足细胞标志蛋白在足细胞病中的研究进展

李童 赵媛媛 杨发奋

【关键词】 足细胞标志蛋白;足细胞病;肾脏疾病

中图分类号：R692.6   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.01.015

肾小球滤过屏障由肾小球内皮细胞、肾小球基底膜和足细胞组成，在维持肾小球的正常生理功能中起着重要作用。足细胞作为一种高度分化的细胞，在维持肾小球滤过屏障、产生系膜细胞、生成内皮细胞生长因子方面具有重要作用[1～2]。以足细胞病变为显著特点的肾小球疾病称为足细胞病（podocytopathy），临床上可表现为大量蛋白尿、低蛋白血症、水肿等。随着分子生物学、遗传学等多学科的发展，我们对肾小球足细胞的研究越来越深入，越来越多的足细胞标志蛋白被发掘，如podocalyxin、nephrin、podocin等。足细胞标志蛋白可以在不同足细胞病中被检测出来，这使得足细胞标志蛋白有望成为一个新的监测指标，用于反映肾小球损伤程度，因此就足细胞病和足细胞标志蛋白的研究进展进行综述，对其临床应用做系统总结，有利于为临床进一步应用提供丰富的理论依据。

1 足细胞及足细胞标志蛋白

1.1 足细胞的结构与意义

足细胞又称脏层上皮细胞，是构成肾小球滤过屏障的重要组成部分，在产生系膜细胞和内皮细胞的生长因子方面具有重要作用，其足突覆盖在肾小球基底膜上，与相邻的足细胞形成裂隙隔膜而发挥滤过屏障的作用。足细胞的生物学功能主要有：①分子屏障作用;②电荷屏障作用;③抵抗毛细血管内静水压;④物理变形调节肾小球滤过功能;⑤胞吞作用;⑥分泌酶调控肾小球基底膜（GBM）的代谢;⑦维持内皮细胞正常结构和功能[3]。因此，足细胞损伤是多种肾脏疾病的起始因素，也是导致蛋白尿的直接原因，最终可导致终末期肾脏病的发生。

1.2 足细胞标志蛋白

足细胞众多作用的维持主要依赖于以肌动蛋白为主的细胞骨架和一些足细胞标志蛋白（足细胞表面蛋白分子和裂孔隔膜蛋白分子）的表达。足细胞标志蛋白是足细胞上表达的蛋白分子，根据其分布区域可分为 SD蛋白复合体、基膜区与GBM相连的蛋白、顶膜区蛋白、肌动蛋白相关蛋白及其他。

1.2.1 以podocalyxin为代表的足细胞顶端膜蛋白

podocalyxin蛋白作为足细胞顶膜区蛋白，是与CD34和内聚糖最密切相关的唾液酸蛋白，自身因具有负电荷而组成GBM的电荷屏障。在肾脏的发育中，podocalyxin蛋白在足细胞物理形态的维持中发挥重要作用，是足细胞形成最佳滤过屏障的关键因素。podoplanin蛋白同样为足细胞顶膜区蛋白，是一种黏蛋白型跨膜糖蛋白，因其带负电荷而构成电荷屏障阻止白蛋白通过，有相关研究证实给大鼠注射抗podoplanin抗体会导致足细胞足突融合和蛋白尿，由此推测podoplanin的表达异常与足突融合有关，是足细胞代偿性反应的表现[4～5]。

1.2.2 以nephrin为代表的SD膜蛋白

nephrin蛋白位于SD区域，是第一个被发现的足细胞裂隙膜关键分子，是肾脏足细胞早期损伤标志之一，其作为细胞黏附分子中的免疫球蛋白超家族中的一员，特异性表达于足细胞裂孔膜使其维持足细胞结构完整性，并参与足细胞信号传导，该蛋白表达减少或编码基因突变可导致足细胞结构破坏[6]。podocin蛋白作为SD膜蛋白，呈发夹样结构插入细胞膜从而介导SD与足突细胞骨架相连，因此对SD的正常滤过功能发挥关键性作用[7]。

1.2.3 以α3β1整合素为代表的GBM-足细胞连接膜蛋白

α3β1整合素是一类连接细胞骨架的细胞外基质（ECM）受体，是肾小球滤过膜与足细胞的主要黏附分子，在调控细胞生存中起到重要作用，足细胞主要经α3β1整合素锚定在GBM上[8]。dystroglycan蛋白廣泛存在于骨骼肌和神经系统，是足细胞固定于GBM的关键蛋白，其缺失会导致足细胞从GBM上脱落，进而引起足细胞的缺失[9]。

