王 榮 綜述 鄭敬民 審校

肥大細(xì)胞是一種Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)效應(yīng)細(xì)胞,其在Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)中的作用已有廣泛深入的研究。但近20年研究表明,肥大細(xì)胞是一類多功能細(xì)胞,其生理、病理意義遠(yuǎn)不僅限于Ⅰ型變態(tài)反應(yīng),更是先天和后天免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)者,與多種自身免疫性疾病、炎癥性疾病、器官移植免疫耐受、腫瘤、組織損傷修復(fù)以及組織纖維化密切相關(guān)。近年來,肥大細(xì)胞在腎臟疾病中的作用逐漸受到關(guān)注。本文主要就肥大細(xì)胞與腎臟疾病的關(guān)系進(jìn)行綜述。

肥大細(xì)胞生物學(xué)特性

來源肥大細(xì)胞由具有多向分化潛能的骨髓祖細(xì)胞分化而來。在轉(zhuǎn)錄因子GATA-2、CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(CEBP/α)及干細(xì)胞因子(SCF)的作用下,骨髓中的粒-單祖細(xì)胞分化為肥大細(xì)胞前體細(xì)胞。前體細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán),并在各種趨化因子作用下遷移至各組織,在向組織的遷移過程中,肥大細(xì)胞逐漸分化、成熟。除此之外,肥大細(xì)胞還可能有其他細(xì)胞起源。Poglio等[1]發(fā)現(xiàn)脂肪組織血管基質(zhì)中的造血干/祖細(xì)胞(HSPC)可分化為肥大細(xì)胞,并形成包括肥大細(xì)胞祖細(xì)胞、肥大細(xì)胞前體細(xì)胞及成熟肥大細(xì)胞在內(nèi)的整個細(xì)胞系。脂肪源性的肥大細(xì)胞亦可遷移至腸、皮膚等外周組織中發(fā)揮作用。

趨化和激活外周血循環(huán)中只有未成熟肥大細(xì)胞,在趨化因子作用下,從骨髓遷移至皮膚、腸、腹腔等處,完成分化、成熟,最終定居于該組織,發(fā)揮多種作用[2]。未成熟肥大細(xì)胞表達(dá)CD34、CD13、細(xì)胞表面分化抗原抗體117(CD117),而不表達(dá)FcεRI；成熟肥大細(xì)胞同時表達(dá)FcεRI和c-kit。除了外周血,脾臟、淋巴結(jié)和骨髓中也無成熟的肥大細(xì)胞。目前已確定白細(xì)胞介素8(IL-8)、SCF、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、腫瘤壞死因子(TNF)、正常T淋巴細(xì)胞表達(dá)和分泌的活性調(diào)節(jié)蛋白(RANTES)等趨化因子,可分別與肥大細(xì)胞表面的趨化因子受體CXC受體2(CXCR2)、CD117、TGF-β受體、TNF受體、C-C型細(xì)胞因子受體1(CC-CKR1)等結(jié)合,趨化肥大細(xì)胞遷移至特定的組織。補(bǔ)體也可趨化肥大細(xì)胞,體外實驗表明C3a、C5a、C1q可通過肥大細(xì)胞表面的C3aR、C5aR、C1q受體趨化肥大細(xì)胞,其中C3a是作用最強(qiáng)的肥大細(xì)胞趨化因子[3]。

抗原、超氧化物、補(bǔ)體、神經(jīng)肽類、脂蛋白類等多種物質(zhì),可通過肥大細(xì)胞表面的FcεRI激活肥大細(xì)胞。體外實驗表明C48/80聚合物也可激活肥大細(xì)胞,并誘導(dǎo)其釋放組胺等生物活性物質(zhì)[4]。此外,成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞也可通過釋放SCF、IL-6、IL-8、IL-9等活性物質(zhì)或直接接觸肥大細(xì)胞參與肥大細(xì)胞活化。

