鄒 婷，王淑君，唐皓璇，楊 陳，潘慶軍，劉華鋒

(湛江市慢性腎臟病防控重點實驗室，廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院腎臟疾病研究所，廣東 湛江524001)

慢性腎病 (chronic kidney disease, CKD) 作為一個全世界的重要公共衛(wèi)生問題, 嚴重威脅著公眾健康。最新流行病學研究表明，我國CKD的患病率為10.8%，CKD中約有2%會發(fā)展為終末期腎病，增加患者家庭及國家的醫(yī)療衛(wèi)生支出。因此，迫切需要明確CKD的病因和機制。系膜細胞、足細胞、內皮細胞主要參與腎小球濾過膜構成及功能調節(jié), 腎小管上皮細胞主要參與物質重吸收與分泌，上述腎固有細胞的損傷與CKD的發(fā)生發(fā)展密切相關。溶酶體最初由Christian de Duve在20世紀50年代首次提出，其參與分泌、質膜修復、細胞信號傳導和能量代謝等細胞的過程，是維持細胞穩(wěn)態(tài)的關鍵細胞器[1]。溶酶體功能障礙與多種疾病(如溶酶體貯積癥、神經退行性疾病及心血管疾病等)密切相關[2]。腎是體內細胞溶酶體含量最豐富的臟器，近年，研究表明，溶酶體功能障礙與法布里腎病及糖尿病腎病等慢性腎病的發(fā)生相關[3-4]。因此，本文通過對溶酶體與腎固有細胞的病理生理研究進展進行綜述，希望了解CKD發(fā)病機制提供新思路。

1 溶酶體概述

溶酶體是哺乳動物細胞中一種具有單層膜結構富含酸性水解酶的細胞器，是細胞內的主要降解工廠，許多降解途徑在溶酶體水平匯合，包括內吞，吞噬及自噬，通過降解進入細胞的外源性大分子物質和細胞內異常的大分子物質，為細胞提供氨基酸、脂質(從蛋白質和大分子中分解)等營養(yǎng)物質[5]，并且參與多種細胞過程，包括物質分泌，質膜修復，細胞信號傳導和能量代謝。溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)分為異噬和自噬兩條路徑，其中自噬途徑是指自噬體形成后與溶酶體結合而形成自噬溶酶體(autolysosome)，最后在溶酶體酶的作用下，自噬泡膜和其包含物被溶酶體降解[6-7]。而溶酶體功能障礙將導致溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)受阻，使多泛素化蛋白在細胞中蓄積，繼而損傷細胞，參與疾病的發(fā)生發(fā)展[8-9]。

2 溶酶體與腎固有細胞的病理生理

2.1 溶酶體與腎小球足細胞損傷

足細胞在維持腎小球濾過屏障起著關鍵作用，足細胞形態(tài)異?；蛉笔Э墒篂V過屏障受損而導致大量蛋白尿，臨床和實驗證據表明，溶酶體功能障礙導致足細胞損傷和大量蛋白尿[10-11]，與CKD發(fā)生發(fā)展密切相關。

法布里病(Fabry disease, FD)是一種X染色體連鎖隱性遺傳的溶酶體貯積癥，引起α-半乳糖苷酶-A失活性或缺陷，導致鞘糖脂(尤其是酰基鞘鞍醇三己糖(Gb3))不能降解從而在細胞中的溶酶體蓄積，腎受累稱法布里腎病。積累在腎細胞溶酶體的鞘糖脂可引發(fā)腎小球炎癥和纖維化，導致終末期腎病的發(fā)生[12]。研究表明，足細胞溶酶體的異常沉積Gb3，可通過導致足細胞表面所帶的負電荷丟失，觸發(fā)足細胞足突融合，從而導致蛋白尿的發(fā)生[13]。此外，鳥苷三磷酸酶發(fā)動蛋白通過與足細胞足突中的肌動蛋白群相互作用，可使足細胞足突的形態(tài)處于恒定狀態(tài)以維持腎小球的濾過。而鳥苷三磷酸酶發(fā)動蛋白異常使足細胞足突發(fā)生改變，從而使腎小球濾過屏障受損。研究表明，鳥苷三磷酸酶發(fā)動蛋白含有組織蛋白酶L(cathepsin L, CL)的切割位點，在CKD臨床表現(xiàn)為蛋白尿時，足細胞溶酶體的CL異常增多，CL通過切割鳥苷三磷酸酶發(fā)動蛋白，使鳥苷三磷酸酶發(fā)動蛋白失活，導致足細胞肌動蛋白細胞骨架解體以及足細胞足突消失，加重蛋白尿[14]。此外，在特異性敲除足細胞組織蛋白酶D(cathepsin D, CD)的小鼠也發(fā)現(xiàn)，12～20個月小鼠出現(xiàn)腎小球足細胞明顯丟失，導致濾過屏障受損及蛋白尿發(fā)生[15]。

