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微小病變病蛋白尿產(chǎn)生的機制研究進展

2018-03-20 10:51嚴瑞紅盧宏柱
實用醫(yī)學雜志 2018年22期
關(guān)鍵詞:負電荷細胞骨架蛋白尿

嚴瑞紅 盧宏柱

1長江大學第一臨床醫(yī)學院兒科(湖北荊州434000);2公安縣人民醫(yī)院兒科(湖北荊州434300)

微小病變?。∕CD)是特發(fā)性腎病綜合征之一。臨床上以大量蛋白尿,低蛋白血癥,高脂血癥,水腫為主要特征[1?2]。病理上表現(xiàn)為電鏡下可見足細胞足突融合或消失,而沒有其他結(jié)構(gòu)上的改變,也沒有免疫復合物的沉積。血漿蛋白,尤其是白蛋白,怎樣通過腎小球濾過屏障從尿中排出至今仍不十分清楚。近年來,各國研究者對MCD蛋白尿產(chǎn)生的機制進行了大量的研究,本文對此進行綜述。

1 腎小球濾過屏障負電荷減少

1.1內(nèi)皮細胞表面負電荷分子因為內(nèi)皮細胞穿孔的大小的原因,常不被看作是阻止蛋白轉(zhuǎn)送到Bowman氏囊的主要原因。直到后來發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞表面覆蓋的足細胞標記蛋白(podocalyxin),一種負電荷蛋白,可以減少穿孔的直徑,推測可能使白蛋白通過內(nèi)皮細胞運動受阻,但目前還沒有實驗研究來證實這一假說。

1.2腎小球基底膜(GBM)負電荷減少GBM是負電荷存在的主要場所之一。在MCD發(fā)展中,GBM的低密度層的負離子場所減少[3],硫酸類肝素/尿肌酐比值增加[4]。臨床研究還發(fā)現(xiàn)用低分子肝素治療小兒原發(fā)性腎病綜合征有利于減少蛋白尿,其機制可能是彈性蛋白酶減少了GBM上的葡糖氨基葡聚糖,使GBM上負電荷減少,低分子肝素通過抑制彈性蛋白酶而起作用[5]。因此GBM上的負電荷減少是MCD的原因之一。GOLDBERG等[6]敲除agrin和perlecan基因,使蛋白聚糖缺乏,GBM的負電荷顯著減少,但小鼠不發(fā)生蛋白尿,清除分數(shù)也無變化。作者認為硫酸類肝素蛋白聚糖可能只有部分表型改變,但不發(fā)生MCD。在相似的研究中CHEN等[7]敲除Extl基因,小鼠足細胞表達此基因,足細胞分泌的糖蛋白核心蛋白多聚體受阻,小鼠表現(xiàn)為足突融合,免疫組化分析顯示硫酸類肝素糖蛋白下降,盡管足突融合以及硫酸類肝素的丟失,基因敲除小鼠只表現(xiàn)出輕微的白蛋白尿。VAN DEN HOVEN等[8]用小鼠過表達肝素酶去評估不同硫酸類肝素區(qū)域,用抗硫酸類肝素抗體去評估腎臟內(nèi)不同區(qū)域的硫酸類肝素粘多糖相關(guān)的陰離子區(qū),發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因鼠表達呈5倍減少,而腎小球結(jié)構(gòu)和蛋白分泌正常。

1.3導致GBM上負電荷丟失的介質(zhì)目前發(fā)現(xiàn)至少有3種介質(zhì)在GBM負電荷丟失中起到了關(guān)鍵的作用。這3種分子被認為是GBM負電荷丟失的介質(zhì):促血管新生蛋白因子樣?4(angiopoietin?4,angptl?4),IL?8 以及血液結(jié)合素(hemopexin,Hx)。