生物活性激活的肥大細(xì)胞脫顆粒后釋放大量貯存及新合成的物質(zhì),如組胺、白三烯、類胰蛋白酶、糜蛋白酶、內(nèi)皮縮血管肽類、生長因子、細(xì)胞因子、趨化因子及其他蛋白水解酶等,介導(dǎo)炎癥反應(yīng),從而引起組織損傷(圖1)。此外,結(jié)締組織中的肥大細(xì)胞還參與調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移、分化、細(xì)胞外基質(zhì)的合成、纖維瘢痕的形成。

異質(zhì)性和分類肥大細(xì)胞異質(zhì)性顯著,不同種屬的肥大細(xì)胞存在明顯差異。同一種屬的肥大細(xì)胞在不同的解剖部位、生理病理情況下也會有不同表型,并表達(dá)不同的生物活性物質(zhì),從而表現(xiàn)不同的生物功能[6,7]。

根據(jù)肥大細(xì)胞所表達(dá)的類胰蛋白酶和糜蛋白酶的不同,人類肥大細(xì)胞分為三種類型:(1)僅表達(dá)類胰蛋白酶者為MCT型；(2)僅表達(dá)糜蛋白酶者為MCC型；(3)同時表達(dá)類胰蛋白酶和糜蛋白酶者為MCTC型。MCT型為T細(xì)胞依賴性,MCTC型為非T細(xì)胞依賴性。MCC型最初為Yamada等[8]在腎移植排斥反應(yīng)的腎組織中發(fā)現(xiàn),后在其他器官中也發(fā)現(xiàn)了這一亞型的存在。

大鼠肥大細(xì)胞分型與人類不同,可根據(jù)甲苯胺藍(lán)染色分為兩種亞型:一種是T細(xì)胞依賴性的黏膜型,可被pH 5.0的甲苯胺藍(lán)染色液染成紫色或紫紅色；另一種是非T細(xì)胞依賴性的結(jié)締組織型,可被pH 0.5的甲苯胺藍(lán)染色液染成藍(lán)色[9]。

肥大細(xì)胞與腎臟疾病的關(guān)系

Pavone-Macaluso[10]和Colvin等[11]最早在腎組織中發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞,他們在一些腎活檢和尸檢標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)腎間質(zhì)肥大細(xì)胞數(shù)目明顯增加,但當(dāng)時未引起足夠重視。1996年,Lajoie等[12]首次以類胰蛋白酶作為標(biāo)記分子,采用免疫組織化學(xué)方法檢測腎組織中肥大細(xì)胞。與甲苯胺藍(lán)染色相比,免疫組化染色具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、影響因素少等特點(diǎn),其檢測結(jié)果更為可靠。此后,有關(guān)腎組織肥大細(xì)胞的報道逐漸增加。

臨床研究迄今為止,已有大量有關(guān)肥大細(xì)胞與腎臟疾病的報道,包括高血壓腎損害、新月體性腎炎、IgA腎病、過敏性紫癜性腎炎、特發(fā)性系膜增生性腎小球腎炎、慢性馬兜鈴酸腎病、多囊腎、反流性腎病、抗中性粒細(xì)胞胞質(zhì)抗體相關(guān)性血管炎、腎移植排斥反應(yīng)及腎淀粉樣變性等在內(nèi)的多種腎臟疾病患者腎組織中均發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞增加的現(xiàn)象。其中以晚期糖尿病腎病(DN)患者腎組織肥大細(xì)胞增加最為顯著[13],南京軍區(qū)南京總醫(yī)院全軍腎臟病研究所通過對大量腎臟疾病患者的臨床研究也證實了這一點(diǎn)。在多種腎臟疾病中,肥大細(xì)胞皆主要分布于腎間質(zhì),圍繞在腎小球及腎小管周。有時,肥大細(xì)胞還可侵入腎小管管壁,腎小球中極少有肥大細(xì)胞。肥大細(xì)胞并不與其他浸潤細(xì)胞聚集在一起,多為散在分布[9,13]。從已有研究來看,腎組織肥大細(xì)胞主要與腎小管間質(zhì)損傷有關(guān),可能通過促炎和促纖維化作用參與腎間質(zhì)的損傷過程。