足細胞的標記蛋白如腎病蛋白(nephrin)、P-鈣黏蛋白(P-cad)和緊密連接蛋白-1(ZO-1)降低，肌間線蛋白、成纖維細胞特異性蛋白-1(FSP-1)和α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)等間充質細胞特征蛋白增加稱上皮細胞向間充質細胞轉化(epithelial-to-mesenchymal transition, EMT)[16]，足細胞發(fā)生EMT可致其結構破壞，最終導致腎小球濾過屏障受損及硬化[17]。有研究表明，溶酶體抑制劑(V-ATPase抑制劑，巴弗洛霉素Al(Baf Al)和特異性V-ATP酶siRNA)抑制溶酶體功能導致自噬通量不足，并伴隨足細胞內上皮標志物P-cad和ZO-1降低以及充質標志物FSP-1和α-SMA的表達增加，而在此基礎上使用spaudin-1抑制自噬體形成顯著抑制EMT的發(fā)生[18]。說明足細胞溶酶體功能障礙使其自噬受阻，并促進足細胞上皮細胞向間充質細胞轉分化。

以上研究結果表明，溶酶體功能障礙與足細胞形態(tài)及功能異常密切相關，在CKD的蛋白尿的形成及腎小球的硬化中起重要作用。

2.2 溶酶體與腎小管近端上皮細胞損傷

腎近端小管可重吸收大部分腎小球濾過的水和溶質，研究表明，腎小管的重吸收的溶質需要溶酶體酶降解。近端小管上皮細胞(proximal tubular epithelial cells, PTECs)通過其表面受體megalin和cubilin串聯(lián)形成復合物介導腎小球濾過的低分子量蛋白質的重吸收[19]。溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)是重吸收蛋白質降解的主要途徑[20]，溶酶體損傷導致溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)受阻，與PTECs的損傷密切相關。

糖尿病腎病是終末期腎病的主要病因之一。高糖狀態(tài)下，葡萄糖與蛋白質進行糖基化反應從而形成糖基化終末產物(advanced glycation end products, AGEs)，AGEs腎小管上皮細胞沉積在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展起關鍵作用[21]。研究發(fā)現(xiàn)，AGEs刺激下，PTECs的溶酶體組織蛋白酶表達量及溶酶體組織蛋白酶B，L和H活性下降[4]，而有研究表明，溶酶體酶活性的下降，可抑制細胞內AGEs降解，進而引起氧化應激及激活炎癥導致PTECs損傷,促進糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展[22]。同時，體外實驗也發(fā)現(xiàn)，AGEs刺激下，人腎小管上皮細胞系HK-2細胞出現(xiàn)LAMP1標志的溶酶體體積增大不規(guī)則聚集在核周，說明溶酶體形態(tài)異常，并且溶酶體酸化功能及降解能力受損[4]，而溶酶體降解功能異常導致泛素化蛋白在細胞蓄積可以通過誘導氧化應激導致細胞凋亡[23]，甚至還通過激活NF-kB核信號誘導腎炎癥及間質纖維化的發(fā)生[24]。說明，溶酶體損傷是導致糖尿病腎病近端小管上皮細胞受損的一個重要原因。

