suPAR在肾小球疾病中的意义

阮冬冬 袁军

430061 武汉，湖北中医药大学(阮冬冬)；430061 湖北中医药大学/湖北省中医院(袁军)

一、suPAR的结构与功能

尿激酶型纤溶酶原激活物(urokinase type plasminogen activator，uPA)系统[1]由蛋白酶、受体(urokinase type plasminogen activator receptor，uPAR)和抑制剂组成，它可将不具有丝氨酸蛋白酶活性的纤溶酶原激活为具丝氨酸蛋白酶活性、能溶解纤维蛋白的纤溶酶。而尿激酶受体[2](uPAR)是一种糖基磷脂酰肌醇(glycosyl-phosphatidylinositol，GPI)膜蛋白，GPI锚由通过磷酸二酯键与蛋白质连接的脂质部分和碳水化合物部分组成。uPAR由3个同源结构域组成，分别为D1、D2和D3，并通过糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚与羧基末端的细胞表面连接，可以通过各种蛋白酶水解切割GPI锚而从细胞表面中脱落形成可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(suPAR)，其可在各种类型细胞上表达，包括单核细胞，活化的T淋巴细胞和巨噬细胞，还有内皮细胞、角质细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞、巨核细胞和某些肿瘤细胞[3-4]。可溶性尿激酶纤溶酶原激活物受体(suPAR)是一种循环型的重要细胞表面受体，其不含有糖基磷脂酰肌醇(GPI)膜蛋白，suPAR[5]有3种形式：suPARⅠ-Ⅲ，suPARⅡ-Ⅲ和suPARⅠ，由于结构差异而显示不同的属性，在其可溶形式中，它存在于各种体液中[2]，包括血浆、血清、尿液、唾液[6]和脑脊液[7]，并能反映机体的免疫活化程度及炎症水平。虽然这种受体的功能尚没有明确定论，但目前已提出的有suPAR参与细胞粘附、迁移、趋化、蛋白水解、免疫激活、组织重塑、侵袭和信号转导等多种免疫功能[8]。在肾脏疾病中，suPAR[9]主要通过激活αvβ3整合素对足细胞起作用，而足细胞引起肾脏损伤的病因[10]有三：(1)足细胞凋亡；(2)足细胞脱离；(3)足细胞无法增殖或缺乏增殖。研究证实，suPAR[11-12]在足细胞足突上与αvβ3整合素结合，通过信号传递活动改变足细胞结构，破坏肾小球滤过，从而诱导蛋白尿。

近年来的研究表明，血液中suPAR水平[13]可预测慢性肾脏疾病的发生，然而Huang等[14]推测尿液中suPAR在肾病作为生物标记物及推测致病因素上优于血清suPAR：(1)尿suPAR通常用suPAR与尿肌酐的比值来计算，从而使估算肾小球滤过率(eGFR)避免成为鉴别诊断中的一个混杂因素；(2)足细胞本身可以产生脂筏相关的uPAR，uPAR-β3-整联蛋白信号直接参与了足细胞损伤和蛋白尿的产生；(3)尿suPAR水平代表循环和足细胞产生的suPAR，因此它可以更清楚地去鉴别局灶节段性肾小球硬化；(4)suPAR由完整的分子和不同的片段组成，致病性片段尚未完全阐明，而商业ELISA试剂盒能检测所有的片段，suPAR是一种高度糖基化的蛋白质，肾小球滤过屏障可能对suPAR具有电荷选择性，致病suPAR可能更容易通过肾小球基底膜过滤，与足细胞结合并集中在尿液中，这可能使尿suPAR在临床上更有意义；(5)suPAR对足细胞的影响具有一定的剂量依赖性，局灶节段性肾小球硬化中可能存在诱导足细胞损伤的阈值，只有达到一定的浓度才能反映肾脏的损伤。