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院全軍腎臟病研究所通過系統(tǒng)分析不同時期DN患者的腎組織發(fā)現(xiàn),肥大細(xì)胞數(shù)目及其活化水平隨疾病進(jìn)展逐漸增加,且其浸潤程度與多種臨床病理指標(biāo)[估算的腎小球濾過率(eGFR)、血清肌酐、蛋白尿、間質(zhì)浸潤細(xì)胞等]顯著相關(guān),提示肥大細(xì)胞在DN發(fā)生發(fā)展中可能有重要作用[14]。DN患者腎組織肥大細(xì)胞均表達(dá)類胰蛋白酶、糜蛋白酶、腎素、TGF-β和TNF-α,其中TNF-α表達(dá)水平隨病程進(jìn)展而增高,提示肥大細(xì)胞在不同病理時期所起作用可能不同,說明肥大細(xì)胞具有異質(zhì)性。不同臨床亞型IgA腎病患者腎組織肥大細(xì)胞數(shù)量變化較大,與疾病的相關(guān)性也存在明顯差異,再次說明肥大細(xì)胞存在異質(zhì)性[15]。所有腎組織肥大細(xì)胞均表達(dá)C3aR,提示C3a/C3aR在肥大細(xì)胞招募和激活過程中可能有重要作用[16]。

動物實驗研究雖然臨床研究顯示肥大細(xì)胞在腎臟疾病中可能起重要致病作用,但動物實驗結(jié)論卻并不完全一致:一些研究支持肥大細(xì)胞在腎臟疾病中起致病作用,但也有報道稱其有重要保護(hù)作用。

Li等[17]發(fā)現(xiàn)蛋白過載腎病模型大鼠腎組織肥大細(xì)胞的浸潤與間質(zhì)損傷程度密切相關(guān)。在免疫復(fù)合物介導(dǎo)的腎炎模型小鼠中,Scandiuzzi等[18]發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞蛋白酶4(mMCP-4,功能類似于人糜蛋白酶)缺陷小鼠的蛋白尿、血清肌酐、腎小管間質(zhì)纖維化程度均較野生型小鼠輕,提示mMCP-4有致腎臟纖維化作用。Timoshanko等[19]也報道在新月體性腎炎模型中,肥大細(xì)胞缺陷小鼠(W/Wv小鼠)新月體形成、T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤、黏附分子1表達(dá)、P選擇素的表達(dá)均較野生型小鼠低。

但在UUO模型中,肥大細(xì)胞缺陷小鼠[Kit(W)/Kit(W-v)小鼠]腎組織中巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞浸潤和TGF-β表達(dá)均明顯增加,且腎小管損傷、間質(zhì)纖維化程度也重于野生型小鼠,回輸肥大細(xì)胞可減輕腎小管間質(zhì)損傷程度[20]。Holdswort等[5]也發(fā)現(xiàn)在嘌呤霉素腎病模型中,肥大細(xì)胞缺陷小鼠纖維化程度明顯重于野生型小鼠。

肥大細(xì)胞參與腎臟疾病的可能機(jī)制

釋放生物活性物質(zhì)肥大細(xì)胞囊泡中貯存有大量生物活性物質(zhì),包括TGF-β、類胰蛋白酶、糜蛋白酶、腎素、組胺、肝素、金屬蛋白酶、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、TNF-α、IL-4、IL-10等。肥大細(xì)胞被激活后通過脫顆粒將這些物質(zhì)釋放至胞外；同時,活化的肥大細(xì)胞不斷合成、釋放新的生物活性物質(zhì),對腎臟造成損傷。

轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β) TGF-β是一種多功能生長因子,能調(diào)節(jié)細(xì)胞增生,誘導(dǎo)細(xì)胞分化、凋亡,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成,刺激細(xì)胞表達(dá)黏附分子,促使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維母細(xì)胞。TGF-β在腎組織損傷中的作用已為眾多研究證實[21]。TGF-β啟動Smad信號通路是腎小管間質(zhì)纖維化的重要機(jī)制[22]。此外,TGF-β可趨化更多的肥大細(xì)胞浸潤至腎間質(zhì),加重腎損傷。