人類anglptl?4是分子量在45~65 kD的糖蛋白,被認為是MCD產(chǎn)生蛋白尿的一種介質(zhì),在MCD患者的血漿、尿和腎小球中均發(fā)現(xiàn)Angptl?4寡聚體220 kD,PI< 8,在4個MCD患者中檢出,其中一個人尿中也存在,分子量55~70 kD,PI> 8。同樣,angptl?4寡聚體100~600 kD,PI< 8和angptl?4分子Pl>8,在部分MCD患者血中檢測出。血清angptl?4水平在MCD、FSGS 和膜性腎病活動期增高[9]。腎組織免疫熒光顯示弱染色,它位于足細胞、GBM和內(nèi)皮細胞。Angptl?4在MCD中的可能機制包括足細胞分泌angptl?4(大多數(shù)Pl>8)轉(zhuǎn)移到GBM和內(nèi)皮細胞,導致GBM負電荷減少,而出現(xiàn)蛋白尿[10]。在另一組MCD患者中,尿中angptl?4與尿蛋白呈正相關(guān),在MCD復發(fā)組較對照組尿中angptl?4增高。這可能是結(jié)果而不是腎小球濾過屏障滲漏的原因。的確,尿中angptl?4的水平在其他類型腎小球疾病也增高,如局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)、膜性腎病等。而且,血清angptl?4水平在MCD的復發(fā)期較緩解期及對照組下降,另外,與以前的研究比,MCD復發(fā)的腎組織中angptl?4免疫熒光陰性或很弱。最重要的是在人類足細胞培養(yǎng)中加入MCD患者血清,包括復發(fā)期和緩解期,足細胞表達angptl?4不增加。最近還沒有發(fā)現(xiàn)尿中陽離子型angptl?4(PI> 8)。在MCD復發(fā)期,發(fā)現(xiàn)了PI5.4的angptl?4,因此,挑戰(zhàn)了這一學說。一個高PI的angptl?4是MCD蛋白尿的介質(zhì)??傊?,angptl?4在MCD中的臨床意義還有待進一步確定。

血清IL?8在MCD復發(fā)期較緩解期和對照組增高。給大鼠注射IL?8血清水平達到MCD患者相似的濃度,表現(xiàn)出輕度的蛋白尿,用抗IL?8中和抗體可預(yù)防蛋白尿,提示IL?8與蛋白尿之間存在因果關(guān)系[11]。另外,給大鼠注入IL?8可增加GBM氨基葡聚糖的分解代謝。這些資料提示循環(huán)的IL?8在產(chǎn)生蛋白尿的某些作用是通過降低硫酸類肝素蛋白聚糖的合成,從而減少GBM的陰離子電荷,最后導致蛋白尿[12]。

Hx是肝臟合成的一種蛋白質(zhì),其受體在肝細胞、神經(jīng)元和巨噬細胞中均有表達,但至今未發(fā)現(xiàn)其受體在腎臟表達。但Hx可以改變腎臟裂孔膜蛋白的信號轉(zhuǎn)導及neph?rin,podocin,CD2AP蛋白的移位,在各種感染和炎癥急性期均增高,血漿純化和重組的Hx有絲氨酸酶活性,循環(huán)的Hx是無活性的,活化的Hx對腎小球濾過屏障有重要的作用,Hx可以使唾液酸糖蛋白和陰離子減少,大鼠實驗發(fā)現(xiàn)Hx可以使足細胞足突消失,并出現(xiàn)可逆的蛋白尿[12?13],從正常人血漿中分離出來一個片段,稱為100 KF片段,分子量為80~100 kD。把它注射到小鼠,15 min后GBM低密度區(qū)負電荷減少,尿蛋白分泌增加[14]。筆者認為這一作用是Hx所致。然而,Hx作為MCD的致病因素還缺乏直接證據(jù)。

2 足細胞在MCD中的作用

2.1足細胞骨架與裂孔膜的變化MCD是一種足細胞病,腎小球?qū)ρ獫{蛋白通透性的增加是因為足細胞骨架的改變使裂孔膜滲漏,導致蛋白尿。裂孔膜蛋白在維持足細胞骨架穩(wěn)定中起到了重要作用。足細胞損傷與白蛋白排泄有著密切的聯(lián)系[15]。動物實驗表明,敲除podocin基因NPHS2,可以導致蛋白尿,在少量蛋白尿時,電鏡觀察足細胞足突正常,當大量蛋白尿時,出現(xiàn)足突融合或消失[16]。

