肾小球内皮细胞的损伤机制研究进展

喻信林综述，杨军平审校

(江西中医药大学，江西南昌330006)

肾小球内皮细胞损伤在CKD发展中的研究尚不多，但已有研究显示，在急性肾损伤时，内皮细胞表达细胞间粘附分-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)增高，ICAM-1 是一种小分子量的黏附分子，其表达升高主要促进白细胞的黏附和微血栓形成，是内皮细胞活化的标志。vWF是内皮屏障损伤的标志，在2型糖尿病研究中发现，血浆vWF与微量白蛋白尿呈显著正相关，许多研究证实微量白蛋白尿不仅提示肾脏受损，也是发生全身微血管损伤的线索。可见内皮细胞损伤是肾脏内微循环紊乱的始动因素，内皮细胞的损伤引发的细胞因子网络调节紊乱，启动炎症反应，引发肾脏损伤的“瀑布效应”；同时由于内皮细胞损伤所致的微血管丢失导致慢性肾小管间质缺血，缺血是AngⅡ、内皮素-1（ET-1）合成和分泌的强烈刺激剂，二者是具有收缩血管作用的血管活性因子，进一步加重间质缺血，肾小管间质和血管的损害又增加了肾小球后的血管阻力，致使肾小球滤过率下降，进入恶性循环。因此肾小球内皮细胞损伤机制对于CKD的发生机制具有重要意义，现就其损伤机制做一综述。

1 肾小球内皮细胞结构因素

肾小球内皮细胞是位于肾小球毛细血管内壁的位于血液循环与血管壁之间，作为维持血管通透性重要屏障的存在。内皮细胞呈连续排列，表面多有孔，称之为窗孔，孔径为60～80nm。合适大小的窗孔使得水分子具有高度通透而大分子的蛋白质就难以滤过。因此一旦内皮细胞的窗孔结构破坏导致窗孔口径过大造成蛋白质从肾小球滤过产生蛋白尿。在体内，内皮细胞覆盖着内皮表层(endothelial surface layer，ESL)称为糖萼[1]，糖萼是一种凝胶状结构，主要成分是蛋白核。且在一定程度上也是肾小球分子选择屏障。因此糖萼被称认为是肾小内皮细胞表面有一层富含负电荷的多糖-蛋白质复合物。这种复合物是构成肾小球滤过的主要屏障，还是球滤过屏障电荷选择性的基础，而且研究证实破坏糖萼会导致尿蛋白排泄率升高[2]。内皮细胞受损会较少糖蛋白复合物和负电荷减少，导致防御能力减低和蛋白尿的生成，导致肾脏进一步受损。

2 免疫介导的损伤

2.1 循环免疫复合物 抗体与非肾小球性可溶性抗原结合，形成免疫复合物。免疫复合物可随血液流经肾脏，不能过滤，然后沉积于肾小球内皮细胞，引起肾小球病变。局部常有中性粒细胞浸润，伴有内皮细胞增生。一般含阴离子的复合物不易通过基膜，常沉积于肾小球内皮细胞[3，4]。循环免疫复合物的抗原有许多类型，如系统性红斑狼疮肾炎（SLEN）就是自身抗原[5]。增生性SLEN中抗核糖体P蛋白抗体的表达强于膜性肾病患者[6]。还有抗原也可以细菌、病毒和寄生虫等。林华铿研究显示病理为毛细血管内皮增生性肾炎是的乙肝病毒相关性的[7]。李建国等报道有少数乙型肝炎病毒感染相关肾炎可进展为肾衰竭[8]。免疫复合物沉积于肾小球内皮细胞，引起炎症反应。但很快就会被巨噬细胞吞噬降解。如果在肾脏存在大量抗原的存在，则不断有免疫复合物形成导致肾脏迁延不愈。

2.2 补体 由补体-白细胞介导的肾小球内皮细胞损伤是在补体激活后产生趋化因子，释放的中性粒细胞和单核细胞，释放的中性粒细胞浸润能产生蛋白酶、氧自由基和花生四烯酸代谢产物，而单核细胞的吞噬使细胞受损，使得肾小球基膜降解、细胞受损以及肾小球滤过率降低。已经确定，在肾脏疾病患者的肾脏组织中，补体均有激活，而且患者蛋白尿中也能检测到各类补体成分。许多动物模型实验表明，补体的缺乏、过量的消耗以及补体功能的抑制均能减低肾脏的损害程度[9]。肾小球血管内皮连续暴露于由补体的 CP，AP和MBL/MASP途径的局部或全身活化产生的自体补体介导的风险。这在炎症期间增强，显著增加旁观者宿主组织的损伤风险。补体活化产物如C1q，C3a，C5a和C5b-9可直接作用于内皮细胞，并不利地影响其功能。不典型溶血尿毒综合征(aHUS)的患者其血管内皮细胞表面补体活化调节异常，而补体异常致病，肾小球内皮附近过度补体激活的下游作用导致毛细血管和小动脉内的血栓性微血管病变，引起肾衰竭[10]。