鉛是一種環(huán)境中廣泛存在的重金屬污染物，能通過空氣、土壤和水進入人體，體內鉛蓄積可造成多個系統(tǒng)及器官損傷，腎是Pb最敏感的靶器官之一，而近端小管是Pb誘導腎損傷的主要部位。研究表明，Pb可以通過抑制V-AT-Pase引起溶酶體堿化，影響組織蛋白酶B和組織蛋白酶D的成熟來抑制溶酶體降解能力，導致自噬體在原代大鼠近端小管細胞中積聚，加重原代大鼠近端小管細胞中Pb誘導的腎毒性[25]。

以上研究表明，溶酶體損傷可使PTECs細胞溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)受阻，損傷PTECs細胞，參與CKD的發(fā)生發(fā)展。

2.3 溶酶體損傷降低系膜細胞Ⅰ型膠原蛋白降解

系膜細胞是一種位于系膜區(qū)的可收縮細胞，系膜細胞增多與系膜基質增多是多種慢性腎疾病共同的病理改變，而Ⅰ型膠原蛋白是系膜細胞產生細胞外基質的主要成分，與CKD發(fā)展密切相關[26-27]。研究表明，溶酶體抑制劑巴弗洛霉素A1(bafilomycin A1)可通過抑制自噬溶酶體降解能力，使小鼠系膜細胞Ⅰ型膠原蛋白及其與溶酶體相關膜蛋白1(lysosomal associated membrane protein 1, LAMP1)共定位增加，但并不增加Ⅰ型膠原mRNA的表達，說明溶酶體抑制劑巴弗洛霉素A1主要影響Ⅰ型膠原蛋白的降解但不影響其生成，并且，進一步的實驗發(fā)現(xiàn)蛋白酶體抑制劑MG132抑制小鼠系膜細胞中Ⅰ型膠原mRNA的表達，且減少Ⅰ型膠原的生成，說明小鼠系膜細胞Ⅰ型膠原蛋白主要通過溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)進行降解[28]。因此，溶酶體在調節(jié)系膜細胞Ⅰ型膠原的降解，防止過量膠原蛋白在腎小球系膜區(qū)蓄積中起重要作用。

2.4 溶酶體酶表達異常與腎小球內皮細胞功能失調

腎小球微血管系統(tǒng)在許多生理活動中起重要作用，腎內皮細胞功能障礙促進腎纖維化，參與CKD的發(fā)生發(fā)展。有研究表明，腎內皮細胞功能障礙與血液循環(huán)中的溶酶體組織蛋白酶-S升高密切相關。組織蛋白酶-S通過剪切血管內皮細胞腔膜上的蛋白酶而活化蛋白酶激活受體-2的細胞外結構域，導致炎癥相關內皮功能的標記物血清可溶性腫瘤壞死因子-α受體(sTNFR1和sTNFR2)增加，導致微血管通透性增加和白細胞粘附，從而導致內皮細胞功能障礙[29]。此外，有研究表明，溶酶體α-半乳糖苷酶-A失活性或缺陷導致鞘糖脂(尤其是?；拾按既禾?在腎小球內皮細胞溶酶體的蓄積，可以通過誘導氧化應激損傷內皮細胞，改變腎小球濾過屏障的通透性，導致蛋白尿的發(fā)生[30]。綜上，溶酶體組織蛋白酶-S及α-半乳糖苷酶-A表達異?？蓪е履I內皮細胞的功能失調，因此，溶酶體在維持腎內皮細胞功能正常中起重要作用。

3 結語

溶酶體-蛋白降解系統(tǒng)在維持腎固有細胞的正常生理狀態(tài)起重要作用，溶酶體損傷與腎固有細胞的病理過程密切相關，闡明溶酶體在腎固有細胞的作用，有利于加深對溶酶體與CKD發(fā)生的了解和認識，對明確CKD的發(fā)病機制具有重要意義。但目前對腎固有細胞溶酶體的研究較少，有待進一步探究溶酶體與腎固有細胞的病理生理關系，以及腎固有細胞溶酶體損傷的機制。