袁 蓓 夏園園 綜述 曾彩虹 審校

足細(xì)胞是腎小球中的一種終末分化上皮細(xì)胞，相鄰足細(xì)胞間足突相交錯(cuò)形成特殊的細(xì)胞間連接稱(chēng)為裂孔隔膜，并與基膜、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成了腎小球?yàn)V過(guò)屏障。研究發(fā)現(xiàn)，免疫、感染、藥物、代謝及遺傳等多種因素均能直接或間接引起足細(xì)胞損傷或丟失，導(dǎo)致腎小球?yàn)V過(guò)屏障結(jié)構(gòu)和功能異常，并進(jìn)一步產(chǎn)生蛋白尿、腎小球硬化及腎功能惡化[1-4]。所以裂孔隔膜上分子的穩(wěn)定對(duì)維持足細(xì)胞正常形態(tài)及腎小球?yàn)V過(guò)功能具有重要意義。信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α(SIRPα)是一種近期新發(fā)現(xiàn)在足細(xì)胞裂孔隔膜上表達(dá)的跨膜蛋白，正常狀態(tài)下被高度磷酸化后轉(zhuǎn)導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)并維持足細(xì)胞高自噬活性，其改變及磷酸化水平改變可能會(huì)參與并介導(dǎo)足細(xì)胞損傷[1]。

足細(xì)胞

足細(xì)胞是腎小球中的一種終末分化的上皮細(xì)胞，具有分支狀的足突并通過(guò)α3β1整合素錨定于腎小球基膜上，包繞于腎小球毛細(xì)血管外側(cè)[1-4]。在正常足細(xì)胞的足突內(nèi)，具有高度有序、平行收縮的肌動(dòng)蛋白纖維束，以維持細(xì)胞骨架及細(xì)胞結(jié)構(gòu)[5-6]。相鄰足細(xì)胞間足突相互交錯(cuò)，形成一種特殊的細(xì)胞間連接，即裂孔隔膜[7]。裂孔隔膜主要是由足突的跨膜蛋白nephrin、NEPH1等分子相交錯(cuò)構(gòu)成拉鏈狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，通過(guò)nephrin等復(fù)合物錨定于足細(xì)胞肌動(dòng)蛋白骨架上[8]。

裂孔隔膜構(gòu)成主要的腎小球?yàn)V過(guò)屏障，允許水及小分子物質(zhì)從毛細(xì)血管腔濾過(guò)形成原尿，并限制了大分子物質(zhì)如白蛋白的濾過(guò)[3]。裂孔隔膜上分子的缺失或突變會(huì)導(dǎo)致蛋白尿的發(fā)生。并且裂孔隔膜還可以作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)平臺(tái)，通過(guò)裂孔隔膜上蛋白質(zhì)胞質(zhì)內(nèi)區(qū)域酪氨酸殘基的磷酸化，傳遞胞外刺激信號(hào)進(jìn)入胞內(nèi)，以調(diào)節(jié)足細(xì)胞的形態(tài)及功能[9-10]。如nephrin的酪氨酸磷酸化可以調(diào)節(jié)鈣離子信號(hào)、肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重塑、PI3 激酶/Akt信號(hào)通路的活化等胞內(nèi)信號(hào)通路[11-13]。

在多種形式的腎小球疾病中，均有足細(xì)胞形態(tài)及功能的改變，并在疾病發(fā)生發(fā)展起關(guān)鍵作用，主要表現(xiàn)為肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重塑、足突融合或消失、裂孔隔膜的缺失以及足細(xì)胞密度及數(shù)量減少，導(dǎo)致臨床蛋白尿的發(fā)生及腎功能損害[3,6]。近期有研究發(fā)現(xiàn)在不同腎小球疾病中，還伴有裂孔隔膜分子磷酸化水平的不同程度改變，例如在糖尿病腎病中，nephrin酪氨酸殘基Y1174、Y1193、Y1217磷酸化水平下調(diào)，足突消失[13-14]；而在膜性腎病及微小病變性腎病中，出現(xiàn)相反的Y1217磷酸化水平上升，足突融合[14]。說(shuō)明當(dāng)足細(xì)胞損傷時(shí)有裂孔隔膜蛋白質(zhì)的磷酸化水平的改變，裂孔隔膜上蛋白質(zhì)磷酸化水平的穩(wěn)定對(duì)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能的維持也具有重要意義。

