肥大細(xì)胞與腎臟疾病

王 榮 綜述 鄭敬民 審校

肥大細(xì)胞是一種Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)效應(yīng)細(xì)胞,其在Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)中的作用已有廣泛深入的研究。但近20年研究表明,肥大細(xì)胞是一類多功能細(xì)胞,其生理、病理意義遠(yuǎn)不僅限于Ⅰ型變態(tài)反應(yīng),更是先天和后天免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)者,與多種自身免疫性疾病、炎癥性疾病、器官移植免疫耐受、腫瘤、組織損傷修復(fù)以及組織纖維化密切相關(guān)。近年來,肥大細(xì)胞在腎臟疾病中的作用逐漸受到關(guān)注。本文主要就肥大細(xì)胞與腎臟疾病的關(guān)系進(jìn)行綜述。

肥大細(xì)胞生物學(xué)特性

來源肥大細(xì)胞由具有多向分化潛能的骨髓祖細(xì)胞分化而來。在轉(zhuǎn)錄因子GATA-2、CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(CEBP/α)及干細(xì)胞因子(SCF)的作用下,骨髓中的粒-單祖細(xì)胞分化為肥大細(xì)胞前體細(xì)胞。前體細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán),并在各種趨化因子作用下遷移至各組織,在向組織的遷移過程中,肥大細(xì)胞逐漸分化、成熟。除此之外,肥大細(xì)胞還可能有其他細(xì)胞起源。Poglio等[1]發(fā)現(xiàn)脂肪組織血管基質(zhì)中的造血干/祖細(xì)胞(HSPC)可分化為肥大細(xì)胞,并形成包括肥大細(xì)胞祖細(xì)胞、肥大細(xì)胞前體細(xì)胞及成熟肥大細(xì)胞在內(nèi)的整個(gè)細(xì)胞系。脂肪源性的肥大細(xì)胞亦可遷移至腸、皮膚等外周組織中發(fā)揮作用。

趨化和激活外周血循環(huán)中只有未成熟肥大細(xì)胞,在趨化因子作用下,從骨髓遷移至皮膚、腸、腹腔等處,完成分化、成熟,最終定居于該組織,發(fā)揮多種作用[2]。未成熟肥大細(xì)胞表達(dá)CD34、CD13、細(xì)胞表面分化抗原抗體117(CD117),而不表達(dá)FcεRI；成熟肥大細(xì)胞同時(shí)表達(dá)FcεRI和c-kit。除了外周血,脾臟、淋巴結(jié)和骨髓中也無成熟的肥大細(xì)胞。目前已確定白細(xì)胞介素8(IL-8)、SCF、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、腫瘤壞死因子(TNF)、正常T淋巴細(xì)胞表達(dá)和分泌的活性調(diào)節(jié)蛋白(RANTES)等趨化因子,可分別與肥大細(xì)胞表面的趨化因子受體CXC受體2(CXCR2)、CD117、TGF-β受體、TNF受體、C-C型細(xì)胞因子受體1(CC-CKR1)等結(jié)合,趨化肥大細(xì)胞遷移至特定的組織。補(bǔ)體也可趨化肥大細(xì)胞,體外實(shí)驗(yàn)表明C3a、C5a、C1q可通過肥大細(xì)胞表面的C3aR、C5aR、C1q受體趨化肥大細(xì)胞,其中C3a是作用最強(qiáng)的肥大細(xì)胞趨化因子[3]。

抗原、超氧化物、補(bǔ)體、神經(jīng)肽類、脂蛋白類等多種物質(zhì),可通過肥大細(xì)胞表面的FcεRI激活肥大細(xì)胞。體外實(shí)驗(yàn)表明C48/80聚合物也可激活肥大細(xì)胞,并誘導(dǎo)其釋放組胺等生物活性物質(zhì)[4]。此外,成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞也可通過釋放SCF、IL-6、IL-8、IL-9等活性物質(zhì)或直接接觸肥大細(xì)胞參與肥大細(xì)胞活化。

