足细胞参与高血压病肾小球硬化的作用机制研究

作者:戴小华(安徽中医药大学第一附属医院)

摘要：肾小球硬化是多种原因引起肾小球损伤后的共同转归,也是高血压肾损害的主要病理基础。其中肾小球滤过屏障是高血压肾小球内血流动力学因素作用的主要部位，其结构和功能的改变是肾小球硬化的关键启止因素。大量研究表明，足细胞中相互交错的足突以及足突间的裂隙膜结构是最关键的肾小球分子滤过屏障，各种致病因素或者遗传因素引起足细胞受损、裂隙膜分子减少以及足细胞数量的减少，被认为是肾小球硬化的最关键致病因素之一。

关键词：足细胞损伤；肾小球硬化；标记蛋白

足细胞是终末分化的上皮细胞，它具有独特的细胞结构，包括细胞体、主突和足突。足突是维持和改变足细胞形态和功能的核心，由复杂的细胞骨架成分、裂孔膜结构、基底膜结构和顶膜分子组成。相邻足突之间相互交联形成裂孔，覆盖一层裂孔隔膜 (slit diaphragm，SD)形成裂孔复合体，这一结构在维持肾小球滤过屏障中起重要作用。足细胞是肾小球滤过膜的重要细胞成分，维持着肾小球正常滤过，合成肾小球正常及病理状态下主要的细胞外基质，表达多种对维持系膜和内皮正常功能的细胞因子及其受体等功能。目前对于足细胞生物特性的认识有助于进一步了解高血压早期肾小球硬化的发生发展机制[1]。

1 足细胞损伤机制

高血压时，肾小球内毛细血管袢压力增加，牵拉刺激可损伤足细胞，最终导致肾单位减少和局灶性节段性肾小球硬化。足细胞损伤在肾小球硬化的起始和进展中起关键作用，是各种肾小球疾病发展到终末期的共同通路。有研究表明，选择性的损伤肾小球系膜细胞很难诱导肾小球硬化。然而，针对胚胎和成年动物的肾小球足细胞损伤可以明显促使肾小球硬化的发生[2]。

1.1 足细胞的损伤因素及病理改变

众多因素可以引起足细胞损伤。这些因素包括：血流动力学异常(如血管紧张素Ⅱ、机械应力)、代谢因素(如高血糖、肥胖)、活性氧基团(Ros)、足细胞膜抗原的抗原抗体反应(如膜性肾病、微小病变)、毒素与药物、感染(如HIV)、蛋白负荷过重等均可导致足细胞损伤[3]。足细胞损伤表现为细胞正常形态消失、胞体肥大或萎缩、空泡化、胞浆脂滴形成，足突消失，最后GBM脱落造成肾小球内足细胞数量和密度减少，GBM裸露，足突与肾小球包曼氏囊壁发生黏连，启动肾小球硬化。

1.2 足细胞损伤与肾小球硬化

1.2.1 足细胞上皮一间充质细胞转分化

足细胞受刺激后，会发生上皮一间充质细胞转分化(EMT)，同时出现多种蛋白分子表达的异常，引起肾小球滤过屏障功能障碍[4]。EMT受多种细胞因子的调节，其中TGF-β1是最重要的促纤维化因子，在病理条件下可触发和完成EMT的全过程。TGF-β1是多功能细胞因子，以自分泌和(或)旁分泌的方式通过细胞表面的受体信号传导途径调节细胞增殖、分化、诱导凋亡[5]，其可以刺激细胞外基质(ECM)蛋白合成和抑制基质降解蛋白酶产生，引起ECM蛋白沉积，还可以诱导肾小管上皮细胞转分化为α一平滑肌肌动蛋白(α—SMA)阳性的肌成纤维细胞从而诱导肾间质纤维化发展[6-7]。司晓芸等[8]发现缬草油不仅通过改善足细胞结构损伤延缓肾损害，还可能通过抑制足细胞表型转化、降低ECM表达抑制肾组织硬化和纤维化，其作用机制可能与多功能细胞因子调节作用有关。

1.2.2 足细胞数量改变与肾小球硬化

足细胞损伤后密度和数量减少都可以导致肾小球硬化。其减少的主要原因为：脱落和凋亡。足细胞从肾小球基底膜（GBM）脱落是其黏附功能受损引起的。足细胞从GBM表面脱离不单能引起蛋白尿，更是导致肾小球硬化的启动因素Inte- grin是一组介导细胞间及细胞与外基质之间黏附反应的跨膜糖蛋白，其与新发现的在足细胞内表达的黏附蛋白ILK在胞质区相互作用，参与调节足细胞与GBM的黏附过程[9]。ILK与Integrin病理状态下，ILK过度表达，调节整合素的活性和亲和力，使B1亚单位胞内区域磷酸化，降低Integrin与基质结合力并引起足突细胞形态改变或消失，同时促进细胞骨架紊乱，加重足细胞脱落，抑制ILK则可阻断上述改变。

凋亡是对更为严重损伤的反应，持续损伤造成细胞能量代谢紊乱，启动了足细胞凋亡基因表达。TGF-β/Smad信号通路激活是足细胞凋亡重要的启动因素。大量研究表明TGF-β可以诱导足细胞凋亡。在TGF-β转基因小鼠，足细胞在肾小球硬化的早期即发生凋亡。研究者发现在2周龄的TGF-β转基因小鼠，足细胞凋亡率比野生型小鼠增加20倍，而内皮细胞和系膜细胞凋亡在2周龄转基因小鼠和野生型小鼠之间没有明显区别。研究已经证实TGF-β是致足细胞损伤的重要因子，其致损伤机制包括诱导凋亡、转分化以及直接损伤等，足细胞对损伤的不同反应与肾小球硬化的病理和预后直接相关。Smads信号转导是TGF-β1诱导EMT的关键通路[10]。Smad7通过阻断Smad2的激活从而抑制TGF-β1诱导的EMT的发生，发挥抑制肾脏纤维形成的作用[11]。研究证实，一旦Smad7的表达量减少，Smad通路的活性就会增强，肾脏便呈进展性纤维化[12]。肾脏TGF-β1表达增高激活下游分子Smad7，高表达的Smad7也能同样诱导足细胞凋亡。在体外培养足细胞中，1ng/ml TGF-β1刺激可以诱导足细胞发生凋亡，并伴有Bax蛋白和活化caspase-3表达增加。TGF-β1也可激活p38MAPK通路，而阻断p38MA