2 足细胞病

“足细胞病”的概念于2002年首次被提出，以足细胞病变为显著特点的肾小球疾病称为足细胞病（podocytopathy），病因与免疫复合物形成、代谢因素、血流动力学因素、基因突变、蛋白负荷因素、中毒以及感染等相关，病理上可看到肾小球足细胞数量的减少、肾小球基质成分改变、基底膜增厚、足突融合等表现，临床上可表现为大量蛋白尿、低蛋白血症、水肿等。足细胞病根据病因可分为三类——原发性、获得性和遗传性。原发性足细胞病常以微小病变（MCD）、局灶节段性肾小球硬化（FSGS）以及膜性肾病（MN）的表现形式而发病，而获得性足细胞病常见于自身免疫性、感染相关性、药物相关性、肿瘤相关性、肾移植相关性膜性肾病等。遗传性足细胞病有家族性肾病综合征、遗传性FSGS等[10]。

3 足细胞标志蛋白在足细胞病中的表达

目前大量研究证明，足细胞标志蛋白在足细胞病的发生发展中发挥着举足轻重的作用，随着众多足细胞标志蛋白的发现，证明足细胞损伤与缺失是足细胞病发生的主要原因之一。以下将以足细胞病病因为切入点，对足细胞标志蛋白与足细胞病之间的相关性进行分析。

3.1 原发性足细胞病与足细胞标志蛋白

3.1.1 微小病变型肾病

MCN是以细胞足突广泛消失为主要特点的一种肾小球疾病，发病高峰主要在儿童以及青少年。有研究表明，人类先天性肾病综合征由基因突变引起，MCN中突变的基因NPHS1参与足细胞表达免疫球蛋白超家族蛋白质肾素的编码，其为足细胞标志蛋白之一，这为治疗足细胞病提供突破点[11]。足细胞可通过表达CD80而改变足细胞功能，导致肾小球屏障的破坏，而CD80的表达升高可导致nephrin蛋白的表达降低[12]。越来越多的研究表明有遗传缺陷的足细胞结构是MCN的重要病因，而分子和基因组的研究进展中发现MCN的突变基因与足细胞标志蛋白如nephrin蛋白、肾素等紧密相关，这为治疗MCN提供新的思路。

3.1.2 局灶节段性肾小球硬化

FSGS以大量蛋白尿或肾病综合征为临床表现，病理学以局灶阶段遍布的肾小管硬化病变及足细胞转性引发足突结合或消退为特点。FSGS根据发病机制可分为原发性（原发足细胞病）、遗传性和继发性，在原发性FSGS的发病机制相关研究中发现，mircoRNA-193a可通过抑制足细胞内WT1的mRNA的翻译，从而抑制WT1调控的下游基因的表达，如nephrin、podocalyxin蛋白。另有研究发现可溶性尿激酶纤溶酶原活化受体（SuPAR）水平升高与肾病局灶性和节段性肾小球硬化的发病机制有关，而SuPAR可通过调节足细胞标志蛋白α3β1整合素来影响足突的成熟[13～14]。随着FSGS发病率的上升，足细胞标志蛋白与其发病机制的关系逐渐被揭示，甚至立于举足轻重的地位。

3.1.3 膜性肾病

MN是导致成人肾病综合征的重要病因之一，病理上表现为肾小球毛细血管基底膜均匀一致增厚，以弥漫性上皮下免疫复合物沉积为特点，病因分为特发性MN（IMN）和继发性MN。在IMN与podocalyxin蛋白相关性研究发现，于IMN患者尿液中检测发现podocalyxin蛋白高表达，且其表达量与蛋白尿量呈正相关[15]。在IMN中，足细胞表面的抗PLA2R抗体可与磷脂酶A2受体（PLA2R1）结合，从而激活补体导致足细胞损伤[16]。在这一过程中足细胞上皮细胞表型如nephrin蛋白表达下降或消失，致使上皮特性消失，足突融合，肾小球滤过屏障受损，引发蛋白尿，进而发生肾脏纤维化。这为进一步研究MN的发生机制及有效干预其进展提供了新方向。