生物活性激活的肥大細(xì)胞脫顆粒后釋放大量貯存及新合成的物質(zhì),如組胺、白三烯、類胰蛋白酶、糜蛋白酶、內(nèi)皮縮血管肽類、生長因子、細(xì)胞因子、趨化因子及其他蛋白水解酶等,介導(dǎo)炎癥反應(yīng),從而引起組織損傷(圖1)。此外,結(jié)締組織中的肥大細(xì)胞還參與調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移、分化、細(xì)胞外基質(zhì)的合成、纖維瘢痕的形成。

異質(zhì)性和分類肥大細(xì)胞異質(zhì)性顯著,不同種屬的肥大細(xì)胞存在明顯差異。同一種屬的肥大細(xì)胞在不同的解剖部位、生理病理情況下也會(huì)有不同表型,并表達(dá)不同的生物活性物質(zhì),從而表現(xiàn)不同的生物功能[6,7]。

根據(jù)肥大細(xì)胞所表達(dá)的類胰蛋白酶和糜蛋白酶的不同,人類肥大細(xì)胞分為三種類型:(1)僅表達(dá)類胰蛋白酶者為MCT型；(2)僅表達(dá)糜蛋白酶者為MCC型；(3)同時(shí)表達(dá)類胰蛋白酶和糜蛋白酶者為MCTC型。MCT型為T細(xì)胞依賴性,MCTC型為非T細(xì)胞依賴性。MCC型最初為Yamada等[8]在腎移植排斥反應(yīng)的腎組織中發(fā)現(xiàn),后在其他器官中也發(fā)現(xiàn)了這一亞型的存在。

大鼠肥大細(xì)胞分型與人類不同,可根據(jù)甲苯胺藍(lán)染色分為兩種亞型:一種是T細(xì)胞依賴性的黏膜型,可被pH 5.0的甲苯胺藍(lán)染色液染成紫色或紫紅色；另一種是非T細(xì)胞依賴性的結(jié)締組織型,可被pH 0.5的甲苯胺藍(lán)染色液染成藍(lán)色[9]。

肥大細(xì)胞與腎臟疾病的關(guān)系

Pavone-Macaluso[10]和Colvin等[11]最早在腎組織中發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞,他們在一些腎活檢和尸檢標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)腎間質(zhì)肥大細(xì)胞數(shù)目明顯增加,但當(dāng)時(shí)未引起足夠重視。1996年,Lajoie等[12]首次以類胰蛋白酶作為標(biāo)記分子,采用免疫組織化學(xué)方法檢測腎組織中肥大細(xì)胞。與甲苯胺藍(lán)染色相比,免疫組化染色具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、影響因素少等特點(diǎn),其檢測結(jié)果更為可靠。此后,有關(guān)腎組織肥大細(xì)胞的報(bào)道逐漸增加。

臨床研究迄今為止,已有大量有關(guān)肥大細(xì)胞與腎臟疾病的報(bào)道,包括高血壓腎損害、新月體性腎炎、IgA腎病、過敏性紫癜性腎炎、特發(fā)性系膜增生性腎小球腎炎、慢性馬兜鈴酸腎病、多囊腎、反流性腎病、抗中性粒細(xì)胞胞質(zhì)抗體相關(guān)性血管炎、腎移植排斥反應(yīng)及腎淀粉樣變性等在內(nèi)的多種腎臟疾病患者腎組織中均發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞增加的現(xiàn)象。其中以晚期糖尿病腎病(DN)患者腎組織肥大細(xì)胞增加最為顯著[13],南京軍區(qū)南京總醫(yī)院全軍腎臟病研究所通過對(duì)大量腎臟疾病患者的臨床研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。在多種腎臟疾病中,肥大細(xì)胞皆主要分布于腎間質(zhì),圍繞在腎小球及腎小管周。有時(shí),肥大細(xì)胞還可侵入腎小管管壁,腎小球中極少有肥大細(xì)胞。肥大細(xì)胞并不與其他浸潤細(xì)胞聚集在一起,多為散在分布[9,13]。從已有研究來看,腎組織肥大細(xì)胞主要與腎小管間質(zhì)損傷有關(guān),可能通過促炎和促纖維化作用參與腎間質(zhì)的損傷過程。

