腎臟局部血管緊張素Ⅱ與足細(xì)胞病變關(guān)系的研究進(jìn)展

陳星華，丁國華

血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)是腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的生物活性中心，也是其主要效應(yīng)分子。目前已知RAS主要作用于心臟、血管及腎臟，參與血壓調(diào)節(jié)、多種靶器官的損傷以及水、電解質(zhì)平衡的調(diào)節(jié)[1]。腎臟局部的AngⅡ主要通過收縮腎小球出球小動脈，引起腎小球?yàn)V過壓力的增高和血漿蛋白的超濾過，進(jìn)而導(dǎo)致慢性腎臟病的發(fā)生、發(fā)展[2]。近年來大量研究表明AngⅡ的腎臟損害作用不僅通過其血流動力學(xué)改變，還可以通過刺激腎臟固有細(xì)胞的生長、炎癥的發(fā)生及纖維化來直接加速腎損傷。腎小球足細(xì)胞能分泌AngⅡ，同時(shí)也是AngⅡ作用的主要靶細(xì)胞，且拮抗AngⅡ活性的藥物如血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)、血管緊張素受體拮抗劑(ARB)均可以減輕足細(xì)胞損傷。為此，本文主要對腎臟局部AngⅡ與足細(xì)胞病變的關(guān)系進(jìn)行綜述，以期為臨床資以借鑒。

1 足細(xì)胞結(jié)構(gòu)與腎小球硬化

足細(xì)胞是腎小球完整結(jié)構(gòu)以及發(fā)揮濾過功能的重要組成部分，是一種終末分化的上皮細(xì)胞，與腎小球基底膜(GBM)、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞共同構(gòu)成腎小球?yàn)V過屏障。足細(xì)胞分出多級突起，通過足突鑲嵌在腎小球基底膜上，相鄰足突之間的結(jié)構(gòu)稱為裂孔隔膜。裂孔隔膜是腎小球?yàn)V過功能的重要屏障結(jié)構(gòu)[3]，其寬度決定了通過腎小球?yàn)V過屏障的分子大小，可阻止大分子蛋白濾過到腎小管管腔。

腎小球裂孔隔膜上有許多足細(xì)胞特異性的蛋白分子，其中足細(xì)胞特異性標(biāo)志蛋白(nephrin)是最早被發(fā)現(xiàn)定位于裂孔隔膜的結(jié)構(gòu)蛋白和信號分子。nephrin是一種跨膜糖蛋白，其胞外段可以阻止大分子物質(zhì)通過而進(jìn)入腎小球囊腔，其介導(dǎo)多種足細(xì)胞生理或病理過程，包括足細(xì)胞的胚胎發(fā)育、細(xì)胞骨架重排、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等[4]，nephrin分子突變可以導(dǎo)致先天性芬蘭型腎病綜合征[5]。胞質(zhì)區(qū)的nephrin通過脂筏連接支架蛋白podocin，且調(diào)控podocin的基因NPHS2突變可導(dǎo)致激素抵抗型局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)[6]。CD2受體蛋白在脂筏中和nephrin、podocin連接，且錨定在裂孔隔膜復(fù)合物以及肌動蛋白骨架，podocin或CD2受體蛋白的缺陷將發(fā)展為蛋白尿以及出生后死于腎衰竭[7-9]。由此可見足細(xì)胞結(jié)構(gòu)的正常對維持腎臟功能起著非常重要的作用。

足細(xì)胞靠其細(xì)胞骨架支撐細(xì)胞體、主突和足突，足細(xì)胞骨架在維持細(xì)胞正常形態(tài)和功能上發(fā)揮著重要作用。足細(xì)胞的細(xì)胞骨架由3種成分組成，即微管、中間絲和微絲。足細(xì)胞通過復(fù)雜的細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)將基底膜區(qū)、頂膜區(qū)和裂孔膜區(qū)聯(lián)成結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體，足細(xì)胞各區(qū)分子表達(dá)異常影響足突細(xì)胞骨架組裝，導(dǎo)致足突融合[10]。正常足突中F-肌動蛋白(F-actin)通過α輔肌動蛋白(α-actinin)交聯(lián)高度有序地平行聚集成束，形成應(yīng)力纖維，維持相鄰足突呈規(guī)則地指狀交叉，對抗腎小球內(nèi)靜水壓；病理狀態(tài)下足突細(xì)胞骨架中F-actin 解聚或F-actin 解體以松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互相結(jié)合，因此肌動蛋白骨架的重組是足突融合的共同通路[11]。

