腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的損傷機(jī)制研究進(jìn)展

喻信林綜述，楊軍平審校

(江西中醫(yī)藥大學(xué)，江西南昌330006)

腎小球內(nèi)皮細(xì)胞損傷在CKD發(fā)展中的研究尚不多，但已有研究顯示，在急性腎損傷時，內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞間粘附分-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)增高，ICAM-1 是一種小分子量的黏附分子，其表達(dá)升高主要促進(jìn)白細(xì)胞的黏附和微血栓形成，是內(nèi)皮細(xì)胞活化的標(biāo)志。vWF是內(nèi)皮屏障損傷的標(biāo)志，在2型糖尿病研究中發(fā)現(xiàn)，血漿vWF與微量白蛋白尿呈顯著正相關(guān)，許多研究證實(shí)微量白蛋白尿不僅提示腎臟受損，也是發(fā)生全身微血管損傷的線索?？梢妰?nèi)皮細(xì)胞損傷是腎臟內(nèi)微循環(huán)紊亂的始動因素，內(nèi)皮細(xì)胞的損傷引發(fā)的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)紊亂，啟動炎癥反應(yīng)，引發(fā)腎臟損傷的“瀑布效應(yīng)”；同時由于內(nèi)皮細(xì)胞損傷所致的微血管丟失導(dǎo)致慢性腎小管間質(zhì)缺血，缺血是AngⅡ、內(nèi)皮素-1（ET-1）合成和分泌的強(qiáng)烈刺激劑，二者是具有收縮血管作用的血管活性因子，進(jìn)一步加重間質(zhì)缺血，腎小管間質(zhì)和血管的損害又增加了腎小球后的血管阻力，致使腎小球?yàn)V過率下降，進(jìn)入惡性循環(huán)。因此腎小球內(nèi)皮細(xì)胞損傷機(jī)制對于CKD的發(fā)生機(jī)制具有重要意義，現(xiàn)就其損傷機(jī)制做一綜述。

1 腎小球內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)因素

腎小球內(nèi)皮細(xì)胞是位于腎小球毛細(xì)血管內(nèi)壁的位于血液循環(huán)與血管壁之間，作為維持血管通透性重要屏障的存在。內(nèi)皮細(xì)胞呈連續(xù)排列，表面多有孔，稱之為窗孔，孔徑為60～80nm。合適大小的窗孔使得水分子具有高度通透而大分子的蛋白質(zhì)就難以濾過。因此一旦內(nèi)皮細(xì)胞的窗孔結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致窗孔口徑過大造成蛋白質(zhì)從腎小球?yàn)V過產(chǎn)生蛋白尿。在體內(nèi)，內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋著內(nèi)皮表層(endothelial surface layer，ESL)稱為糖萼[1]，糖萼是一種凝膠狀結(jié)構(gòu)，主要成分是蛋白核。且在一定程度上也是腎小球分子選擇屏障。因此糖萼被稱認(rèn)為是腎小內(nèi)皮細(xì)胞表面有一層富含負(fù)電荷的多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物。這種復(fù)合物是構(gòu)成腎小球?yàn)V過的主要屏障，還是球?yàn)V過屏障電荷選擇性的基礎(chǔ)，而且研究證實(shí)破壞糖萼會導(dǎo)致尿蛋白排泄率升高[2]。內(nèi)皮細(xì)胞受損會較少糖蛋白復(fù)合物和負(fù)電荷減少，導(dǎo)致防御能力減低和蛋白尿的生成，導(dǎo)致腎臟進(jìn)一步受損。

2 免疫介導(dǎo)的損傷

2.1 循環(huán)免疫復(fù)合物 抗體與非腎小球性可溶性抗原結(jié)合，形成免疫復(fù)合物。免疫復(fù)合物可隨血液流經(jīng)腎臟，不能過濾，然后沉積于腎小球內(nèi)皮細(xì)胞，引起腎小球病變。局部常有中性粒細(xì)胞浸潤，伴有內(nèi)皮細(xì)胞增生。一般含陰離子的復(fù)合物不易通過基膜，常沉積于腎小球內(nèi)皮細(xì)胞[3，4]。循環(huán)免疫復(fù)合物的抗原有許多類型，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡腎炎（SLEN）就是自身抗原[5]。增生性SLEN中抗核糖體P蛋白抗體的表達(dá)強(qiáng)于膜性腎病患者[6]。還有抗原也可以細(xì)菌、病毒和寄生蟲等。林華鏗研究顯示病理為毛細(xì)血管內(nèi)皮增生性腎炎是的乙肝病毒相關(guān)性的[7]。李建國等報道有少數(shù)乙型肝炎病毒感染相關(guān)腎炎可進(jìn)展為腎衰竭[8]。免疫復(fù)合物沉積于腎小球內(nèi)皮細(xì)胞，引起炎癥反應(yīng)。但很快就會被巨噬細(xì)胞吞噬降解。如果在腎臟存在大量抗原的存在，則不斷有免疫復(fù)合物形成導(dǎo)致腎臟遷延不愈。

