細(xì)胞損傷的研究，我們發(fā)現(xiàn)中藥可以調(diào)節(jié)足細(xì)胞肌動蛋白骨架及其多種相關(guān)蛋白，進(jìn)而維持足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。這為從足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)的角度更好地闡明中藥治療腎臟病的機制提供了新的途徑。

1?中藥對足細(xì)胞肌動蛋白骨架重排的影響

足細(xì)胞的細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)從胞體、主突逐漸延伸向足突，并附著于腎小球基底膜（Glomerular Basement Membrane，GBM），參與腎小球濾過屏障的形成。足突是足細(xì)胞的主要功能部位。獨特于胞體、主突所富集的微管和中間絲，足突是由處于動態(tài)聚合與切斷過程的肌動蛋白組成[8]。球形肌動蛋白在多種調(diào)節(jié)蛋白的作用下有效聚合組成中央肌動蛋白絲和分支網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，繼而維持足突的復(fù)雜形態(tài)。細(xì)胞-細(xì)胞連接蛋白和細(xì)胞-基質(zhì)黏附蛋白具有調(diào)控肌動蛋白動力學(xué)的作用。裂孔隔膜和黏著斑是調(diào)控足細(xì)胞肌動蛋白骨架動力學(xué)的2個關(guān)鍵“樞紐”，它們所包含的多種蛋白可直接或間接與肌動蛋白應(yīng)力纖維相連接，以維持穩(wěn)定的足細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)來對抗腎小球過濾產(chǎn)生的拉伸力和剪切力[9]。

當(dāng)足細(xì)胞損傷時，肌動蛋白骨架重排使原本高度有序的應(yīng)力纖維變得無序、短而分支，形成平坦的肌動蛋白墊，即足突融合。足突融合是足細(xì)胞損傷的標(biāo)志性特征，其被認(rèn)為是防止足細(xì)胞丟失的保護(hù)機制，可以暫時增加足細(xì)胞對GBM的黏附力[10]。然而，足突融合的廣泛形成可導(dǎo)致足細(xì)胞結(jié)構(gòu)的異常改變、細(xì)胞間裂孔隔膜蛋白的破壞和腎小球濾過屏障的破壞，最終產(chǎn)生蛋白尿[11]。足細(xì)胞丟失是腎小球疾病進(jìn)展的關(guān)鍵特征和重要機制，Wharram等[12]在足細(xì)胞丟失的基因工程大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，超過20%的足細(xì)胞丟失即可引起蛋白尿，并隨著足細(xì)胞從20%～40%的丟失，病情逐漸進(jìn)展到大量蛋白尿和腎小球硬化。足細(xì)胞黏附力下降被認(rèn)為是足細(xì)胞丟失的主要原因[13]。由多種蛋白復(fù)合物組成的黏著斑介導(dǎo)足細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)和外部細(xì)胞之間的雙向力傳遞[14]，為足細(xì)胞黏附于GBM提供了物理和生物學(xué)連接的樞紐作用，影響從細(xì)胞遷移到新陳代謝的各種功能[15]。正常情況下的體內(nèi)足細(xì)胞屬于靜止運動性細(xì)胞[16]，但在體內(nèi)疾病環(huán)境下[17]和體外腎毒性物質(zhì)刺激下的足細(xì)胞[18]均可觀察到遷移表型的增加。研究指出，細(xì)胞前緣的快速振蕩反映了細(xì)胞骨架的不穩(wěn)定性[19-20]。而以上改變均指向黏著斑中多種蛋白的活性異常[19]?？梢姡慵?xì)胞丟失與其肌動蛋白骨架的不穩(wěn)定和黏著斑蛋白的功能異常密切相關(guān)。