正常足細(xì)胞維持著高水平的自噬活性，并且在腎小球疾病和衰老過(guò)程中，自噬在足細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中起著至關(guān)重要的作用[15-16]。Zeng等[16]通過(guò)追蹤重復(fù)腎活檢的微小病變(MCD)患者的足細(xì)胞自噬活性，發(fā)現(xiàn)維持足細(xì)胞高自噬活性的患者保留了MCD狀態(tài)，而足細(xì)胞自噬活性下降的患者進(jìn)展為局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)，說(shuō)明了足細(xì)胞自噬活性在腎損傷情況下起著重要的保護(hù)作用。

SIRPα蛋白

SIRPα的基本結(jié)構(gòu)SIRPα是一種來(lái)自SIRP家族，主要由髓系細(xì)胞和巨噬細(xì)胞、神經(jīng)元等表達(dá)的跨膜蛋白[17]。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在人、小鼠及大鼠的足細(xì)胞中也有SIRPα的表達(dá)[1，9-10，18]。

SIRPα的結(jié)構(gòu)包括胞外區(qū)域、跨膜區(qū)域及胞漿內(nèi)區(qū)域。其中胞外區(qū)域有3個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，胞漿內(nèi)區(qū)域有4個(gè)酪氨酸殘基并構(gòu)成免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-Based inhibitory motif,ITIM)，發(fā)揮SIRPα主要作為抑制性受體的作用[1,17]。當(dāng)配體與SIRPα結(jié)合時(shí)，SIRPα的酪氨酸殘基被磷酸化，通過(guò)ITIM可以招募并活化含有Src同源區(qū)2(Src Homology 2，SH2)的酪氨酸磷酸酶，如SHP-1 或SHP-2，進(jìn)一步向細(xì)胞內(nèi)傳遞抑制性信號(hào)[12,17]。

SIRPα的主要生理作用SIRPα作為一種免疫抑制性受體，可以與CD47、肺表面活性蛋白SP-A和SP-D等多種配體結(jié)合，向胞內(nèi)主要傳遞抑制性信號(hào)，在不同系統(tǒng)發(fā)揮不同的生理作用[10,12,19](圖1)。

圖1 信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α(SIRPα)與其配體間的作用紅細(xì)胞表面的CD47與巨噬細(xì)胞表面的SIRPα結(jié)合，導(dǎo)致SIRPα磷酸化并招募SHP-1到巨噬細(xì)胞胞膜，產(chǎn)生抑制巨噬細(xì)胞吞噬紅細(xì)胞的信號(hào)；肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞的肺表面活性蛋白SP-D與肺泡巨噬細(xì)胞表面的SIRPα結(jié)合后，產(chǎn)生抑制吞噬，抑制炎癥因子產(chǎn)生成下游信號(hào)

抑制吞噬 SIRPα抑制吞噬的作用主要是通過(guò)與細(xì)胞表面廣泛表達(dá)的跨膜蛋白CD47結(jié)合，招募下游分子SHP-1所產(chǎn)生的[17]。如在造血系統(tǒng)，紅細(xì)胞表面的CD47與巨噬細(xì)胞表面的SIRPα結(jié)合，導(dǎo)致SIRPα磷酸化，磷酸化后招募SHP-1到巨噬細(xì)胞胞膜并與之結(jié)合，使巨噬細(xì)胞產(chǎn)生“don’t eat me”的下游信號(hào)，通過(guò)抑制非肌性肌球蛋白IIA等的功能從而抑制其吞噬紅細(xì)胞[12,17,20]。在細(xì)胞在凋亡或被感染時(shí)，CD47表達(dá)下調(diào)以促進(jìn)巨噬細(xì)胞對(duì)其的吞噬[19]。但是在急性髓系白血病等惡性血液病的腫瘤細(xì)胞中，CD47出現(xiàn)過(guò)表達(dá)，以達(dá)到腫瘤免疫逃逸目的[21]。也有研究指出在呼吸系統(tǒng)，配體SP-A和SP-D與SIRPα結(jié)合后可以抑制肺泡巨噬細(xì)胞的吞噬[22]。

抑制炎癥因子產(chǎn)生 Jiaravuthisan等[23]運(yùn)用表達(dá)SIRPα的人單核細(xì)胞樣細(xì)胞(THP-1)與存在CL-SP-D雜合蛋白的豬內(nèi)皮細(xì)胞(SEC)進(jìn)行共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，肺表面活性蛋白SP-D與SIRPα結(jié)合后，抑炎因子IL-10的產(chǎn)生增多而促炎因子IL-1β減少，從而減輕吞噬細(xì)胞受到脂多糖刺激后所介導(dǎo)的異基因細(xì)胞毒性反應(yīng)。Yamaguchi等[24]也發(fā)現(xiàn)SP-D與SIRPα的相互結(jié)合后IL-12p40的產(chǎn)生減少，并且這種抑炎作用可能是通過(guò)SIRPα 下游的Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶(ROCK)、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)信號(hào)通路所介導(dǎo)的。目前運(yùn)用重組SP-D對(duì)新生兒哮喘，囊性纖維化，肺氣腫等疾病進(jìn)行治療的項(xiàng)目已進(jìn)入臨床試驗(yàn)[24]。