2.2 補(bǔ)體 由補(bǔ)體-白細(xì)胞介導(dǎo)的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞損傷是在補(bǔ)體激活后產(chǎn)生趨化因子，釋放的中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞，釋放的中性粒細(xì)胞浸潤能產(chǎn)生蛋白酶、氧自由基和花生四烯酸代謝產(chǎn)物，而單核細(xì)胞的吞噬使細(xì)胞受損，使得腎小球基膜降解、細(xì)胞受損以及腎小球?yàn)V過率降低。已經(jīng)確定，在腎臟疾病患者的腎臟組織中，補(bǔ)體均有激活，而且患者蛋白尿中也能檢測到各類補(bǔ)體成分。許多動物模型實(shí)驗(yàn)表明，補(bǔ)體的缺乏、過量的消耗以及補(bǔ)體功能的抑制均能減低腎臟的損害程度[9]。腎小球血管內(nèi)皮連續(xù)暴露于由補(bǔ)體的 CP，AP和MBL/MASP途徑的局部或全身活化產(chǎn)生的自體補(bǔ)體介導(dǎo)的風(fēng)險。這在炎癥期間增強(qiáng)，顯著增加旁觀者宿主組織的損傷風(fēng)險。補(bǔ)體活化產(chǎn)物如C1q，C3a，C5a和C5b-9可直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞，并不利地影響其功能。不典型溶血尿毒綜合征(aHUS)的患者其血管內(nèi)皮細(xì)胞表面補(bǔ)體活化調(diào)節(jié)異常，而補(bǔ)體異常致病，腎小球內(nèi)皮附近過度補(bǔ)體激活的下游作用導(dǎo)致毛細(xì)血管和小動脈內(nèi)的血栓性微血管病變，引起腎衰竭[10]。

3 代謝因素

3.1 高糖 高血糖可能增加EC中葡萄糖及其代謝物的細(xì)胞內(nèi)累積。延長暴露于高葡萄糖可能導(dǎo)致對糖尿病血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的敏感性增加。糖尿病性EC損傷的發(fā)病機(jī)制是一個復(fù)雜的過程，許多介質(zhì)參與，多個信號通路被激活，比如研究發(fā)現(xiàn)的PKC通路、多元醇通路等[11]。高血糖本身，以及葡萄糖的代謝后果異常，被認(rèn)為導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。在這方面，內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）在EC功能障礙中發(fā)揮核心作用。受損的eNOS活性可以在許多水平上發(fā)生，包括酶解偶聯(lián)，翻譯后修飾，內(nèi)化和表達(dá)減少。還原型一氧化氮（NO）生物利用度加劇氧化應(yīng)激，進(jìn)一步促進(jìn)內(nèi)皮功能障礙和損傷。受傷的EC可能然后作為改變功能的代謝，血液動力學(xué)和炎癥因子的有源信號轉(zhuǎn)導(dǎo)體和血管壁的形態(tài)，并與相鄰的細(xì)胞相互作用，這可能會激活炎癥的級聯(lián)進(jìn)行性DN中的增殖和纖維化反應(yīng)，促進(jìn)DN的進(jìn)展[12]。高血糖致使內(nèi)皮細(xì)胞障礙的過程與活性氧ROS有密切關(guān)系。且血糖越高，ROS的產(chǎn)生越多[13]。ROS通過激活多種蛋白和霉來上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，轉(zhuǎn)錄因子編碼炎性介質(zhì)基因，炎性介質(zhì)發(fā)揮作用，對內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生損害作用。Fierlbeck等[14]在體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)研究表明，高糖能促使腎小球內(nèi)皮細(xì)胞旁分泌促纖維化因子TGF-β，而在毛細(xì)血管群再生過程中TGF-β能夠?qū)е聝?nèi)皮細(xì)胞的凋亡。最新研究證實(shí)，高糖的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞分泌的富含TGF-β1的外泌體引發(fā)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，同時導(dǎo)致足細(xì)胞障礙，最終腎纖維化[15]。