類胰蛋白酶 類胰蛋白酶主要由肥大細(xì)胞合成、分泌,是肥大細(xì)胞的特異性酶,具有促細(xì)胞分裂原作用,也是重要的促炎因子。它可趨化成纖維細(xì)胞,刺激其合成Ⅰ型膠原,并與肝素等其他物質(zhì)協(xié)同作用,促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生。

糜蛋白酶 肥大細(xì)胞囊泡內(nèi)有大量糜蛋白酶。糜蛋白酶可將血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ,是血管緊張素Ⅱ合成的旁路途徑,參與腎臟局部炎癥、纖維化過程。糜蛋白酶還可通過Ⅱ型TGF-β受體激活TGF-β前體,增加活化的TGF-β濃度[23]。

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS) RAS在腎組織病理損傷中的作用已為較多研究證實[24]。肥大細(xì)胞可合成、分泌腎素；糜蛋白酶可將血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ,增加局部血管緊張素Ⅱ濃度。血管緊張素Ⅱ可誘使TGF-β產(chǎn)生,抑制基質(zhì)降解,促進(jìn)基質(zhì)沉積[25]。許多腎臟疾病存在腎組織局部RAS系統(tǒng)活化的現(xiàn)象。而局部RAS活化與肥大細(xì)胞浸潤密切相關(guān)[26]。

其他 肥大細(xì)胞釋放的組胺、肝素、金屬蛋白酶、生長因子等也可能在腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。比如組胺、肝素可調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞增生,刺激膠原的合成、成熟,兩者協(xié)同作用能促進(jìn)瘢痕組織形成。金屬蛋白酶是成纖維細(xì)胞趨化因子,具有有絲分裂原作用,可介導(dǎo)纖維化損傷。bFGF、VEGF可促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生、分泌細(xì)胞外基質(zhì),加重纖維化。Ehara等[27]的研究表明肥大細(xì)胞產(chǎn)生的bFGF與IgA腎病纖維化密切相關(guān)。

與其他細(xì)胞的相互作用肥大細(xì)胞還可能通過細(xì)胞間直接相互作用參與腎損傷。Ehara等[9]發(fā)現(xiàn)IgA腎病患者腎間質(zhì)肥大細(xì)胞的突觸與成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞直接接觸,推測可能存在細(xì)胞間直接相互作用。人類肥大細(xì)胞系1(HMC-1)和原代培養(yǎng)的胎兒包皮肥大細(xì)胞與皮膚成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)時,均可促使后者增生,該共培養(yǎng)體系中并不存在細(xì)胞因子等生物活性物質(zhì)的交換,提示肥大細(xì)胞可能直接接觸成纖維細(xì)胞而促進(jìn)其增生[28]。

小結(jié):目前研究已確定肥大細(xì)胞參與一些腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展過程,但其確切病理作用和機(jī)制仍不清楚,可能通過釋放各種生物活性物質(zhì)參與腎組織病理損傷?？梢栽O(shè)想,在各種致病因素作用下,腎組織細(xì)胞釋放一系列炎癥因子、細(xì)胞因子,招募、激活肥大細(xì)胞；浸潤的肥大細(xì)胞活化后,釋放大量促炎和促纖維化因子,誘使包括肥大細(xì)胞在內(nèi)的更多的炎性細(xì)胞浸潤,促進(jìn)腎組織病理損傷的發(fā)生發(fā)展。肥大細(xì)胞的參與很可能是一些腎臟疾病遷延難愈的重要原因之一。作為潛在的腎臟疾病防治靶目標(biāo),肥大細(xì)胞在腎臟疾病中的作用值得關(guān)注,Summers等[29]已報道肥大細(xì)胞膜穩(wěn)定劑色甘酸鈉可明顯減輕順鉑誘導(dǎo)的急性腎損傷小鼠的腎臟損傷程度。需指出的是,肥大細(xì)胞是一類高度異質(zhì)的細(xì)胞,在不同病理情況下,肥大細(xì)胞可有不同表型,其病理意義也可能不同。

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