調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及遷移 有研究證實(shí)，SIRPα可以通過(guò)SHP-2及下游的ROCK促進(jìn)皮膚的樹(shù)突狀細(xì)胞遷移至淋巴管以誘導(dǎo)皮膚免疫反應(yīng)，運(yùn)用針對(duì)SIRPα的抗體以及ROCK抑制劑都可以抑制細(xì)胞的遷移[25]。在多種癌細(xì)胞中，SIRPα卻可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡，負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，發(fā)揮抑癌作用，這可能是通過(guò)p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/NF-κB所介導(dǎo)的[26]。但是SIRPα作為上游分子調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及遷移時(shí)，其磷酸化水平的改變及胞外刺激信號(hào)尚待進(jìn)一步研究。

SIRPα在足細(xì)胞的表達(dá)及作用

SIRPα主要存在于足細(xì)胞裂孔隔膜 Kurihara等[9]運(yùn)用雙重免疫熒光技術(shù)發(fā)現(xiàn)在大鼠中SIRPα與緊密連接蛋白1(zonula occludens 1，ZO-1)有共定位，ZO-1是一種主要定位于足細(xì)胞足突并聚集于裂孔隔膜的蛋白質(zhì)，說(shuō)明SIRPα主要存在于足細(xì)胞裂孔隔膜，其存在對(duì)維持裂孔隔膜完整性很重要。并且Kajiho等[10]運(yùn)用一種可以識(shí)別SIRPα特定磷酸化位點(diǎn)Y501的多克隆抗體(anti-pY501)進(jìn)行蛋白質(zhì)免疫印跡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在正常大鼠腎小球中，SIRPα也被高度磷酸化。Takahashi等[1]通過(guò)免疫共沉淀發(fā)現(xiàn)了高度磷酸化的SIRPα活化并招募SHP-2。但觸發(fā)SIRPα被持續(xù)磷酸化的調(diào)節(jié)因子尚不清楚。

SIRPα調(diào)控足細(xì)胞自噬水平 正常足細(xì)胞維持著高水平的自噬活性，當(dāng)自噬活性下降，受損的細(xì)胞結(jié)構(gòu)不能清除時(shí)，會(huì)導(dǎo)致足細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)蛋白聚集物的逐漸積累、線粒體缺陷和脂褐素的聚集[15]。Li等[27]發(fā)現(xiàn)，6個(gè)月齡的SIRPα敲除小鼠的足細(xì)胞內(nèi)脂褐素聚集、微絨毛形成；20個(gè)月齡的SIRPα敲除小鼠的足細(xì)胞內(nèi)大量粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膨脹、線粒體受損。而這均與足細(xì)胞自噬水平降低的表現(xiàn)相吻合。進(jìn)一步的基礎(chǔ)研究證實(shí)，SIRPα通過(guò)降低Akt的磷酸化水平并進(jìn)一步抑制Akt/GSK-3β/β-catenin信號(hào)通路，從而促進(jìn)足細(xì)胞自噬。

SIRPα與nephrin存在相互作用 Kajiho等[10]發(fā)現(xiàn)SIRPα與nephrin存在免疫共沉淀，提出SIRP在體內(nèi)可能與nephrin形成復(fù)合物并相互作用。并且在體外實(shí)驗(yàn)中，磷酸化的SIRPα?xí)档蚽ephrin的磷酸化水平。表明在正常足細(xì)胞中，SIRPα被高度磷酸化，通過(guò)與SHP-2的結(jié)合可能抑制了足細(xì)胞內(nèi)其他分子的磷酸化，進(jìn)一步抑制了其他分子所介導(dǎo)的細(xì)胞骨架重塑等信號(hào)通路，但是SIRPα結(jié)合SHP-2后轉(zhuǎn)導(dǎo)的具體胞內(nèi)信號(hào)通路及其作用機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。