3.2 遗传性足细胞病与足细胞标志蛋白

足细胞存在于肾小球毛细血管壁，是许多疾病损伤的靶细胞。在过去研究中，特别是家族性肾病综合征的遗传学研究为认识肾小球滤过屏障的结构和遗传性足细胞疾病提供了线索。足细胞蛋白nephrin、podocin和α-actinin的突变已被证明是家族性肾病综合征的遗传原因。相关研究正在按照遗传学的方向快速发展[17]。

3.3 获得性足细胞病与足细胞标志蛋白

3.3.1 糖尿病肾病

近年来随着人们生活水平的提高及生活方式的改变，糖尿病发病率日益增高，可合并出现糖尿病肾病（DN），最终发展为终末期肾病。DN具体机制尚未完全清楚，但血管紧张素Ⅱ、高糖及胰岛素抵抗均可造成足细胞损伤，引起继发性足细胞病。podocalyxin蛋白是最常用的标志物，且简单易测。在DN患者尿液中含量可通过ELISA法、免疫比浊法等多种方法检测发现[18]。杨伏猛等[19]为寻找DN患者早期肾损伤指标，在2016年的研究中使用流式细胞技术发现DN患者尿沉渣中足细胞及其标志蛋白podocalyxin蛋白表达明显升高，可反映早期DN患者肾损伤，且随着疾病进展，尿中足细胞数目也随之增加。故此可以推断，足细胞标志蛋白有望用于DN患者早期肾脏损伤指标的监测[20～21]。

3.3.2 狼疮性肾炎

系统性红斑狼疮（SLE）作为一种免疫介导的全身性疾病，约50%以上的患者病程中可累及肾脏。随着新型免疫抑制剂的发现，狼疮性肾炎（LN）的治疗效果有了极大改善，但仍有部分患者最终进展为终末期肾病[22]。目前，LN的发病机制尚未清楚，但免疫介导的抗原抗体复合物形成引起的足细胞损伤在LN发生发展中起着重要作用。王莹等人[23]发现LN患者肾组织巨噬细胞的浸润和nephrin蛋白的表达与疾病本身及其活动性有关，且nephrin蛋白的表达与巨噬细胞浸润密切相关。巨噬细胞在肾小球中的浸润聚集可能是引起足细胞损伤的重要机制之一。在关于足细胞标志蛋白与LN活动程度的相关性研究中发现，可追踪podocin蛋白、sinaptopodin蛋白监测LN患者的疾病活动，从而评估LN患者足细胞尿与临床疾病活动性的可能[24]。

3.3.3 其他

足細胞标志蛋白podocalyxin蛋白还可以在前列腺癌、非霍奇金淋巴瘤等多种恶性肿瘤中发现[25～26]。肾透明细胞癌作为一种发病率较高的泌尿系统恶性肿瘤，有着起病隐匿、恶性度高的特点。有研究表明[27]，在使用数据库寻找足细胞标志蛋白与肾癌的关系中发现podocalyxin蛋白的表达与肾透明细胞癌的高表达有相关性。这使得podocalyxin蛋白有望成为一种可以早期监测癌症发生的指标。任献国等[28]研究发现，紫癜性肾炎（HSPN）的患儿中同样可以发现podocalyxin蛋白的表达，且可作为分子标志物评估肾小球足细胞损伤情况和肾组织病理分级的严重程度。

4 小结

随着对肾脏疾病认识的逐渐深入，对足细胞的分子生物水平认识逐渐进入临床研究中，其中足细胞标志蛋白成为新的研究热点[29]。足细胞属于终末分化的有限增殖细胞，当受到损伤时，其表型会发生相应改变，造成足突融合、消失，从基底膜上脱落。由于其不可再生性，损伤早期周边细胞可代偿性填补基底膜的裸露区域，但随着脱落细胞越来越多，裸露面积逐渐增大，正常足细胞无法代偿时，基底膜将会凸向肾小囊，进而与肾小球壁层上皮细胞粘连，最终造成肾小球硬化[30]。故寻找一种可以在早期反映肾脏损伤的指标显得尤为重要，而足细胞标志蛋白的检测有望作为一种简便、有效的早期肾损伤的检测指标，其临床应用价值值得我们进一步探讨。

参 考 文 献

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（收稿日期：2021-06-16 修回日期：2021-10-21）

（编辑：潘明志）