2.1.1Nephrin在維持足細胞骨架中的作用Nephrin是較早發(fā)現(xiàn)的裂孔膜蛋白之一,在維持裂孔膜穩(wěn)定性中起到重要作用,nephrin丟失多的患者,療效及遠期預(yù)后不佳[17],在眾多的研究中也發(fā)現(xiàn)MCD患者足細胞nephrin表達下降,目前只能認為部分MCD可能與nephrin表達下降有關(guān)。

Nephrin蛋白的磷酸化是維持足細胞結(jié)構(gòu)與功能的重要因素,是SD與細胞骨架信號轉(zhuǎn)導中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[18]。但用不同方法研究nephrin在MCD中的作用得出了矛盾的結(jié)果。一些研究表明腎小球nephrin表達在MCD與正常對照組中無差別。也有證據(jù)顯示nephrin mRNA表達下降。這些相互矛盾的結(jié)果部分解釋原因可能是使用的研究方法的不同。因此,只能認為MCD nephrin表達下降沒有確切的依據(jù)。

Nephrin有調(diào)節(jié)肌動蛋白聚合的作用。Nephrin磷酸化下降導致蛋白尿,在MCD患者中,nephrin磷酸化py228比正常腎小球下降。與這一研究相同的,在py1217位neph?rin磷酸化在MCD患者腎小球中的表達在蛋白尿期比緩解期下降。把足細胞與MCD復發(fā)的患者血清培養(yǎng)和與緩解期血清培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者nephrin磷酸化下降。從形態(tài)學上發(fā)現(xiàn)肌動蛋白重組也發(fā)生改變,基于這些發(fā)現(xiàn),推測足細胞骨架改變破壞了SD的正常形態(tài),導致SD通透性增高,從而出現(xiàn)蛋白尿[19]。Nephrin磷酸化是MCD損傷的機制仍不十分清楚。目前發(fā)現(xiàn)3種蛋白可能對nephrin磷酸化過程起到干擾作用,它們分別是CD80、c?mip和SHP?1。

CD80(也稱B7?1)是足細胞表達的一種跨膜蛋白,足細胞CD80與蛋白尿之間的聯(lián)系基于一個實驗。注射LPS小鼠足細胞表達CD80增加,足突消失,并出現(xiàn)蛋白尿,相比之下,CD80敲除小鼠注射LPS沒有發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。內(nèi)皮素?1 A型受體拮抗劑有抗蛋白尿的作用,這一作用是通過抑制足細胞表達CD80而實現(xiàn)[20]。在MCD患者尿中CD80增高,外周血單個核細胞CD80 mRNA表達增高,而其他腎小球疾?。‵SGS、LN)尿中CD80不增高[10,21]。尿中CD80的來源是足細胞,理由是:首先、S?CD80低血清水平(可溶性CD80的分子量是23 kD)復發(fā)的MCD患者較正常對照組下降[21]。其次、尿中CD80分子是53 kD,與整個細胞膜相關(guān)的CD80一致,與循環(huán)的可溶性CD80相反,循環(huán)的CD80是B細胞產(chǎn)生的。尿中的CD80與MCD也有密切的關(guān)系,并且可以作為判斷MCD對激素治療反應(yīng)的指標之一[22]。最近研究[10]發(fā)現(xiàn),CD80在7個MCD患者復發(fā)期的腎小球中全部存在,但在2個FSGS患者中微量或不存在,在一個MCD患者緩解期也缺失,所有復發(fā)期的7個MCD患者小管上皮細胞染色沒有CD80。另一項研究還發(fā)現(xiàn)人的足細胞與MCD復發(fā)患者血清培養(yǎng)CD80表達增加,并伴隨著nephrin磷酸化減少,而用緩解期患者血清培養(yǎng)沒有這種現(xiàn)象,因此可以認為,CD80可能干擾nephrin磷酸化和抑制Fyn和(或)Nck蛋白。動物實驗還發(fā)現(xiàn)TNF?α,polyI:C、LPS和IL?13也刺激足細胞表達CD80,過表達的CD80和Neph1通過細胞外域相互作用,導致裂孔膜破壞[23]。這些結(jié)果都支持一個假說,一種循環(huán)因子介導蛋白尿。