中藥對足細(xì)胞肌動蛋白骨架重排具有顯著地改善作用。據(jù)研究報道，氨基核苷嘌呤霉素可引起足細(xì)胞肌動蛋白骨架系統(tǒng)的嚴(yán)重改變，中藥復(fù)方益氣清熱膏則可以有效改善氨基核苷嘌呤霉素引起的肌動蛋白骨架重排，其機制可能與下調(diào)肌動蛋白骨架相關(guān)蛋白有關(guān)[21]。在氨基核苷嘌呤霉素誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷模型中，溫陽活血利水方可以有效改善微絲（肌動蛋白）和中間絲的重構(gòu)，維持足細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[22-23]。經(jīng)右腎切除加鏈脲佐菌素注射的糖尿病大鼠可表現(xiàn)出足細(xì)胞骨架纖維排列紊亂，伴有細(xì)胞結(jié)構(gòu)不清晰、細(xì)胞丟失等，并可檢測出F-actin mRNA的表達(dá)下降。通絡(luò)益腎方可以有效緩解上述足細(xì)胞肌動蛋白骨架重排，且給藥干預(yù)越早，療效越顯著[24]?？傊?，中藥可以通過改善足細(xì)胞肌動蛋白骨架重排有效緩解各種足細(xì)胞損傷，且無明顯不良反應(yīng)。

2?中藥參與足細(xì)胞肌動蛋白骨架相關(guān)蛋白的調(diào)節(jié)

包括足細(xì)胞瞬時受體電位通道（Transient Receptor Potential Canonical Channel，TRPC）家族、細(xì)胞-基質(zhì)黏附復(fù)合物以及Rho GTP酶家族（Rho Guanosine Triphosphatase，Rho GTPase）在內(nèi)的足細(xì)胞肌動蛋白骨架相關(guān)蛋白是時下的研究熱點。

2.1?TRPC家族?TRPC家族是非選擇性陽離子通道?，F(xiàn)已知其中的TRPC1、TRPC3-6均可在足細(xì)胞表達(dá)，調(diào)控其胞內(nèi)鈣離子的濃度[25-27]。隨著2005年首次發(fā)現(xiàn)Trpc6（TRPC6的基因）功能獲得性突變可引起局灶節(jié)段性腎小球硬化（Focal Segmental Glomerulosclerosis，F(xiàn)SGS）以來[28]，TRPC家族在各種腎臟病中的重要性得以日益顯現(xiàn)，尤其是TRPC5和TRPC6。研究表明，TRPC5因能夠介導(dǎo)Rac1激活和Synaptopodin降解，所以被認(rèn)為是參與足細(xì)胞肌動蛋白骨架改變的樞紐結(jié)構(gòu)[29-30]。TRPC5和TRPC6可分別通過調(diào)節(jié)Rac1和Rho A對足細(xì)胞的肌動蛋白動力學(xué)和細(xì)胞運動具有相互拮抗的作用，影響應(yīng)激纖維的改變。然而，此后的研究對TRPC5在足細(xì)胞損傷中的價值相繼提出了質(zhì)疑，包括與既往研究相反的TRPC5功能發(fā)現(xiàn)[31]以及TRPC5的過表達(dá)對足細(xì)胞表型沒有任何影響[32]。過去的研究認(rèn)為[30，33]，TRPC6的激活可以活化Rho A，繼而引起應(yīng)激纖維的增加，并抑制了足細(xì)胞的運動性，但在Trpc6敲除技術(shù)更為完善之后，F(xiàn)armer等[34]的研究發(fā)現(xiàn)Trpc6敲除的足細(xì)胞顯示出更少的運動性、更強的黏附性和增加的肌動蛋白應(yīng)激纖維;而經(jīng)過wt TRPC6重新表達(dá)后，上述表型均可得以緩解。總之，TRPC6的功能異常與足細(xì)胞肌動蛋白骨架的穩(wěn)定性具有復(fù)雜但密切的關(guān)系，其可能通過鈣離子依賴性[35]或非依賴性[34]的方式調(diào)節(jié)足細(xì)胞的肌動蛋白骨架重排、細(xì)胞黏附和遷移能力。中醫(yī)藥在足細(xì)胞TRPC家族部分的研究尚未有深入的報道。