Kurihara等[9]發(fā)現(xiàn)在腎小球中CD47與SIRPα也有一定的相互作用：CD47主要在系膜細(xì)胞表面表達(dá)，當(dāng)系膜細(xì)胞受損時(shí)，CD47被釋放并通過(guò)裂孔隔膜與SIRPα相連，使SIRPα發(fā)生去磷酸化，并釋放磷酸基團(tuán)與SHP-2，進(jìn)一步向足細(xì)胞內(nèi)傳遞損傷刺激信號(hào)。

SIRPα蛋白與足細(xì)胞損傷

Li等[27]發(fā)現(xiàn)，在FSGS患者及阿霉素小鼠、嘌呤霉素小鼠、鏈脲霉素小鼠等腎小球疾病模型中，SIRPα的表達(dá)水平較正常對(duì)照組均降低，并且SIRPα表達(dá)水平與腎小球病變程度呈負(fù)相關(guān)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證SIRPα存在的作用及意義，Li等[27]構(gòu)建了SIRPα全身敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)SIRPα敲除小鼠足細(xì)胞自噬水平降低，表現(xiàn)出了年齡依賴(lài)性的蛋白尿、足細(xì)胞損傷及腎小球硬化。并且在20個(gè)月時(shí)，有超過(guò)60%的SIRPα敲除小鼠出現(xiàn)>300 mg/L的蛋白尿。而過(guò)表達(dá)SIRPα，則會(huì)通過(guò)提高足細(xì)胞自噬水平，逆轉(zhuǎn)嘌呤霉素所致的蛋白尿及腎損傷。所以，SIRPα可以通過(guò)維持足細(xì)胞高自噬水平以及維持裂孔隔膜的完整性，對(duì)足細(xì)胞形態(tài)及功能具有保護(hù)作用，但是在FSGS等腎小球疾病中SIRPα表達(dá)降低的機(jī)制有待進(jìn)一步的研究，可能是依賴(lài)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)[27]。

Kajiho等[10]在大鼠中運(yùn)用硫酸魚(yú)精蛋白(protamine sulfate，PS)灌注使足突融合產(chǎn)生蛋白尿，發(fā)現(xiàn)SIRPα表達(dá)量無(wú)明顯變化而磷酸化水平呈進(jìn)行性下降，nephrin Y1191，Y1208位點(diǎn)的磷酸化水平升高。表明PS灌注產(chǎn)生蛋白尿時(shí)，SIRPα發(fā)生了去磷酸化并釋放SHP-2，通過(guò)釋放SHP-2改變了足細(xì)胞內(nèi)其他分子的磷酸化水平，進(jìn)一步改變胞內(nèi)信號(hào)，以介導(dǎo)足細(xì)胞損傷，但是其具體相互作用機(jī)制還有待闡釋。Takahashi等[1]曾采用一種SIRPα突變小鼠使得小鼠足細(xì)胞SIRPα胞質(zhì)內(nèi)區(qū)域缺乏，SIRPα無(wú)法被磷酸化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)SIRPα磷酸化水平下降，小鼠出現(xiàn)不同程度的蛋白尿及腎功能下降，電鏡下足突出現(xiàn)節(jié)段或廣泛融合，說(shuō)明足細(xì)胞中的SIRPα磷酸化對(duì)維持足細(xì)胞正常形態(tài)及功能具有一定的作用，但是SIRPα發(fā)生去磷酸化的具體刺激因素有待研究。

Kajiho等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在IgA腎病及Alport綜合征患者的腎小球中，SIRPα的表達(dá)水平與正常對(duì)照組無(wú)明顯差異。在先天性腎病綜合征患者的腎小球中，幾乎沒(méi)有SIRPα的表達(dá)，但是SIRPα缺失的機(jī)制及意義尚不清楚。

小結(jié)：SIRPα是一種存在于足細(xì)胞裂孔隔膜上的跨膜蛋白，正常狀態(tài)時(shí)被高度磷酸化后招募SHP-2，傳遞胞內(nèi)信號(hào)，維持足突內(nèi)其他分子磷酸化水平的穩(wěn)定并維持足細(xì)胞高自噬水平及正常形態(tài)功能。當(dāng)足細(xì)胞受到損傷刺激時(shí)，SIRPα表達(dá)降低導(dǎo)致足細(xì)胞自噬水平降低裂孔隔膜完整性被破壞；或發(fā)生去磷酸化并釋放SHP-2，使足細(xì)胞內(nèi)其他分子磷酸化水平上升并傳遞胞內(nèi)下游信號(hào)，導(dǎo)致足細(xì)胞損傷、足突融合及蛋白尿發(fā)生，這使得SIRPα信號(hào)通路有望成為足細(xì)胞損傷時(shí)的治療新靶點(diǎn)。