二、suPAR与肾小球疾病

1.suPAR与局灶节段性肾小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis，FSGS) FSGS是以肾脏病理形态特征命名的原发性肾小球疾病，其病理表现为部分(局灶)肾小球和(或)肾小球部分毛细血管袢(节段)发生硬化性病变，以蛋白尿或肾病综合征为主要临床表现，本病对各种治疗的反应差，是导致终末期肾脏病的发生原因之一。目前suPAR[15]作为一种循环通透性因子，是否是FSGS的特异性生物学标志物，能否区别FSGS与其他病理类型的肾病综合征存在很大的争议。Shankland等[13]认为suPAR是导致FSGS的循环因素，suPAR进入肾小球，结合并且激活β3整合素，导致足细胞功能障碍，引发蛋白尿。姜英松等[16]研究发现，FSGS组血清suPAR表达水平明显高于微小病变肾病(minumal change disease，MCD)组、膜性肾病(MN)组及健康组，提示血清suPAR具有较高的特异性,认为血清suPAR可成为判断FSGS疾病活动和观察临床疗效的敏感性实验室指标。Shuster等[17]通过多个病例研究支持渗透性因子suPAR，作为FSGS中足细胞损伤的潜在原因，并阐明了该因子对胎儿的影响。Huang等[14]发现原发性FSGS患者尿suPAR特异性升高，与疾病严重程度相关。但Spinale等[18]在野生型小鼠中注射重组suPAR后24 h内未诱导蛋白尿，因此他们认为suPAR不是FSGS的诊断生物标志物，不能用于区分FSGS与其他肾小球疾病的病因。并且最新研究也证实suPAR本身并不能直接导致足细胞损伤[19]，suPAR水平也不能区分活动期的原发性局灶节段性硬化患者和缓解期患者[20]。虽然单一的suPAR值不能用作临床生物标志物[21]，其本身也不足以诱导FSGS病变，但αvβ3整合素的下游生物学效应可能仍然有效，suPAR可能在其他共存条件下激活αvβ3整合素，如smpdl-3b表达受FSGS其他血清因子的影响或与肿瘤坏死因子(TNF)-α的协同刺激作用。循环因子suPAR与APOL1G1或G2协同作用于αvβ3整合素激活是肾脏疾病发生的一种机制[11]，且Han等[22]也为suPAR加剧FSGS患者肾小球滤过率下降的机制提供了重要见解。笔者认为今后的科研是否可以加强在这一领域的研究，以阐明各种免疫分子对足细胞、小鼠FSGS模型和FSGS患者的作用，以澄清与循环因子suPAR有关的争议。

2.suPAR与糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN) DN是糖尿病主要的慢性并发症之一，是最常见的继发性肾脏病之一，也是需要选择肾脏替代治疗的终末期肾病(ESRD)的主要原因，微量白蛋白尿曾被认为是筛查早期糖尿病肾病的第一个可检测的指标，但缺乏足够的时间预防该疾病的发生。因此，需要寻找更敏感的生物标志物，以便早发现、早预防。研究证实[23]，在高血糖状态下，αvβ3整合素活性增加，导致足细胞粘附、迁移和增殖改变，这些细胞内的变化可能引发一种影响整合素结合亲和力的“内-外”信号，而可溶性uPAR在血液循环中也会增加，可能会导致糖尿病肾病的病理改变。Guthoff等[24]经横截面队列研究发现，血清suPAR与2型糖尿病风险增加的新发微量白蛋白尿有独立关系，suPAR可能比微白蛋白尿更早出现危险分层。而在1型糖尿病中[25]，suPAR水平随着糖尿病持续时间的延长、蛋白尿的增加及糖尿病并发症的增多而升高，Curovic等[26]研究发现在667例1型糖尿病和广泛的蛋白尿患者中，较高的suPAR水平是1型糖尿病患者肾功能下降的重要独立危险因素。目前有研究表明[27]，在链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)诱导的糖尿病大鼠模型中，阻断uPAR途径可改善肾脏损害，从而表明uPA系统是开发新型uPAR靶向方法的有希望的靶标。

3.suPAR与微小病变肾病(minimal change disease，MCD) MCD是一组临床以单纯性肾病综合征为表现的疾病，其病理特征为光镜下肾小球基本正常，可有轻度系膜增生，近端肾小管上皮细胞可见脂肪变性；电镜下肾小球弥漫性足突融合，一般无电子致密物沉积。王媛媛等[15]将70例肾病综合征患者根据肾活检病理类型分为MN、DN、MCD、FSGS组及正常对照组，最后结果为FSGS、MCD、MN和DN组肾病综合征患者血清suPAR水平明显高于正常对照组，FSGS组血清suPAR水平显著高于MCD组，但血清suPAR对MCD和FSGS的诊断价值ROC曲线下面积为0.467，与0.5相比差异无统计学意义，表明该临床研究结果与Wada等[28]研究结果一致，suPAR的水平对于区分FSGS与MCD或其他肾小球疾病没有诊断价值。suPAR水平是否为MCD的诊断标志物尚无明确机制，今后可加大样本量对此层面进行探索。

4.suPAR与膜性肾病(membranous nephropathy，MN) MN是肾病综合征的常见形式，是抗体介导的自身免疫性肾小球疾病。据流行病学研究显示[29]，膜性肾病占中国原发性肾小球疾病的9.89%。suPAR与MN的关系研究较少，只有部分临床研究有所涉及。王媛媛等[15]临床研究表明，MN组肾病综合征患者血清suPAR水平明显高于正常对照组，suPAR水平可能与MN有关，但其是否为MN的临床诊断标志物还需要更多的数据进一步证实。