2.2?細(xì)胞-基質(zhì)黏附結(jié)構(gòu)?細(xì)胞-基質(zhì)黏附結(jié)構(gòu)是足細(xì)胞肌動蛋白骨架與GBM之間連接的核心結(jié)構(gòu)，是足細(xì)胞能夠穩(wěn)定附著于GBM上的關(guān)鍵。細(xì)胞-基質(zhì)黏附結(jié)構(gòu)由整聯(lián)蛋白和黏著斑兩大部分組成。整聯(lián)蛋白是多種αβ異二聚體細(xì)胞黏附受體，而黏著斑是將細(xì)胞錨定至細(xì)胞外基質(zhì)的胞質(zhì)蛋白，包括talins蛋白、整聯(lián)蛋白連接激酶、黏著斑激酶等[36]。無論是在動物模型還是人類疾病中的研究均證實了整聯(lián)蛋白和黏著斑在足細(xì)胞黏附力下降、足突融合、足細(xì)胞脫落等足細(xì)胞損傷和蛋白尿形成中的重要性。足細(xì)胞α3β1整聯(lián)蛋白敲除小鼠可表現(xiàn)出嚴(yán)重的足突融合與蛋白尿[37]?？扇苄阅蚣っ甘荏w能夠激活足細(xì)胞αvβ3整聯(lián)蛋白，引起足突融合，并導(dǎo)致蛋白尿性腎臟疾病[38-39]。阿霉素引起的足細(xì)胞損傷可以引起α6β4整聯(lián)蛋白、黏著斑激酶和p38MAPK的磷酸化，并出現(xiàn)肌動蛋白骨架的破壞[40]。足細(xì)胞特異性敲除Tln1（talin1的基因）小鼠可出現(xiàn)嚴(yán)重的足突融合、蛋白尿以及腎損傷;體外研究還可觀察到足細(xì)胞黏附力的下降和肌動蛋白骨架重排[41]。隨著相關(guān)研究的逐漸開展，人們越發(fā)意識到細(xì)胞-基質(zhì)黏附結(jié)構(gòu)在足細(xì)胞骨架完整性和足細(xì)胞損傷中的重要性，亟需更多更深入的探索。尤其是黏著斑中復(fù)雜的多種蛋白，是當(dāng)下研究蛋白尿性腎病公認(rèn)的治療靶標(biāo)[13]。

目前，中藥對足細(xì)胞細(xì)胞-基質(zhì)黏附結(jié)構(gòu)的研究主要集中于α3β1整聯(lián)蛋白。在衣霉素誘導(dǎo)的MPC5足細(xì)胞損傷研究中，黃芪單藥被發(fā)現(xiàn)可以通過逆轉(zhuǎn)衣霉素引起的α3β1整聯(lián)蛋白表達(dá)異常，發(fā)揮其對足細(xì)胞的保護(hù)作用，進(jìn)而減少尿蛋白[42]。KKAy小鼠屬于2型糖尿病模型，周靜鑫等[43-44]發(fā)現(xiàn)，KKAy小鼠的足細(xì)胞存在廣泛的足突融合、足細(xì)胞脫落，α3整聯(lián)蛋白以及β1整聯(lián)蛋白的mRNA均存在表達(dá)量的明顯減少。中藥復(fù)方芪衛(wèi)顆?？梢酝ㄟ^上調(diào)α3、β1整聯(lián)蛋白的mRNA，減少DKD小鼠的足細(xì)胞損傷。研究報道，在腹腔注射鏈脲佐菌素制備的糖尿病大鼠模型中也觀察到了α3β1整聯(lián)蛋白mRNA的減少，榛花消腎安膠囊顯著增加了α3β1整聯(lián)蛋白的表達(dá)[45-46]。阿霉素誘導(dǎo)的腎炎蛋白尿大鼠模型中，腎炎消白顆?？梢酝ㄟ^下調(diào)腎組織α3β1整聯(lián)蛋白蛋白的表達(dá)，同時上調(diào)α3/β1整聯(lián)蛋白的mRNA水平緩解其足細(xì)胞損傷[47]。三七總皂苷可通過恢復(fù)α3β1整聯(lián)蛋白蛋白的表達(dá)，改善糖尿病大鼠的足細(xì)胞丟失，進(jìn)而減少蛋白尿[48]。黃芪提取物黃芪多糖也可以提高α3β1整聯(lián)蛋白蛋白的表達(dá)，并改善足細(xì)胞的黏附力[49]。研究指出，高糖能夠通過調(diào)節(jié)整聯(lián)蛋白連接激酶信號通路誘導(dǎo)足細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，而大黃素可阻斷該信號通路，防止足細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，繼而減少蛋白尿[50]。中藥對talins蛋白的研究尚處于起步階段，鮮有相關(guān)文獻(xiàn)報道。我們的研究發(fā)現(xiàn)，db/db小鼠存在顯著的足細(xì)胞talin1蛋白表達(dá)缺失、足突融合與嚴(yán)重的蛋白尿等;糖腎方能夠有效緩解體內(nèi)talin1蛋白水平的下降，對體外AGEs誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷talin1缺失同樣具有保護(hù)作用，并維持其肌動蛋白骨架的穩(wěn)定性。

