Synaptopodin與腎臟疾病的研究進(jìn)展

歐陽招萍 李亞妤*

作者單位：310007 浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬廣興醫(yī)院

Synaptopodin（SP）又名突觸極蛋白，是足細(xì)胞裂隙膜（SD）的重要分子結(jié)構(gòu)。被認(rèn)為是足細(xì)胞分化成熟的特異性標(biāo)志物，其損傷缺失會(huì)導(dǎo)致裂孔隔膜的疏松、消失，濾過屏障的破壞進(jìn)而出現(xiàn)蛋白尿。目前研究證實(shí)SP與肌動(dòng)蛋白緊密相連，可影響足突內(nèi)的細(xì)胞骨架成分，肌動(dòng)蛋白纖維的聚集和解聚，從而調(diào)節(jié)足細(xì)胞的可塑性，在穩(wěn)定足細(xì)胞應(yīng)力纖維、維持足突細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能、調(diào)節(jié)和維持腎小球?yàn)V過功能等方面均具有重要作用。

1 Synaptopodin的結(jié)構(gòu)與分布

SP是一種與肌動(dòng)蛋白微絲緊密相連的富含脯氨酸的線狀蛋白質(zhì)，存在3中異構(gòu)體，即神經(jīng)元Synpo-short、腎Synpo-long和Synpo-T，Synpo-long的C末端與和Synpo-T的C末端相同。這3種同型特異性的與α-actinin-4相互作用并延長α-actinin-4誘導(dǎo)的肌動(dòng)蛋白絲［1］。SP與除myopodin以外的任何已知蛋白均無顯著同源性，是myopodin基因家族的第二個(gè)成員，也是腎小球足細(xì)胞分化成熟的標(biāo)志［2］。SP在人類的分子量為73.7KD，等電點(diǎn)是9.38；而在小鼠的分子量為74.0KD，等電點(diǎn)是9.27。人和大鼠的SP有84%的同源性。SP多肽鏈富含脯氨酸，占總量的20%左右，且均勻分布于多肽鏈中，這使SP不可能組成任何的球狀結(jié)構(gòu)域。SP含有兩個(gè)PPXY結(jié)構(gòu)域或幾個(gè)潛在的磷酸激酶的作用位點(diǎn)，可通過其PPXY結(jié)構(gòu)域和其他蛋白的WW結(jié)構(gòu)域相連接。人類SP的cDNA源于一個(gè)2071bp的閱讀框和1.5kb的3端非編碼區(qū)序列，其編碼SP多肽鏈含有690個(gè)氨基酸［3］。

SP在海馬、大腦皮質(zhì)、紋狀體、嗅覺的遠(yuǎn)端神經(jīng)元和分化的足細(xì)胞中高度表達(dá)［4］。SP存在于樹突棘中，其中棘器是必須裝置，棘器由光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組成。SP缺陷小鼠的脊髓中含有光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)但不含棘器，表明SP對于棘器是必須的［5］。Matus用免疫組化的方法發(fā)現(xiàn)SP分布于腦端的突觸后致密區(qū)和樹突棘，且觀察到其分布與肌動(dòng)蛋白的分布完全吻合。在神經(jīng)系統(tǒng)，SP可以作為急性腦損傷的生物標(biāo)記物［6］，同時(shí)患路易體癡呆及帕金森的患者中，SP的表達(dá)顯著下降，表明其突觸傳遞存在缺陷［7］。在腎臟發(fā)育過程中，SP首先出現(xiàn)于毛細(xì)血管袢階段的腎小球，也表達(dá)于成熟的足細(xì)胞足突中，因此SP被認(rèn)為是成熟足細(xì)胞表型的一個(gè)重要標(biāo)志物［8］。

