足细胞与局灶节段硬化性肾小球肾炎的研究进展

金玉镜(综述)，岳 华(审校)

(1.新疆医科大学研究生院，乌鲁木齐 830000； 2.新疆自治区人民医院肾病科，乌鲁木齐 830000)

足细胞是黏附于肾小球基膜的脏层上皮细胞，直径为20～30 nm，富含唾液酸糖蛋白(负电荷)，因此它在维持肾小球滤过膜的分子及电荷屏障及完整性上具有重要作用[1]。足细胞增殖能力极差，研究证实肾小球系膜在足细胞丢失1/5可以引起增生、暂时少量蛋白尿；损失、破坏1/5～2/5，会出现系膜细胞中度增生伴持续的微量蛋白尿及球囊纤维粘连最终形成局灶节段性肾小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis,FSGS)；丢失>2/5，球囊纤维粘连及小球硬化进一步加重伴肾功能的异常，24 h尿蛋白>3.5 g/L[5]。

1 足细胞损伤的分子机制

FSGS发病的主要因素是足细胞的凋亡、融合、脱落。据研究，足细胞裂孔隔膜(slit diaphragm，SD)、肌动蛋白结构及功能的异常改变属于轻度的足细胞受损[2-3]。足细胞的凋亡以及足细胞从肾小球基膜的脱落是较严重的损伤[4-5]。引起足细胞损伤的亚细胞成分的异常表达，导致FSGS的发生。

2 基膜或肾小球基膜界面的破坏

据研究，FSGS患者尿液中的足细胞不但有已经死亡细胞,还有一些增殖活性的细胞[6]。FSGS患者足细胞减少的关键因素是足细胞黏附基膜的能力减弱，整合素α3β1可以促使足细胞黏附于基膜，它是足细胞表面的一种蛋白，具有异二聚体结构，能连接细胞外基质或相邻细胞维持完整的细胞内骨架。FSGS患者体内的整合素α3β1仅达正常人的20%，此外，生长转化因子β可以显著减少足细胞整合素α3β1的表达，进而使FSGS患者足细胞与肾小球基膜的黏附能力显著减弱[7-8]。研究者还发现，生长转化因子β减少整合素α3β1的表达并非通过诱导凋亡，而是通过影响它的黏附效应[9]。所以，除了整合素α3β1凋亡之外，足细胞与肾小球基膜黏附能力下降的其他原因是生长转化因子β的表达降低。研究发现，足细胞整合素连接激酶是细胞内的鹅肌肽/苏氨酸蛋白激酶，对足细胞的黏附能力和功能结构的完整性有重要作用，可转导细胞内的β亚单位连接的介导信号。在足细胞中，如果去除足细胞整合素连接激酶，首先会出现足突的消失融合及蛋白尿的形成，然后是足突的脱落，最后促使FSGS的发生[10]。足细胞整合素连接激酶与nephrin相互影响，没有足细胞整合素连接激酶，nephrin不能黏附在SD上，而是锚定于细胞膜上，整合素α3β1促使足细胞在肾小球基膜的黏附和SD的功能被足细胞整合素连接激酶紧密联系起来，但整合素α3β1促使FSGS的发生还需进一步证实。

3 裂孔隔膜的破坏

在相邻足突之间有一层薄膜连接覆盖、靠近基膜，为裂孔隔膜，电镜下，SD呈Zip样结构。间隙25～55 nm，小于一个白蛋白分子直径的物质才可以通过，在维持肾小球滤过膜结构及功能完整中发挥重要作用。研究表明，已发现了多个位于足细胞裂孔隔膜的蛋白分子，如组成SD复合体的足细胞关键分子nephrin、podocin、CD2AP及瞬时受体电位阳离子通道蛋白6(transient receptor potential cation channel protein 6,TRPC6),Neph1-3、ZO-1、胎盘钙黏素、活化T细胞因子、Filtrin、Dendrin、Densin等。SD分子的错误表达，改变了足突的正常结构，继而影响肾小球滤过膜的正常功能，致使蛋白从肾脏滤出，并且导致足细胞的脱落，基膜的裸露。研究发现，脱落的足细胞最终与肾小球滤过膜上皮细胞黏连，并发生透明样变，还能增厚基膜，使基质增多，进而导致肾小球的硬化[11]。Kim等[12]发现如果剔除CD2AP基因，小鼠出生后14 d左右出现肾病综合征，42～49 d死于肾衰竭；肾活检提示病理类型类似FSGS，并伴有肾小球系膜细胞增殖和电子致密物沉积，电镜下可见足突细胞广泛融合，研究认为肾小球系膜细胞异常增生可能是由足细胞损伤所造成的。