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院全軍腎臟病研究所通過系統(tǒng)分析不同時(shí)期DN患者的腎組織發(fā)現(xiàn),肥大細(xì)胞數(shù)目及其活化水平隨疾病進(jìn)展逐漸增加,且其浸潤程度與多種臨床病理指標(biāo)[估算的腎小球?yàn)V過率(eGFR)、血清肌酐、蛋白尿、間質(zhì)浸潤細(xì)胞等]顯著相關(guān),提示肥大細(xì)胞在DN發(fā)生發(fā)展中可能有重要作用[14]。DN患者腎組織肥大細(xì)胞均表達(dá)類胰蛋白酶、糜蛋白酶、腎素、TGF-β和TNF-α,其中TNF-α表達(dá)水平隨病程進(jìn)展而增高,提示肥大細(xì)胞在不同病理時(shí)期所起作用可能不同,說明肥大細(xì)胞具有異質(zhì)性。不同臨床亞型IgA腎病患者腎組織肥大細(xì)胞數(shù)量變化較大,與疾病的相關(guān)性也存在明顯差異,再次說明肥大細(xì)胞存在異質(zhì)性[15]。所有腎組織肥大細(xì)胞均表達(dá)C3aR,提示C3a/C3aR在肥大細(xì)胞招募和激活過程中可能有重要作用[16]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究雖然臨床研究顯示肥大細(xì)胞在腎臟疾病中可能起重要致病作用,但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)論卻并不完全一致:一些研究支持肥大細(xì)胞在腎臟疾病中起致病作用,但也有報(bào)道稱其有重要保護(hù)作用。

Li等[17]發(fā)現(xiàn)蛋白過載腎病模型大鼠腎組織肥大細(xì)胞的浸潤與間質(zhì)損傷程度密切相關(guān)。在免疫復(fù)合物介導(dǎo)的腎炎模型小鼠中,Scandiuzzi等[18]發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞蛋白酶4(mMCP-4,功能類似于人糜蛋白酶)缺陷小鼠的蛋白尿、血清肌酐、腎小管間質(zhì)纖維化程度均較野生型小鼠輕,提示mMCP-4有致腎臟纖維化作用。Timoshanko等[19]也報(bào)道在新月體性腎炎模型中,肥大細(xì)胞缺陷小鼠(W/Wv小鼠)新月體形成、T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤、黏附分子1表達(dá)、P選擇素的表達(dá)均較野生型小鼠低。

但在UUO模型中,肥大細(xì)胞缺陷小鼠[Kit(W)/Kit(W-v)小鼠]腎組織中巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞浸潤和TGF-β表達(dá)均明顯增加,且腎小管損傷、間質(zhì)纖維化程度也重于野生型小鼠,回輸肥大細(xì)胞可減輕腎小管間質(zhì)損傷程度[20]。Holdswort等[5]也發(fā)現(xiàn)在嘌呤霉素腎病模型中,肥大細(xì)胞缺陷小鼠纖維化程度明顯重于野生型小鼠。

肥大細(xì)胞參與腎臟疾病的可能機(jī)制

釋放生物活性物質(zhì)肥大細(xì)胞囊泡中貯存有大量生物活性物質(zhì),包括TGF-β、類胰蛋白酶、糜蛋白酶、腎素、組胺、肝素、金屬蛋白酶、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、TNF-α、IL-4、IL-10等。肥大細(xì)胞被激活后通過脫顆粒將這些物質(zhì)釋放至胞外；同時(shí),活化的肥大細(xì)胞不斷合成、釋放新的生物活性物質(zhì),對(duì)腎臟造成損傷。

轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β) TGF-β是一種多功能生長因子,能調(diào)節(jié)細(xì)胞增生,誘導(dǎo)細(xì)胞分化、凋亡,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成,刺激細(xì)胞表達(dá)黏附分子,促使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維母細(xì)胞。TGF-β在腎組織損傷中的作用已為眾多研究證實(shí)[21]。TGF-β啟動(dòng)Smad信號(hào)通路是腎小管間質(zhì)纖維化的重要機(jī)制[22]。此外,TGF-β可趨化更多的肥大細(xì)胞浸潤至腎間質(zhì),加重腎損傷。