2 Synaptopodin與足細(xì)胞

足細(xì)胞即腎小球臟層上皮細(xì)胞，其與足突之間的裂孔膜與腎小球基底膜及腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞共同組成腎小球的濾過屏障。足細(xì)胞位于腎小球基底膜的最外層，是阻止蛋白尿丟失的最后屏障。足細(xì)胞損傷與其骨架蛋白的異常表達(dá)密切相關(guān)［9］。α-actinin-4是SP的張力敏感性上游調(diào)節(jié)因子，SP可使細(xì)胞收縮粘附強(qiáng)化，而在缺乏SP時(shí)，收縮可以解除細(xì)胞間粘附，導(dǎo)致細(xì)胞連接溶解。敲減SP和α-actinin-4可降低細(xì)胞粘附性，降低單層滲透屏障，并損害細(xì)胞收縮性［10］。SP的突變或缺失可以導(dǎo)致足細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變，從而影響濾過屏障的通透性引起蛋白尿，進(jìn)而引起腎小球硬化的發(fā)生。

3 Synaptopodin與腎臟信號傳導(dǎo)通路

3.1 Synaptopodin與RhoA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 Rho家族GTP酶，包括RohA、Rac1和Cdc42，定位于人染色體，控制影響著細(xì)胞行為的較多方面，包括細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑［11］，在成纖維細(xì)胞中可誘導(dǎo)粘著斑和應(yīng)力纖維的形成。Rac1和Cdc42分別通過形成板狀偽足和絲狀偽足促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，SP是RhoA的上游調(diào)控器，RhoA的穩(wěn)定性依賴于SP，其可通過競爭性阻斷由Smurf-1介導(dǎo)的RhoA泛素化，而抑制RhoA被蛋白酶體降解［12］。腎上腺素可以調(diào)節(jié)體內(nèi)外的Rho GTP酶，改善由嘌呤霉素氨基核苷（PAN）誘導(dǎo)大鼠足細(xì)胞損傷［13］。人們普遍認(rèn)為RhoA在腎小球的發(fā)育及維持其完整性的濾過功能方面均可促進(jìn)足細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。Zhu等［14］研究發(fā)現(xiàn)，Rho活化形式的減少導(dǎo)致足突消失和蛋白尿，病理改變與微小病變相似。而當(dāng)RhoA活化形式表達(dá)增加時(shí)，出現(xiàn)大量蛋白尿，同時(shí)伴有細(xì)胞外基質(zhì)基因的表達(dá)上調(diào)，病理變化類似于局灶節(jié)段性腎小球硬化（FSGS）。這表明，盡管基礎(chǔ)水平的RhoA可能對維持足突正常結(jié)構(gòu)、功能是必須的，但RhoA活動(dòng)形式的減少或過度激活對足細(xì)胞是有害的。

3.2 Synaptopodin與瞬時(shí)受體電位陽離子通道蛋白6（TRPC6） TRPC6是一種非選擇性鈣可滲透性陽離子通道，在哺乳動(dòng)物中主要表達(dá)于足細(xì)胞，定位于足細(xì)胞初級突起和足突接近裂孔隔膜處。是介導(dǎo)足細(xì)胞鈣離子內(nèi)流的主要通道［15］。TRPC6過度表達(dá)或基因突變足以引起FSGS，足細(xì)胞病理性高鈣內(nèi)流，最終足細(xì)胞凋亡，脫落［16］。有研究發(fā)現(xiàn)TRPC6高表達(dá)使足細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加，SP表達(dá)降低及RhoA的活化增加，引起足細(xì)胞骨架重構(gòu)及細(xì)胞足突回縮，應(yīng)用TRPC6通道阻滯劑及鈣離子螯合劑可抑制RhoA活化及SP的表達(dá)下調(diào)［17］。最新研究發(fā)現(xiàn)敲減大鼠足細(xì)胞SP使TRPC6表達(dá)增加，證明疾病狀態(tài)下SP水平的改變可能改變細(xì)胞內(nèi)TRPC6通道的定位和活性，進(jìn)一步促使足細(xì)胞功能障礙，而減少足細(xì)胞表面TRPC6水平將是恢復(fù)足細(xì)胞功能的新方法［18］。