3.2 高血脂 高脂血癥中包含的低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白能夠氧化產(chǎn)生氧化產(chǎn)物OX-LDL。OX-LDL具有細(xì)胞毒作用，破壞內(nèi)皮細(xì)胞膜。使其濾過孔徑增大，通透性增加。與其他組織的內(nèi)皮細(xì)胞不同，高膽固醇誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙或NO的低生物利用度的腎臟后果可能是多重的，并且可能潛在地促成腎損傷和高血壓的發(fā)展[16]。已有研究發(fā)現(xiàn)，高血脂能損害腎小球的結(jié)構(gòu)與功能，但其具體機(jī)制卻并不是很清楚。

3.3 高尿酸 尿酸是嘌呤代謝的的產(chǎn)物之一。尿酸是通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，活性氧基團(tuán)ROS產(chǎn)生增加，引起毛細(xì)血管壁重塑、內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。非結(jié)晶尿酸刺激血管平滑肌細(xì)胞增殖激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、生長因子 PDGF、趨化因子（單核細(xì)胞趨化蛋白1）、炎癥環(huán)氧合酶2。可溶性尿酸能激活原發(fā)性血管內(nèi)皮細(xì)胞阻斷NO釋放，抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，刺激C反應(yīng)蛋白生產(chǎn)。尿酸可以降低致密斑一氧化氮合酶(NOS1)的表達(dá)來減少NO的合成來導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，尿酸作為抗氧化劑直接與NO產(chǎn)生迅速而不可逆的反應(yīng)，導(dǎo)致氨基尿嘧啶的增加和NO的大量減少[17]。總的來說，內(nèi)皮細(xì)胞的NO水平的降低加劇氧化應(yīng)激導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能異常，血管舒張功能減弱。因此尿酸的水平與內(nèi)皮細(xì)胞的損傷密切相關(guān)。

3.4 高同型半胱氨酸 高同型半胱氨酸血癥是普遍認(rèn)作內(nèi)皮細(xì)胞損傷的獨(dú)立危險因素。高同型半胱氨酸能刺激腎小球內(nèi)皮細(xì)胞增生，損傷內(nèi)皮細(xì)胞[18]。作為同型半胱氨酸重要的靶細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞的損傷機(jī)制是其可能導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。一氧化氮合酶活性的破壞性解偶聯(lián)和氧化應(yīng)激的一氧化氮猝滅，不對稱二甲基精氨酸的酶抑制，使過氧化物的產(chǎn)生增加且滅活了NO的活性，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并最終內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。而過氧化物激活蛋白激酶C，參與核因子κB的活化使慢性炎癥持續(xù)放大[19，20]。NF-κB的活化能使得腎小球細(xì)胞外基質(zhì)積聚，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞受損加重導(dǎo)致腎小球硬化。

4 血流動力學(xué)因素

高血壓時，腎小球內(nèi)毛細(xì)血管承受的袢壓力增加，腎小球高壓力高灌注可致直接接觸血流因素的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞受牽拉刺激而受損。腎素血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）分泌的血管緊張素Ⅱ（Ang-Ⅱ）效應(yīng)分子在腎小球內(nèi)皮細(xì)胞障礙中發(fā)揮重要作用。有研究[21]發(fā)現(xiàn)，AngⅡ能使腎小球血管內(nèi)皮細(xì)胞的ICAM-1表達(dá)增加，使得腫瘤壞死因子-α(TNF-α)活化，引發(fā)炎癥反應(yīng)，造成氧自由基大量釋放堆積，使得腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的通透性增大。Kossmann S等[22]研究也有報道，AngⅡ能通過活化NK細(xì)胞，引發(fā)炎癥反應(yīng)，誘發(fā)腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。Thakur S等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在AngⅡ的作用下，內(nèi)皮細(xì)胞的NADPH氧化酶與腺苷A2A受體結(jié)合，能夠激活ERK1/2，p38MARK和Akt信號通路的磷酸化，最終氧化應(yīng)激造成大量的氧自由基在內(nèi)皮細(xì)胞堆積，損傷內(nèi)皮細(xì)胞。AngⅡ與其受體的異常表達(dá)會激活細(xì)胞凋亡因子，導(dǎo)致腎小球內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生凋亡，損傷腎小球的濾過屏障結(jié)構(gòu)和功能。AngⅡ可以減少NO的釋放而分泌內(nèi)皮素，引起血管收縮功能的紊亂，引發(fā)血流動力學(xué)的紊亂，因而內(nèi)皮細(xì)胞受損。