5.suPAR与IgA肾病(IgA Nephropathy，IgAN) IgAN是以肾小球系膜区IgA沉积为特征的肾小球肾炎，可分为原发性和继发性两大类。IgAN是一种进展性疾病，只有少数IgA肾病患者尿检异常能完全缓解，大多数患者呈慢性进行性发展。Zhao等[30]收集569例IgAN患者的随访数据，并通过酶联免疫吸附试验检测了肾活检中的血浆suPAR水平，在IgAN患者中，血浆suPAR水平与蛋白尿呈正相关，与eGFR呈负相关。此外，在相当的eGFR的基础上，肾小球足细胞上皮细胞足突广泛消失的患者的血浆suPAR水平显著高于具有节段性消失的患者，这也可能部分导致了IgAN患者蛋白尿的发展。而Guo等[31]研究发现在IgAN患者队列中，血浆suPAR水平与年龄、性别、肾功能、肾小管萎缩/间质纤维化程度和新月体的百分比有关，且血浆suPAR可能是中国IgAN患者存在FSGS病理损伤的潜在预测因子。

6.suPAR与狼疮性肾炎(lupus nephritis，LN) LN是系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)最常见和最重要的内脏并发症，也是我国常见的继发性肾小球疾病之一。Cheng等[32]认为LN通常与足细胞足突的广泛消失有关，只是当时还没有关于LN中足细胞的uPAR直接参与的数据，但他们通过狼疮小鼠模型发现了uPAR表达与LN小鼠蛋白尿高度相关，并且用吗替麦考酚酯(mcophenolate mofetil，MMF)免疫制剂治疗LN小鼠后，可以改善临床蛋白尿、尿素氮水平和病理损害(肾小球新月体形成和免疫复合物沉积减少)，且肾脏uPAR水平显著降低，这些发现表明uPAR可以作为LN治疗反应的预测指标。Qin等[33]采用ELISA法检测202例活动性LN患者，17例无肾脏受累的SLE患者和21例正常对照者的血浆uPA和suPAR水平，结果表明LN组的suPAR水平显著高于非肾脏受累的SLE组，并且它们与一些临床病理特征相关。比较两组实验，无论是人还是动物，结果均表明suPAR有望作为LN疾病活动的有效生物标志物，也与Zaitoon和 Wen等[34-35]的研究结果一致。最新研究证实[36]，在LN中，循环suPAR会进一步增加，表明多器官受累和全身炎症反应反映了疾病的严重程度。但suPAR在LN中的作用机制尚不清楚，值得进一步研究。

7.suPAR与慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD) CKD已被公认为全球领先的公共卫生问题，全球估计的CKD患病率达13.4%[37]。在临床中，筛查肾脏疾病主要根据尿蛋白排泄和计算eGFR，这两个指标在早期肾脏损伤相对不敏感，因此需要更敏感的生物标记物在疾病过程的早期识别高危患者。Hayek等[38]检测了埃默里心血管生物库登记的3 683人的血浆suPAR水平，使用线性回归分析了suPAR水平与eGFR、CKD之间的关系，在这个患有心血管疾病的成年人的前瞻性队列中，suPAR水平升高与eGFR下降和CKD的发展之间存在关联，并且在肾功能正常的患者中也能观察到这种关联，独立于肾脏疾病和心血管疾病的常规危险因素，包括基线eGFR、年龄、种族、糖尿病、高血压和高敏感性C反应蛋白水平。Schulz等[39]研究首次表明suPAR可以预测CKD的发生率，循环中suPAR水平的升高与未来肾功能下降的风险增加以及因肾功能受损而住院的风险增加有关。因此，将会有越来越多的证据证明suPAR为肾功能下降的生物标志物，且可用于识别罹患CKD的高风险人群。

三、总结

目前已有最新研究证实[40]，在肾小球疾病中，suPAR与足细胞表面的受体β3整合素结合，这破坏了足细胞的结构，导致肾小球滤过障碍，允许大量蛋白质通过，引起蛋白尿，这是对CKD发病机制认识的一大进步。也有研究提出[41]骨髓来源的未成熟骨髓细胞是导致蛋白尿肾病的循环suPAR的主要来源，suPAR相关的肾脏疾病可能起源于原发性造血干细胞紊乱，为骨髓在肾小球滤过屏障的肾外调节提供了新功能。那么，干细胞移植可能是治疗诸如suPAR相关肾脏疾病的一种可行方法。

现今已经有越来越多的研究涉及suPAR与肾脏疾病的关系这一领域，笔者认为suPAR与某些肾脏疾病密切相关，可以作为某些肾脏疾病的临床生物标志物，虽然仍有小部分人持反对的声音，其中原因不得而知。但在未来更多的大样本、多中心、随机双盲的临床研究及相关的荟萃分析终将为其提供进一步的依据。并且笔者认为suPAR与肾脏疾病的临床应用还需进一步研究，如suPAR在各种肾脏疾病的发病机制及诊断价值，suPAR是单独作用于肾脏还是与其他循环因子协同作用于肾脏导致疾病，是否可以通过阻断uPA系统来改善肾脏损害，是否可以通过药物调节足细胞β3整合素的过度激活来预防肾脏疾病等等。总之，未来suPAR在肾脏疾病的研究重点应在临床诊断价值及治疗方法上，uPA/uPAR系统是开发新型uPAR靶向方法的有希望的靶标。