Huber等[13]研究发现，nephrin-CD2AP复合体在抗足细胞凋亡方面有着举足轻重的作用，nephrin可通过调节AKT的活性间接促使足细胞内的靶蛋白氧化磷酸化，足细胞的功能可以通过前凋亡蛋白Bad的磷酸化激活，进而阻断FSGS的发生，同时nephrin-CD2AP复合体的功能亦可被TRPC6突变所扰乱，最终使足细胞功能异常。足细胞的正常功能也可被TRPC6突变所致的钙离子内流所干扰，导致足细胞的死亡，继而发生FSGS。TRPC6基因突变可致常染色体显性遗传性FSGS[14]。据研究，足突脱落、融合、凋亡可由nephrin和podocin异常表达所引起，足细胞的脱落使基膜裸露，这样肾小囊腔很容易渗入免疫复合物和某些蛋白，如Filtrin蛋白[17]。受损的足细胞可产生细胞外基质和胶原蛋白，都可以使肾小球硬化[15]；Neph1与ZO-1参与信号转导和形成跨膜蛋白复合物，在肾小球滤过屏障中发挥重要作用[16]。Dendrin可以增强生长转化因子β介导的细胞凋亡信号，可能在FSGS凋亡前信号转导中发挥作用[18]。

4 足细胞顶部膜蛋白的变化

据研究，足细胞膜相关蛋白sidekick-1(sdk-1)在人类免疫缺陷病毒相关性FSGS中高度表达[19]。sdk-1在胞膜由Ig样结构域及Ⅲ型纤维连接蛋白样联合域组成,位于足细胞附着的相邻细胞的胞膜上，它可黏附相邻细胞。Sdk-1在胚胎期的多个器官中都高度表达，它介导细胞的黏附作用。体外培养的剔除sdk-1的足细胞，可出现人类免疫缺陷病毒感染患者中看到的细胞形态，并且足细胞的特有形态消失，形成的肌动蛋白细胞骨架杂乱无序[19]。

5 肌动蛋白细胞骨架的破坏

细胞内肌动蛋白细胞骨架失稳定是导致足细胞构象改变，足突融合的关键因素。肌动蛋白骨架是由Nck结合蛋白结合装配[20]。肾小球足细胞高度表达Nck1和Nck2。剔除Nck1-/-、Nck2-/-小鼠胚胎在肾发育之前死亡。剔除小鼠足细胞Nck2可产生足突完全融合消失的先天性肾病模型，最终出现FSGS[21]。遗传性FSGS常由A辅肌动蛋白4的基因突变导致，它是由常染色体显性遗传。剔除A辅肌动蛋白4基因的小鼠会出现足突消失，最终形成FSGS。它表现为Ⅳ型胶原以及层粘连蛋白附着至肾小球基膜的能力下降，位于足细胞表面的整合素磷酸化作用亦下降[22]。研究表明，A辅肌动蛋白4剔除的小鼠在尿中可测到足细胞的标志物，并且小鼠的足细胞量显著降低，表明A辅肌动蛋白4缺陷可导致足细胞脱落及丢失。以上证据表明，A辅肌动蛋白4可与整合素相互促进，加固足细胞的黏附。足细胞在脂多糖作用下产生组织蛋白酶L，它是肌动蛋白相关的鸟苷三磷酸酶发动蛋白，能与调节蛋白cortactin、Arp2/3形成复合体装配在足突细胞的肌动蛋白丝。FSGS患者中组织蛋白酶L的增加可能与其足细胞蛋白负荷增加有密切联系，并且组织蛋白酶L在细胞内蛋白传输及溶酶体内发生蛋白水解反应时高度表达[23]。这个机制在出现蛋白尿时可加速足突脱落、融合以及整个足细胞的受损,进而蔓延及整个肾小球。由此可见，肌动蛋白细胞骨架在FSGS患者中转导足细胞信号、维持足细胞正常形态、活动力及附着的重要性，破坏肌动蛋白细胞骨架可直接导致FSGS的发生。

6 小 结

肾小球基膜，足细胞裂孔隔膜蛋白、足细胞顶部膜蛋白、肌动蛋白细胞骨架的破坏导致肾脏足突细胞融合，足细胞从基膜上脱离，从而使肾小球滤过屏障通透性增加、肾小球硬化及蛋白尿发生，足细胞的特殊结构及功能决定了其与FSGS的发生、发展有着密不可分的关系。进一步深入研究将有助于对FSGS发病机制的认识，对延缓慢性肾脏疾病有重要意义,足细胞在FSGS中的作用将随着不断深入的研究得到进一步阐明。此外，FSGS患者临床治疗的新靶点、新思路也可通过对足细胞结构功能地探究，更进一步的明确，从而提高FSGS患者的整体诊疗水平。

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