杜若梅 王喜悅 岳銳 陳利婷 尚玉 鮑運霞 孔凡武

硒作為一種必需微量元素，在維持機體正常生理功能方面起關(guān)鍵作用。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，低硒與多種疾病的發(fā)生與進展密切相關(guān)，如甲狀腺疾病、心腦血管疾病、肝臟疾病、糖尿病、腎病、惡性腫瘤等[1]。飲食中硒缺乏會導致腎臟內(nèi)硒濃度降低，氧化應(yīng)激水平增加，從而損傷足細胞，導致濾過屏障受損，產(chǎn)生蛋白尿。本文從硒的生物學功能、足細胞及濾過屏障和低硒與足細胞損傷3個方面對低硒對足細胞損傷的影響及其機制的研究進展進行綜述。

一、硒的生物學功能

硒在人體以硒蛋白的形式發(fā)揮生物學作用。目前發(fā)現(xiàn)，人類蛋白質(zhì)組中存在25種硒蛋白，主要包括谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、硫氧還蛋白還原酶(TrxRs)、脫碘酶(DIOs)等[2]。硒的主要生物學功能如下：

1.抗氧化作用：硒本身并不具有抗氧化效應(yīng)，而是通過合成GSH-Px發(fā)揮抗氧化特性。GSH-Px使還原型谷胱甘肽(GSH)和過氧化物反應(yīng)，生成氧化型谷胱甘肽(GSSG)和無毒的水(或乙醇)。它可清除體內(nèi)的過氧化氫(H2O2)及脂質(zhì)過氧化物(LPO)，使氧自由基的生成減少，阻斷其對人體的損傷，在體內(nèi)發(fā)揮抗氧化的重要作用[3]。

2.調(diào)節(jié)免疫作用：硒缺乏可對免疫系統(tǒng)造成影響，包括非特異性免疫、體液免疫和細胞免疫。Wurgastuti等[4]研究發(fā)現(xiàn)，給母豬飼喂富硒飲食，其外周血吞噬細胞的活性會顯著增加，證明硒缺乏可抑制吞噬細胞(包括單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞)的殺菌活性。T淋巴細胞主要介導細胞免疫，根據(jù)功能不同，其可分為輔助性T細胞(Th)、細胞毒性T細胞(Tc)和抑制性T細胞(Ts)。此外，自然殺傷細胞(NK)也參與細胞免疫過程。人和動物實驗結(jié)果表明，補硒能顯著增加Tc細胞及NK細胞的活性。Roy等[5]給衰老大鼠食用富硒飼料、青年大鼠食用不含硒飼料，8周后衰老補硒大鼠體內(nèi)Tc細胞對腫瘤細胞的殺傷活性可上升至未補硒青年大鼠水平。

二、足細胞及濾過屏障

足細胞又稱臟層上皮細胞，位于腎小球基底膜(GBM)外側(cè)，胞體向外伸出許多足狀突起。足細胞是終末分化細胞,由胞體、主突和足突三部分組成。足突由胞體向外伸出,兩相鄰足突相互交錯構(gòu)成直徑約為30～40 nm的縫隙，稱為裂孔，上面覆蓋著一層薄膜——裂隙隔膜(SD)。足細胞表面覆蓋著一層帶負電荷的唾液酸糖蛋白,是構(gòu)成腎小球濾過膜選擇性電荷屏障的主要成分[6]。足細胞的足突與腎小球毛細血管內(nèi)皮細胞和GBM構(gòu)成了腎小球的濾過屏障。因此，足細胞的結(jié)構(gòu)和功能受損會造成濾過屏障破壞和蛋白尿的出現(xiàn)[7]。

三、低硒與足細胞損傷

與人體其他器官相比，腎臟中硒的濃度最高[8]。黃芙萌等[9]通過建立人腎小球系膜細胞系(HMCs)低硒模型表明，低硒條件下,9種硒蛋白(GpX1、TrxR2、DIO2、DIO3、SelH、SelN、SelR、SelT、SelW)的表達水平顯著下降。Han等[10]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂低硒飲食(0.02 mg/kg食品)的大鼠血清、心肌組織和腎臟中硒水平降低，腎小球、腎小管的超微結(jié)構(gòu)被破壞。腎小球損傷表現(xiàn)為系膜細胞增生、足細胞足突融合和基底膜增厚。此外，低硒會加重嘌呤霉素氨基核苷酸(PAN)誘導的腎病綜合征患者出現(xiàn)蛋白尿和其腎臟超微結(jié)構(gòu)受損，電鏡下可見足突融合，且足細胞胞質(zhì)中脂質(zhì)液泡豐富。

四、足細胞損傷可能的機制

1.足細胞氧化應(yīng)激：硒是GSH-Px的重要組成成分。硒缺乏會導致GSH-Px的含量減少，活性氧自由基的生成增加，從而對足細胞產(chǎn)生氧化損傷。