各種損傷刺激條件下，足細(xì)胞是腎小球內(nèi)最易受損的細(xì)胞，足細(xì)胞損傷往往是由于裂孔隔膜的結(jié)構(gòu)和功能破壞而出現(xiàn)蛋白尿，進(jìn)而逐步發(fā)展為腎小球硬化[12]。足細(xì)胞在防止腎小球硬化過程中起重要作用，腎小球硬化是慢性腎衰竭的基本病變。1型糖尿病和2型糖尿病患者足細(xì)胞數(shù)目的減少都標(biāo)志著腎臟疾病的進(jìn)展，且與蛋白尿及腎小球硬化密切相關(guān)[13-14]。足細(xì)胞數(shù)目的減少也是非糖尿病腎小球疾病蛋白尿及腎小球硬化的關(guān)鍵[15]。以上表明足細(xì)胞丟失是腎小球硬化的起始事件，足細(xì)胞的丟失、基底膜的裸露、球囊粘連，逐步形成腎小球硬化[16]。

2 腎臟及足細(xì)胞局部的AngⅡ

傳統(tǒng)RAS包括腎素、血管緊張素原、血管緊張素Ⅰ、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)、AngⅡ和AngⅡ受體等6種成分。近年來研究發(fā)現(xiàn)RAS還有新成員，如血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)、Mas受體、腎素原/腎素受體。AngⅡ是RAS的主要效應(yīng)分子，也是介導(dǎo)心臟及腎臟疾病的關(guān)鍵分子。

循環(huán)中的AngⅡ主要通過對血管的直接收縮及舒張反應(yīng)來調(diào)節(jié)血壓，也能間接地通過醛固酮分泌調(diào)節(jié)血壓。Wang等[17]發(fā)現(xiàn)腎小管超濾液中AngⅡ的濃度遠(yuǎn)超過血液循環(huán)中AngⅡ的濃度，這表明腎臟局部可產(chǎn)生AngⅡ。不僅近端腎小管上皮細(xì)胞及腎小球系膜細(xì)胞能產(chǎn)生AngⅡ，近年來大量研究表明足細(xì)胞也能產(chǎn)生AngⅡ[18]，且足細(xì)胞還是AngⅡ作用于腎小球的主要靶細(xì)胞[16]。在腎臟局部，AngⅡ是調(diào)節(jié)腎小球囊內(nèi)壓的一個(gè)關(guān)鍵分子，通過調(diào)節(jié)入球小動脈、出球小動脈來調(diào)節(jié)囊內(nèi)壓[19]。ACEI和ARB可通過阻斷AngⅡ的活性來降低系統(tǒng)血壓及腎臟局部血壓，延緩腎臟疾病進(jìn)展。近年來大量研究表明ACEI和ARB的腎臟保護(hù)作用不僅僅是通過改變血流動力學(xué)來實(shí)現(xiàn)，其還可以通過阻斷AngⅡ的旁分泌、AngⅡ1型受體(AT1R)及其非血流動力學(xué)的途徑介導(dǎo)組織損傷——如細(xì)胞外基質(zhì)聚集、細(xì)胞肥大、細(xì)胞增殖失調(diào)以及細(xì)胞凋亡[20]。