2.3?Rho GTP酶家族?包括Rho A、Rac1和Cdc42在內(nèi)的Rho GTP酶家族在足細(xì)胞高度表達(dá)，并參與調(diào)控足細(xì)胞的細(xì)胞骨架動力學(xué)[51]。經(jīng)與GTP結(jié)合后，還可激活下游的Rho相關(guān)的卷曲蛋白激酶（Rho-associated Coiled-coil Protein Kinase，ROCK），進(jìn)一步影響足細(xì)胞肌動蛋白骨架的穩(wěn)定性。Rho A可通過促進(jìn)足細(xì)胞后緣肌動蛋白肌球蛋白的收縮，獲得一種與應(yīng)激纖維形成有關(guān)的活性構(gòu)象。Rac1和Cdc42則分別通過板狀脂蛋白和絲狀偽足的形成來調(diào)控足細(xì)胞的運動能力。此外，Cdc42在遷移的細(xì)胞中還具有控制其前緣遷移方向的作用[52]。研究表明，Rho A活性的異常增加可導(dǎo)致足細(xì)胞運動能力下降[53]、足突融合和蛋白尿[54]。Rac1和Cdc42的過度活化被提示與FSGS密切相關(guān)[19]。值得注意的是，Rac1的丟失同樣可以引起蛋白尿的惡化[55]，即便部分研究顯示Rac1抑制劑治療蛋白尿性腎病已取得一定的療效[56]，但還是應(yīng)當(dāng)注意控制其活性的平衡。Cdc42較Rho A和Rac1而言則表現(xiàn)明顯不同。足細(xì)胞特異性敲除Cdc42的小鼠存在嚴(yán)重的蛋白尿、足突融合、應(yīng)力纖維紊亂以及腎小球硬化[53]?？傊琑ho GTP酶家族的活性異?？梢鹱慵?xì)胞肌動蛋白骨架重排，同時也是潛在的治療靶點。

高糖刺激可誘導(dǎo)足細(xì)胞Rho/ROCK信號通路的異常激活，進(jìn)而引起應(yīng)力纖維收縮、足突融合、足細(xì)胞丟失等損傷。徐嘉一等[57]發(fā)現(xiàn)，中藥復(fù)方糖腎寧保護(hù)足細(xì)胞、減少蛋白尿的機制在于可下調(diào)異常升高的Rho A和ROCK1蛋白的表達(dá)，并穩(wěn)定肌動蛋白骨架結(jié)構(gòu)。溫陽活血利水方可以增加氨基核苷嘌呤霉素足細(xì)胞模型中Rho A的表達(dá)，進(jìn)而維持骨架的穩(wěn)定性，緩解足突融合，并減少蛋白尿[22]。雷公藤甲素能夠逆轉(zhuǎn)氨基核苷嘌呤霉素引起的肌動蛋白解聚、synaptopodin表達(dá)缺失等足細(xì)胞損傷，其機制與恢復(fù)Rho/ROCK信號通路的活性密切相關(guān)[58]。丹參酮IIA對蛋白尿性腎病具有顯著療效。賀良平等[59]的研究表明，丹參酮IIA可以改善氨基核苷嘌呤霉素誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷，包括改善synaptopodin的表達(dá)、肌動蛋白的分布與排列，并可減少異常升高的Rac1和Cdc42的表達(dá)。

3?小結(jié)

綜上所述，足細(xì)胞的肌動蛋白骨架系統(tǒng)是探索足細(xì)胞損傷的重要機制和治療靶點，中藥對足細(xì)胞肌動蛋白骨架重排具有顯著的改善作用，但有關(guān)中藥保護(hù)足細(xì)胞肌動蛋白骨架及其相關(guān)蛋白的研究尚處于起步階段，仍需進(jìn)一步深入展開。

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（2020-08-01收稿?責(zé)任編輯：王明）