C?mip是一個86 kD蛋白,Balb/c和SCID小鼠暴露于LPS可以導致蛋白尿和足細胞c?mip過表達,用c?mip siR?NA預(yù)處理小鼠再注射LPS,明顯的降低蛋白尿,提示在c?mip和蛋白尿之間有一定的聯(lián)系。足細胞c?mip轉(zhuǎn)基因小鼠足細胞足突消失,大量蛋白尿伴有nephrin磷酸化減少,以及活化的Fyn。用重組的IL?17與小鼠足細胞培養(yǎng),可導致足細胞凋亡和細胞骨架紊亂,這一作用是IL?17使C?mip過表達,從而下調(diào)磷酸化nephrin和Bcl?2水平而起作用[24]。用免疫組化和原位雜交技術(shù)在MCD復發(fā)期腎小球c?mip較恢復期增高。在Reed?Sternberg細胞和Hodgkins淋巴瘤發(fā)展為MCD的患者c?mip選擇性表達,而在Hodgkins患者沒發(fā)生蛋白尿時c?mip不表達。最近對1例小細胞型肺癌患者并發(fā)腎病綜合征的研究發(fā)現(xiàn),c?mip在足細胞和肺癌細胞中過表達,把患者血清與人足細胞培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)足細胞骨架紊亂,并且誘導c?mip表達,說明c?mip在小細胞型肺癌相關(guān)的足細胞病中起到重要的作用[24]。體外實驗及動物研究表明足細胞c?mip與Fyn結(jié)合阻止他與nephrin作用,導致nephrin磷酸化減少,從而改變下游的連接SD和細胞骨架蛋白信號級聯(lián)反應(yīng)[25]。C?mip在MCD的臨床關(guān)聯(lián)性還不清楚,因為(1)Fyn缺陷小鼠表現(xiàn)出蛋白尿上調(diào)足細胞c?mip、使人想到c?mip是Fyn失調(diào)的結(jié)果,而不是原因;(2)把人的足細胞與MCD患者復發(fā)期血清培養(yǎng)和與緩解期血清培養(yǎng),F(xiàn)yn表達無變化,這一發(fā)現(xiàn)與假說機制MCD患者c?mip抑制Fyn相矛盾,c?mip可能反映出足細胞對noxa的非特異性效應(yīng)。

SHP?1屬于PTPs家族,在蛋白酪氨酸激酶如Fyn和PTPs之間的緊密調(diào)節(jié),是維持靶蛋白,如nephrin磷酸化穩(wěn)定水平必須的,反過來調(diào)節(jié)下游信號通路。在高糖下培養(yǎng)人足細胞過表達SHP?1導致nephrin磷酸化選擇性位點在Tyr1193和Tyr1217殘基,SHP?1抑制防止nephrin磷酸化提示在SHP?1和nephrin之間有聯(lián)系[26]。

2.1.2半乳糖凝集素1半乳糖凝集素1(Galectin?1,Gal?1)是一個135個氨基酸組成的蛋白,基因為LSGALS1。是細胞運動、黏附和免疫修飾劑。在人類腎小球內(nèi)皮細胞和系膜細胞表達,另外,它與nephrin胞外域共存,人類足細胞與重組的Gal?1培養(yǎng),表現(xiàn)出nephrin磷酸化增加,提示Gal?1在SD中起到了一個信號介導作用,在MCD復發(fā)患者的研究中發(fā)現(xiàn)腎小球Gal?1表達下降。最近,OSTALSKA等[27]發(fā)現(xiàn)在MCD和對照組中均無Gal?1表達,而在FSGS和彌漫性系膜增生患者足細胞中檢測出。

2.1.3血液結(jié)合素體外實驗表明Hx通過減少nephrin依賴的細胞骨架改變介導蛋白尿。細胞骨架改變是Hx色氨酸蛋白酶活化的結(jié)果,因為當足細胞暴露在Hx低劑量蛋白酶抑制劑AEBSF減少肌動蛋白纖維的重排,這一發(fā)現(xiàn)的意義仍不清楚,因為蛋白酶抑制劑SPI具有肌動蛋白重排的獨立作用,用10%正常人血漿預(yù)處理,可以完全阻斷Hx對肌動蛋白重排作用。