5 藥物因素

藥物引起腎損傷的潛力是眾所周知的，盡管腎毒性最常見的是與腎小管間質(zhì)隔室中的損傷相關(guān)的急性腎小管壞死或急性間質(zhì)性腎炎，但越來越多的文獻(xiàn)也突出了藥物誘導(dǎo)的腎小球損傷的可能性。藥物對內(nèi)皮細(xì)胞的損害主要產(chǎn)生血栓性微血管病(TMA)[24]?？寡苌伤幬铮ˋADs）是干擾腎臟中VEGF相關(guān)血管生成的正常管理作用和組織修復(fù)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的在維持過濾單元和功能起重要作用。VEGF表達(dá)的進(jìn)行性抑制與腎小球內(nèi)皮細(xì)胞增生，腎小球動脈瘤變化，腎小球膜分解和全發(fā)TMA相關(guān)。有些化療藥物也會損傷內(nèi)皮細(xì)胞，像絲裂霉素、吉西他濱等。吉西他濱會致使內(nèi)皮細(xì)胞完整性破壞[25]，它是可能通過vWF多聚體和纖溶酶原激活物抑制劑的釋放，來減少前列環(huán)素和組織纖溶酶原激活物的合成，并暴露有利于血小板粘附的裸露的內(nèi)皮表面，最后導(dǎo)致腎微血管系統(tǒng)中的纖維蛋白和血小板沉積?？寡“逅幬锟芍苯诱T導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷，增強(qiáng)超大vWF的釋放[26]。另外還有奎寧對于腎小球內(nèi)皮細(xì)胞也有一定的損害[27]。奎寧通過依賴性IgG抗體結(jié)合血小板、白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷和血小板活化，最終發(fā)展成為TMA。除上述講的藥物外，還有一些藥物如干擾素臨床上出現(xiàn)的病例也會導(dǎo)致TMA。但其有關(guān)損傷內(nèi)皮細(xì)胞機(jī)制的證據(jù)不足，尚待證明。

6 與足細(xì)胞的相互作用

足細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞在腎小球的濾過屏障中都起著非常重要的作用。它們擁有許多共同的信號途徑，和許多細(xì)胞因子共同參與足細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用。內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)育成熟有賴于足細(xì)胞分泌的VEGF-A的刺激，因此足細(xì)胞分化障礙，功能受損，無法發(fā)育正常的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞。近年來研究證實(shí)，一般較為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞靠近VEGF-A表達(dá)較高的足細(xì)胞，足細(xì)胞的VEGF-A基因表達(dá)量越少，就會導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞缺陷和病理過程越嚴(yán)重[28]，相反，特異性的VEGF過渡表達(dá)，則會使腎小球簇塌陷以及內(nèi)皮細(xì)胞分化減弱[29]。內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與足細(xì)胞有密切的相關(guān)性。足細(xì)胞損傷后導(dǎo)致的Angpt-l和Angpt-2表達(dá)增高，可能促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。同時，早期糖尿病發(fā)生腎損害會受損足細(xì)胞，導(dǎo)致VEGF表達(dá)增高從而引起大量的內(nèi)皮細(xì)胞增殖并造成微動脈瘤的形成和毛細(xì)血管表面區(qū)域增加[30]。這些研究表明足細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上和功能上相互支持相互依賴，因此足細(xì)胞的狀態(tài)同樣是影響內(nèi)皮細(xì)胞受損的因素之一。

7 結(jié)語

綜上所述，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的受損是由許多生長因子、多條信號通路和多種代謝因子共同參與的復(fù)雜過程。腎小球內(nèi)皮細(xì)胞作為濾過屏障結(jié)構(gòu)的橋頭堡，直接接觸血液循環(huán)，對于腎臟疾病密切相關(guān)。因此研究腎小球內(nèi)皮細(xì)胞受損的機(jī)制不僅對CKD發(fā)病機(jī)制的探究具有重要意義，而且有助于對于慢性腎臟病的治療提供新的理論依據(jù)。