3 代谢因素

3.1 高糖 高血糖可能增加EC中葡萄糖及其代谢物的细胞内累积。延长暴露于高葡萄糖可能导致对糖尿病血管内皮细胞损伤的敏感性增加。糖尿病性EC损伤的发病机制是一个复杂的过程，许多介质参与，多个信号通路被激活，比如研究发现的PKC通路、多元醇通路等[11]。高血糖本身，以及葡萄糖的代谢后果异常，被认为导致内皮细胞功能障碍。在这方面，内皮一氧化氮合酶（eNOS）在EC功能障碍中发挥核心作用。受损的eNOS活性可以在许多水平上发生，包括酶解偶联，翻译后修饰，内化和表达减少。还原型一氧化氮（NO）生物利用度加剧氧化应激，进一步促进内皮功能障碍和损伤。受伤的EC可能然后作为改变功能的代谢，血液动力学和炎症因子的有源信号转导体和血管壁的形态，并与相邻的细胞相互作用，这可能会激活炎症的级联进行性DN中的增殖和纤维化反应，促进DN的进展[12]。高血糖致使内皮细胞障碍的过程与活性氧ROS有密切关系。且血糖越高，ROS的产生越多[13]。ROS通过激活多种蛋白和霉来上调转录因子的表达，转录因子编码炎性介质基因，炎性介质发挥作用，对内皮细胞产生损害作用。Fierlbeck等[14]在体内体外实验研究表明，高糖能促使肾小球内皮细胞旁分泌促纤维化因子TGF-β，而在毛细血管群再生过程中TGF-β能够导致内皮细胞的凋亡。最新研究证实，高糖的肾小球内皮细胞分泌的富含TGF-β1的外泌体引发上皮-间质转化，同时导致足细胞障碍，最终肾纤维化[15]。

3.2 高血脂 高脂血症中包含的低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白能够氧化产生氧化产物OX-LDL。OX-LDL具有细胞毒作用，破坏内皮细胞膜。使其滤过孔径增大，通透性增加。与其他组织的内皮细胞不同，高胆固醇诱导的内皮功能障碍或NO的低生物利用度的肾脏后果可能是多重的，并且可能潜在地促成肾损伤和高血压的发展[16]。已有研究发现，高血脂能损害肾小球的结构与功能，但其具体机制却并不是很清楚。

3.3 高尿酸 尿酸是嘌呤代谢的的产物之一。尿酸是通过诱导氧化应激，活性氧基团ROS产生增加，引起毛细血管壁重塑、内皮细胞功能障碍。非结晶尿酸刺激血管平滑肌细胞增殖激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、生长因子 PDGF、趋化因子（单核细胞趋化蛋白1）、炎症环氧合酶2。可溶性尿酸能激活原发性血管内皮细胞阻断NO释放，抑制内皮细胞增殖，刺激C反应蛋白生产。尿酸可以降低致密斑一氧化氮合酶(NOS1)的表达来减少NO的合成来导致内皮细胞的损伤，尿酸作为抗氧化剂直接与NO产生迅速而不可逆的反应，导致氨基尿嘧啶的增加和NO的大量减少[17]。总的来说，内皮细胞的NO水平的降低加剧氧化应激导致内皮细胞功能异常，血管舒张功能减弱。因此尿酸的水平与内皮细胞的损伤密切相关。

3.4 高同型半胱氨酸 高同型半胱氨酸血症是普遍认作内皮细胞损伤的独立危险因素。高同型半胱氨酸能刺激肾小球内皮细胞增生，损伤内皮细胞[18]。作为同型半胱氨酸重要的靶细胞，内皮细胞的损伤机制是其可能导致内质网应激。一氧化氮合酶活性的破坏性解偶联和氧化应激的一氧化氮猝灭，不对称二甲基精氨酸的酶抑制，使过氧化物的产生增加且灭活了NO的活性，内质网应激并最终内皮细胞凋亡。而过氧化物激活蛋白激酶C，参与核因子κB的活化使慢性炎症持续放大[19，20]。NF-κB的活化能使得肾小球细胞外基质积聚，肾小球内皮细胞受损加重导致肾小球硬化。