類胰蛋白酶 類胰蛋白酶主要由肥大細(xì)胞合成、分泌,是肥大細(xì)胞的特異性酶,具有促細(xì)胞分裂原作用,也是重要的促炎因子。它可趨化成纖維細(xì)胞,刺激其合成Ⅰ型膠原,并與肝素等其他物質(zhì)協(xié)同作用,促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生。

糜蛋白酶 肥大細(xì)胞囊泡內(nèi)有大量糜蛋白酶。糜蛋白酶可將血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ,是血管緊張素Ⅱ合成的旁路途徑,參與腎臟局部炎癥、纖維化過程。糜蛋白酶還可通過Ⅱ型TGF-β受體激活TGF-β前體,增加活化的TGF-β濃度[23]。

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS) RAS在腎組織病理損傷中的作用已為較多研究證實(shí)[24]。肥大細(xì)胞可合成、分泌腎素；糜蛋白酶可將血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ,增加局部血管緊張素Ⅱ濃度。血管緊張素Ⅱ可誘使TGF-β產(chǎn)生,抑制基質(zhì)降解,促進(jìn)基質(zhì)沉積[25]。許多腎臟疾病存在腎組織局部RAS系統(tǒng)活化的現(xiàn)象。而局部RAS活化與肥大細(xì)胞浸潤密切相關(guān)[26]。

其他 肥大細(xì)胞釋放的組胺、肝素、金屬蛋白酶、生長因子等也可能在腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。比如組胺、肝素可調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞增生,刺激膠原的合成、成熟,兩者協(xié)同作用能促進(jìn)瘢痕組織形成。金屬蛋白酶是成纖維細(xì)胞趨化因子,具有有絲分裂原作用,可介導(dǎo)纖維化損傷。bFGF、VEGF可促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生、分泌細(xì)胞外基質(zhì),加重纖維化。Ehara等[27]的研究表明肥大細(xì)胞產(chǎn)生的bFGF與IgA腎病纖維化密切相關(guān)。

與其他細(xì)胞的相互作用肥大細(xì)胞還可能通過細(xì)胞間直接相互作用參與腎損傷。Ehara等[9]發(fā)現(xiàn)IgA腎病患者腎間質(zhì)肥大細(xì)胞的突觸與成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞直接接觸,推測可能存在細(xì)胞間直接相互作用。人類肥大細(xì)胞系1(HMC-1)和原代培養(yǎng)的胎兒包皮肥大細(xì)胞與皮膚成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí),均可促使后者增生,該共培養(yǎng)體系中并不存在細(xì)胞因子等生物活性物質(zhì)的交換,提示肥大細(xì)胞可能直接接觸成纖維細(xì)胞而促進(jìn)其增生[28]。

小結(jié):目前研究已確定肥大細(xì)胞參與一些腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展過程,但其確切病理作用和機(jī)制仍不清楚,可能通過釋放各種生物活性物質(zhì)參與腎組織病理損傷?？梢栽O(shè)想,在各種致病因素作用下,腎組織細(xì)胞釋放一系列炎癥因子、細(xì)胞因子,招募、激活肥大細(xì)胞；浸潤的肥大細(xì)胞活化后,釋放大量促炎和促纖維化因子,誘使包括肥大細(xì)胞在內(nèi)的更多的炎性細(xì)胞浸潤,促進(jìn)腎組織病理損傷的發(fā)生發(fā)展。肥大細(xì)胞的參與很可能是一些腎臟疾病遷延難愈的重要原因之一。作為潛在的腎臟疾病防治靶目標(biāo),肥大細(xì)胞在腎臟疾病中的作用值得關(guān)注,Summers等[29]已報(bào)道肥大細(xì)胞膜穩(wěn)定劑色甘酸鈉可明顯減輕順鉑誘導(dǎo)的急性腎損傷小鼠的腎臟損傷程度。需指出的是,肥大細(xì)胞是一類高度異質(zhì)的細(xì)胞,在不同病理情況下,肥大細(xì)胞可有不同表型,其病理意義也可能不同。

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