盡管糖尿病腎臟疾病、非糖尿病腎臟疾病、高血壓腎臟損害有著不同的足細(xì)胞損傷機(jī)制，但是近年來越來越多的證據(jù)表明AngⅡ及其受體的功能在足細(xì)胞損傷過程中發(fā)揮著重要作用。足細(xì)胞可表達(dá)AngⅡ1型和2型受體[20]，還能產(chǎn)生AngⅡ，高糖可以增加體外培養(yǎng)的足細(xì)胞AngⅡ的產(chǎn)生[18]，且足細(xì)胞經(jīng)ACEI或ARB預(yù)處理后，對高糖產(chǎn)生的AngⅡ沒有影響，進(jìn)一步研究顯示高糖對足細(xì)胞AngⅡ產(chǎn)生的調(diào)節(jié)是通過直接增加腎素水平來實(shí)現(xiàn)。綜合這些資料表明足細(xì)胞局部AngⅡ的調(diào)節(jié)獨(dú)立于循環(huán)中AngⅡ，并且涉及直接的酶學(xué)途徑。

3 腎臟局部AngⅡ介導(dǎo)足細(xì)胞損傷的途徑

大量研究表明足細(xì)胞是AngⅡ發(fā)揮效應(yīng)的靶細(xì)胞，AngⅡ信號介導(dǎo)足細(xì)胞損傷途徑可大致分為以下幾種：(1)破壞裂孔隔膜結(jié)構(gòu)與功能；(2)影響足細(xì)胞的細(xì)胞骨架；(3)誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡；(4)引起細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化及細(xì)胞肥大；(5)誘導(dǎo)足細(xì)胞膜去極化、破壞細(xì)胞電荷屏障；(6)誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。

3.1 AngⅡ與裂孔隔膜功能調(diào)節(jié) 裂孔隔膜為腎小球?yàn)V過屏障的重要結(jié)構(gòu)，其連接足細(xì)胞相鄰的足突，體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)裂孔隔膜容易受到AngⅡ損害。Nephrin分子為足細(xì)胞裂孔隔的主要細(xì)胞骨架及信號分子，可阻止大分子進(jìn)入到尿液。Jim等[21]研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病腎臟疾病患者腎活檢標(biāo)本nephrin表達(dá)較健康者明顯減少，且患者尿nephrin濃度與尿蛋白定量、收縮壓呈明顯正相關(guān)，與患者估算腎小球?yàn)V過率、血清蛋白水平呈明顯負(fù)相關(guān)。Ng等[22]也觀察了2型糖尿病患者尿nephrin與蛋白尿定量等相關(guān)關(guān)系，得出類似結(jié)論。臨床實(shí)驗(yàn)也證實(shí)使用對抗AngⅡ活性的藥物如ACEI或ARB，可以恢復(fù)nephrin到基線水平，相反，其他類型的降壓藥不能很好的將nephrin恢復(fù)到基線水平[23]。Ren等[24]體外細(xì)胞培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ能直接引起nephrin表達(dá)下調(diào)以及nephrin去磷酸化，從而介導(dǎo)足細(xì)胞損傷。除AngⅡ引起nephrin表達(dá)改變外，AngⅡ還引起裂孔隔膜其他蛋白分子的改變，如在老年自發(fā)性蛋白尿大鼠模型使用免疫金染色觀察裂孔隔膜另一重要成分ZO-1的分布，發(fā)現(xiàn)ACEI和ARB可以阻止胞質(zhì)ZO-1的重新分配，減輕蛋白尿[25]。

3.2 AngⅡ與足細(xì)胞細(xì)胞骨架的改變 足細(xì)胞功能與其復(fù)雜的細(xì)胞骨架密切相關(guān)，盡管足細(xì)胞主突有較多的微管蛋白及微絲組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但是足突靠肌動蛋白組成的細(xì)胞骨架最終錨定在基底膜上，形成裂孔隔膜復(fù)合體。這些結(jié)構(gòu)的任何損失都會導(dǎo)致相應(yīng)的改變，如足突融合、裂孔屏障的融合、肌動蛋白的重組、頂部的脫落等。Jia等[26]動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AngⅡ輸注大鼠隨輸注時(shí)間延長，足細(xì)胞足突融合愈明顯。Whaley-Connell等[27]觀察高血壓大鼠模型發(fā)現(xiàn)，使用ACEI或ARB藥物可以減輕足細(xì)胞足突增寬，減輕足突融合。