2.2F?actin與SD蛋白的相互作用Synaptopodin免疫組化研究MCD患者顯示較對照組減弱。但另個研究發(fā)現(xiàn)無差異。HORIONUCHI等[28]發(fā)現(xiàn)兒童腎病綜合征MCDpodo?cin降低,包括激素耐藥型腎病綜合征??赡芘cNPHS2突變有關(guān)。相反,另一個研究6例MCD用免疫組化的方法,與對照組沒差別[28]。

2.3足細胞與GBM之間的黏附蛋白α?dystroglycane(α?DG)和唾液酸苷酶在MCD和4個正常腎小球中的表達,以及尿中唾液酸兩組無差別。在MCD中,α?DG的表達較正常降低25%~50%因為α?DG免疫金標更強,前者得到的值更確切地反應(yīng)其病理生理特點。更有趣的是經(jīng)激素治療的MCD患者α?DG的表達明顯恢復,然而,低表達α?DG的現(xiàn)象不能得出是因為低濃度α?DG而導致的蛋白尿。最近在小鼠發(fā)現(xiàn)無α?DG腎小球足細胞足突變平但沒有蛋白尿。

整合素:BARADI等[29]研究整合素家族亞單位用熒光免疫方法,6個正常腎組織和10個MCD、膜性腎病和狼瘡性腎炎,在正常腎小球人a3為主要的整合素熒光呈線性沿GBM分布,在MCD和狼瘡性腎炎a3染色正常。LAH?DENKARI等[30]發(fā)現(xiàn)MCD和芬蘭型先天性腎病綜合征伴大量蛋白尿者足細胞與GBM也緊密結(jié)合。

3 調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)與MCD機制之間的關(guān)聯(lián)

Tregs是一種動態(tài)的細胞群體:在平衡狀態(tài)下,它們的水平較低。幾乎所有蛋白尿模型都證實了低Tregs和蛋白尿之間有著密切聯(lián)系[31],低Tregs和蛋白尿之間的關(guān)系取決于觀察的時間點,動物試驗表明:(1)阿霉素腎病可以通過輸注Foxp3轉(zhuǎn)導的T細胞或通過輸注腺苷或通過使用低劑量IL?2來調(diào)節(jié);在所有這些病例中,循環(huán)Tregs上調(diào),蛋白尿下調(diào)[32];(2)將Tregs直接輸入Buffalo/Mna大鼠與蛋白尿減少和腎臟病變消退有關(guān);(3)在LPS腎病中也研究了Tregs的作用,它代表了瞬時蛋白尿的模型;在這種情況下,通過使用IL?2/抗IL?2免疫復合物調(diào)節(jié)Tregs水平,誘導CD4+細胞分化成 Tregs[33]。輸注IL?2/抗 IL?2可以減少阿霉素腎病大鼠的蛋白尿,改善腎功能。也有相關(guān)實驗在用LPS處理的小鼠中,使用相同的方法使得蛋白尿的減少。在用他克莫司治療SRNS的過程中,發(fā)現(xiàn)病理類型為MCD患兒,其臨床癥狀完全緩解率要低于MsPGN和FSGS;反而其復發(fā)率要高于MsPGN和FSGS[34]。利妥昔單抗與SMP?DL?3b的相互作用可誘導的足細胞肌動蛋白重塑,從而恢復了足細胞的結(jié)構(gòu)和功能[35]。已有很多實驗證明Th17與腎臟疾病的發(fā)生有著莫大的聯(lián)系,在觀察到低劑量重組IL2是安全的并且可以在人類中使用后,Treg水平的調(diào)節(jié)已成為MCD的一種新的潛在治療方法。但目前關(guān)于Tregs在人MCD中的作用的證據(jù)很少,還需進一步研究。

4 結(jié)論與展望

MCD蛋白尿的產(chǎn)生是復雜的,內(nèi)皮細胞及GBM層負電荷的減少可能是原因之一,但目前沒有足夠的證據(jù)證明這一點。目前更多的學者認為MCD是一種足細胞病,足細胞nephrin,CD80等蛋白的表達異常在蛋白尿的產(chǎn)生中可能起到了激發(fā)作用,動物實驗發(fā)現(xiàn)Treg水平也與蛋白尿的產(chǎn)生密切相關(guān),但是導致蛋白尿的確切機制仍不清楚。今后對MCD的研究重點是找出特異性的異常點,以便針對靶點進行特異性的治療,從而取代全身免疫抑制的治療方法。

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