(1)谷胱甘肽過氧化物酶3(Gpx3)可能與足蛋白(Podocin)有關(guān)：足細胞在GBM上穩(wěn)定附著和發(fā)揮正常功能依賴于1組足細胞相關(guān)蛋白，包括nephrin、Podocin、CD2AP等。Podocin是一種裂孔膜蛋白,可通過羧基末端與nephrin、CD2AP相互作用形成穩(wěn)定復(fù)合體,在SD正常濾過功能維持中起重要作用[11]。Park等[12]使用酵母2雜交系統(tǒng)確定了4種與Podocin相互作用的蛋白質(zhì)，分別是驅(qū)動蛋白、Gpx3、固醇載體蛋白2(Scp2)和組織蛋白酶H(Ctsh)。研究表明，Podocin在維持腎小球通透性中起主要作用[13]。Gpx3是腎小球抗氧化酶(AOE)的一種類型。AOE活性降低與腎病綜合征的發(fā)展密切相關(guān)[14]。因此推斷出Gpx3可能與Podocin有關(guān)。

(2)Wnt/β-連環(huán)蛋白(Wnt/β-catenin)途徑：Wnt/β-catenin信號傳導在正常成人中是沉默的，但在多種腎損傷后的模型中重新被激活。糖尿病腎病(DKD)[15]、IgA腎病[16]和狼瘡腎炎[17]患者的腎臟活組織病理檢查中，可見多種Wnt配體上調(diào)和β-catenin受體激活。研究證明,在慢性腎臟病(CKD)的大鼠模型中，循環(huán)高級氧化蛋白產(chǎn)物(AOPPs，氧化應(yīng)激的標志物)的增加可誘導Wnt1和Wnt7a表達，活化β-catenin，并在體外和體內(nèi)降低足細胞特異性標志物(podocalyxin和nephrin)的表達，誘導結(jié)蛋白(足細胞損傷的標志物)產(chǎn)生。阻斷Wnt信號傳導或在足細胞中敲低β-catenin基因表達消除了β-catenin的活化和由AOPPs引發(fā)的結(jié)蛋白的上調(diào)。此外，在用AOPPs處理后，足細胞特異性消除β-catenin基因(Podo-β-cat-/-)的條件性敲除小鼠被保護免受足細胞損傷和產(chǎn)生白蛋白尿。AOPPs通過晚期糖基化終產(chǎn)物(AGES)誘導煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶活化，促進活性氧(ROS)產(chǎn)生和核因子-κB(NF-κB)轉(zhuǎn)錄因子的活化，導致Wnt配體如Wnt1和Wnt7a的誘導和β-catenin的活化。這種級聯(lián)事件使足細胞損傷和功能障礙，導致腎小球濾過功能受損和蛋白尿產(chǎn)生[18]。

(3)PI3K/AKt通路：磷酸酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKt)信號通路參與細胞生存、增殖、分化及凋亡等過程，過度激活則會導致細胞功能失調(diào)。AKT是PI3K的關(guān)鍵下游效應(yīng)子，在足細胞凋亡中起關(guān)鍵作用。去磷酸化的AKt可增加Bax蛋白表達并降低B細胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)表達。Bax是促凋亡蛋白，而Bcl-2是凋亡蛋白的抑制劑。Bax和Bcl-2表達的失衡激活半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)和caspase-3表達，最終誘導足細胞凋亡[19]。研究表明，在DN模型中ROS介導的PI3K/AKt是介導足細胞凋亡的重要途徑[20]。高糖可增加DN中足細胞的ROS水平并誘導氧化應(yīng)激[21]。同時，ROS降低PI3K表達并抑制AKT磷酸化[22]。AKT磷酸化的減少會增加Bax和caspase-3的表達并誘導足細胞凋亡[19]。因此，ROS介導的PI3K/AKT途徑會介導足細胞表型改變，引起足細胞損傷。

2.足細胞與免疫：除抗氧化作用外，硒的另一個重要生理功能是調(diào)節(jié)免疫。已經(jīng)證明微量元素硒可調(diào)節(jié)免疫的各個方面，包括非特異性免疫和特異性免疫。當相應(yīng)抗體與靶抗原特異性結(jié)合后，形成原位免疫復(fù)合物，并誘導補體激活，形成膜攻擊復(fù)合物C5b-9,從而破壞足細胞結(jié)構(gòu)[23]。實驗證明補硒能顯著抑制流行性出血熱患者的補體C3活化，并降低死亡率[24]。但硒缺乏是否可能通過增加補體活化介導足細胞的損傷還需進一步實驗證明。此外，研究證明Th2細胞激活及其分泌的細胞因子，如白細胞介素(IL)-4、IL-13可與足細胞表面受體結(jié)合，導致足細胞骨架重排，從而引起足細胞損傷[25]。但是低硒對足細胞Th2激活及細胞因子的產(chǎn)生是否有影響還未可知。

綜上所述，硒缺乏會導致GSH-Px合成減少，機體抗氧化能力下降，對足細胞產(chǎn)生氧化損傷。Gpx3的活性降低可能對Podocin產(chǎn)生影響，導致足細胞結(jié)構(gòu)受損，產(chǎn)生蛋白尿。CKD患者體內(nèi)ROS產(chǎn)生會誘導Wnt配體和β-catenin的活化，從而導致足細胞損傷和功能障礙。另一方面，ROS介導的PI3K/AKT是誘導足細胞凋亡的重要途徑。此外，低硒還會降低人體的免疫功能。足細胞表面有許多表面抗原，機體內(nèi)特異性抗體與之結(jié)合會產(chǎn)生原位免疫復(fù)合物沉積并激活補體，導致足細胞損傷。但低硒是否能通過免疫調(diào)節(jié)機制損傷足細胞尚未明確。微量元素硒對足細胞影響的研究還有許多未知領(lǐng)域等待探索，其具體的產(chǎn)生機制有待進一步深入研究。