4 血流动力学因素

高血压时，肾小球内毛细血管承受的袢压力增加，肾小球高压力高灌注可致直接接触血流因素的肾小球内皮细胞受牵拉刺激而受损。肾素血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）分泌的血管紧张素Ⅱ（Ang-Ⅱ）效应分子在肾小球内皮细胞障碍中发挥重要作用。有研究[21]发现，AngⅡ能使肾小球血管内皮细胞的ICAM-1表达增加，使得肿瘤坏死因子-α(TNF-α)活化，引发炎症反应，造成氧自由基大量释放堆积，使得肾小球内皮细胞的通透性增大。Kossmann S等[22]研究也有报道，AngⅡ能通过活化NK细胞，引发炎症反应，诱发肾小球内皮细胞的损伤。Thakur S等[23]研究发现，在AngⅡ的作用下，内皮细胞的NADPH氧化酶与腺苷A2A受体结合，能够激活ERK1/2，p38MARK和Akt信号通路的磷酸化，最终氧化应激造成大量的氧自由基在内皮细胞堆积，损伤内皮细胞。AngⅡ与其受体的异常表达会激活细胞凋亡因子，导致肾小球内皮细胞发生凋亡，损伤肾小球的滤过屏障结构和功能。AngⅡ可以减少NO的释放而分泌内皮素，引起血管收缩功能的紊乱，引发血流动力学的紊乱，因而内皮细胞受损。

5 药物因素

药物引起肾损伤的潜力是众所周知的，尽管肾毒性最常见的是与肾小管间质隔室中的损伤相关的急性肾小管坏死或急性间质性肾炎，但越来越多的文献也突出了药物诱导的肾小球损伤的可能性。药物对内皮细胞的损害主要产生血栓性微血管病(TMA)[24]。抗血管生成药物（AADs）是干扰肾脏中VEGF相关血管生成的正常管理作用和组织修复。血管内皮细胞与肾小球内皮细胞的在维持过滤单元和功能起重要作用。VEGF表达的进行性抑制与肾小球内皮细胞增生，肾小球动脉瘤变化，肾小球膜分解和全发TMA相关。有些化疗药物也会损伤内皮细胞，像丝裂霉素、吉西他滨等。吉西他滨会致使内皮细胞完整性破坏[25]，它是可能通过vWF多聚体和纤溶酶原激活物抑制剂的释放，来减少前列环素和组织纤溶酶原激活物的合成，并暴露有利于血小板粘附的裸露的内皮表面，最后导致肾微血管系统中的纤维蛋白和血小板沉积。抗血小板药物可直接诱导内皮细胞损伤，增强超大vWF的释放[26]。另外还有奎宁对于肾小球内皮细胞也有一定的损害[27]。奎宁通过依赖性IgG抗体结合血小板、白细胞和内皮细胞，诱导内皮细胞损伤和血小板活化，最终发展成为TMA。除上述讲的药物外，还有一些药物如干扰素临床上出现的病例也会导致TMA。但其有关损伤内皮细胞机制的证据不足，尚待证明。

6 与足细胞的相互作用

足细胞与内皮细胞在肾小球的滤过屏障中都起着非常重要的作用。它们拥有许多共同的信号途径，和许多细胞因子共同参与足细胞与内皮细胞的相互作用。内皮细胞的发育成熟有赖于足细胞分泌的VEGF-A的刺激，因此足细胞分化障碍，功能受损，无法发育正常的肾小球内皮细胞。近年来研究证实，一般较为成熟的内皮细胞靠近VEGF-A表达较高的足细胞，足细胞的VEGF-A基因表达量越少，就会导致内皮细胞缺陷和病理过程越严重[28]，相反，特异性的VEGF过渡表达，则会使肾小球簇塌陷以及内皮细胞分化减弱[29]。内皮细胞的损伤与足细胞有密切的相关性。足细胞损伤后导致的Angpt-l和Angpt-2表达增高，可能促进了内皮细胞的凋亡。同时，早期糖尿病发生肾损害会受损足细胞，导致VEGF表达增高从而引起大量的内皮细胞增殖并造成微动脉瘤的形成和毛细血管表面区域增加[30]。这些研究表明足细胞与内皮细胞在结构上和功能上相互支持相互依赖，因此足细胞的状态同样是影响内皮细胞受损的因素之一。

7 结语

综上所述，肾小球内皮细胞的受损是由许多生长因子、多条信号通路和多种代谢因子共同参与的复杂过程。肾小球内皮细胞作为滤过屏障结构的桥头堡，直接接触血液循环，对于肾脏疾病密切相关。因此研究肾小球内皮细胞受损的机制不仅对CKD发病机制的探究具有重要意义，而且有助于对于慢性肾脏病的治疗提供新的理论依据。