3.3 AngⅡ與足細(xì)胞凋亡 慢性腎臟病患者足細(xì)胞丟失的主要原因之一是足細(xì)胞凋亡，足細(xì)胞尿在腎小球硬化中發(fā)揮著重要作用。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ以劑量依賴方式誘導(dǎo)培養(yǎng)的足細(xì)胞以及動物模型足細(xì)胞凋亡[24，26，28]。Cheng等[20]也發(fā)現(xiàn)糖基化終末產(chǎn)物能活化足細(xì)胞RAS系統(tǒng)，上調(diào)AngⅡ水平，通過糖基化終末產(chǎn)物受體-PI3K/蛋白質(zhì)激酶B(Akt)依賴的信號途徑誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡，且ARB能減輕AngⅡ誘導(dǎo)的足細(xì)胞凋亡。以上研究表明AngⅡ可以直接引起足細(xì)胞的凋亡與丟失，最終引起腎小球硬化。

3.4 AngⅡ與足細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化以及細(xì)胞肥大 AngⅡ的效應(yīng)除了在裂孔隔膜及細(xì)胞骨架之外，對細(xì)胞周期也有影響。Xu等[29]研究發(fā)現(xiàn)在體外培養(yǎng)的足細(xì)胞以及體內(nèi)糖尿病腎病動物模型發(fā)現(xiàn)AngⅡ直接增加p27 mRNA及蛋白水平，AngⅡ誘導(dǎo)的p27表達(dá)的上調(diào)可導(dǎo)致足細(xì)胞肥大。Romero等[30]也觀察到AngⅡ可通過上調(diào)甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白進(jìn)而上調(diào)p27蛋白水平表達(dá)，引起糖尿病腎病樣的病變足細(xì)胞肥大。

3.5 AngⅡ破壞足細(xì)胞膜電荷屏障 體外研究證實(shí)AngⅡ?qū)ψ慵?xì)胞能產(chǎn)生生物學(xué)反應(yīng)，且對體外分離的腎小球使用膜片鉗技術(shù)，發(fā)現(xiàn)AngⅡ可以引起足細(xì)胞膜持續(xù)及不可逆的去極化。AngⅡ刺激培養(yǎng)的足細(xì)胞，可以通過胞外鈣內(nèi)流立即引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的增加[31]。大量研究發(fā)現(xiàn)異常的鈣離子信號可能是相關(guān)足細(xì)胞疾病的主要原因，如TRPC6基因P112Q點(diǎn)突變與FSGS相關(guān)[31]。研究證實(shí)了TRPC6與足細(xì)胞podocin、nephrin共定位，其功能突變可以導(dǎo)致細(xì)胞鈣離子信號變化，破壞裂孔隔膜完整性，導(dǎo)致蛋白尿的發(fā)生以及腎小球硬化。

3.6 AngⅡ與足細(xì)胞自噬 自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)的一種溶酶體依賴性降解途徑，細(xì)胞通過單層或雙層膜包裹待降解物形成自噬體，然后運(yùn)送到溶酶體形成自噬溶酶體并進(jìn)行多種酶的消化及降解，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞本身的代謝需要和某些細(xì)胞器的更新[32]。自噬是細(xì)胞進(jìn)行自我保護(hù)的一種重要機(jī)制，在維持細(xì)胞存活、更新、物質(zhì)再利用和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著重要作用。近年來足細(xì)胞自噬與腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展也有相關(guān)報(bào)道，如Yadav等[33]研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ能通過增加活性氧(ROS)的產(chǎn)生誘導(dǎo)足細(xì)胞發(fā)生自噬。

綜上所述，足細(xì)胞能產(chǎn)生AngⅡ，還能表達(dá)AngⅡ受體，腎臟局部的AngⅡ能通過多種途徑損傷足細(xì)胞，且使用ARB或ACEI可明顯減輕其引起的足細(xì)胞損傷。

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