4 Synaptopodin與腎臟疾病

4.1 Synaptopodin與IgA腎病 IgAN臨床表現(xiàn)多樣，自無癥狀性血尿到急進(jìn)性腎小球腎炎均可出現(xiàn)。病理上可表現(xiàn)有新月體腎炎和硬化性腎炎。目前研究發(fā)現(xiàn)蛋白尿水平與IgAN患者組織病理分級呈正相關(guān)，趙潔等［19］對IgA腎病Lee分級的危險(xiǎn)因素分析結(jié)果提示蛋白尿水平與IgAN病理分級存在一定關(guān)系，但不是IgAN的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。陳道軍等［20］觀察不同病理等級的IgAN患者腎組織中SP的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)各組織病理等級中SP的表達(dá)從IgA腎病I～V級逐漸減少，表明SP的表達(dá)與Lee分級一樣可以反映病情的嚴(yán)重程度，同時(shí)也表明足細(xì)胞損傷與Lee分級存在一定關(guān)系。Zhang等［21］研究發(fā)現(xiàn)PAN刺激后的足細(xì)胞中F-肌動(dòng)蛋白被破壞，而鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶增加且SP減少，應(yīng)用他克莫司聯(lián)合潑尼松治療難治性IgAN至少6個(gè)月，患者肌酐水平降低，蛋白尿快速緩解，腎組織中鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶降低SP部分恢復(fù)，表明他克莫司緩解蛋白尿的機(jī)制可能是通過抑制鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶的表達(dá)穩(wěn)定足細(xì)胞骨架。

4.2 Synaptopodin與萎縮性腎小球腎炎 萎縮性腎小球腎炎包括原發(fā)性萎縮性腎小球腎炎（ICG）和HIV相關(guān)性腎病，主要表現(xiàn)為嚴(yán)重的腎病綜合征，病理表現(xiàn)為腎小球的萎陷、硬化，足細(xì)胞和腎小管的廣泛損傷。Yang［22］采用免疫組化法，研究足細(xì)胞分化成熟及增生的改變，以SP及Vimention作為足細(xì)胞分化的標(biāo)志。增殖細(xì)胞核抗原做為增殖的標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)ICG和HIV相關(guān)性腎病中SP及Vimention表達(dá)明顯減少，甚至完全消失而足細(xì)胞增生活躍。這表明ICG和HIV相關(guān)腎病有共同的發(fā)病途徑。Sakurai等［23］通過大鼠腎部分切除加強(qiáng)力霉素給藥建立HIVAN大鼠模型，應(yīng)用氟伐他丁進(jìn)行干預(yù)發(fā)現(xiàn)，SP上調(diào)，足細(xì)胞表型變化減弱，表明其對足細(xì)胞具有保護(hù)作用。

4.3 Synaptopodin與糖尿病腎病 糖尿病的主要危害為慢性并發(fā)癥，其中糖尿病腎病是糖尿病最常見的并發(fā)癥，也是導(dǎo)致終末期腎病的主要原因。引起糖尿病蛋白尿的因素較多，近年來有研究報(bào)道，血漿脂聯(lián)素水平與蛋白尿有關(guān)。在糖尿病的進(jìn)展過程中，腎小球SP的表達(dá)減少提示存在足細(xì)胞損傷，而足細(xì)胞的損傷可以加速糖尿病的進(jìn)程。崔夢潔［24］用realtime PCR方法發(fā)現(xiàn)高糖抑制SP的表達(dá)。而不同濃度的脂聯(lián)素作用于足細(xì)胞后，可以促進(jìn)SP基因mRNA的表達(dá)，同一濃度脂聯(lián)素作用不同時(shí)間，SP mRNA表達(dá)隨刺激時(shí)間的延長而增加。AMPK（Adenosine 5'-monophosphate（AMP）-activated protein kinase）即AMP依賴的蛋白激酶，是生物能量代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子，包含一個(gè)保守的蘇氨酸（Thr-172）位點(diǎn)，該位點(diǎn)的磷酸化是其激酶活性所必須的，而AMPK是保持機(jī)體葡萄糖平衡所必須的，脂聯(lián)素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制是通過激活A(yù)MPK起作用，AMPK的激動(dòng)劑可以促進(jìn)SP的表達(dá)［25］。Wang等［26］發(fā)現(xiàn)高糖條件下的Gremlin過度表達(dá)，Gremlin通過轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路，抑制了SP的表達(dá)，加重足細(xì)胞病變，為糖尿病腎病的治療提供靶點(diǎn)。

5 synaptopodin與腎臟疾病的藥物治療

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，異常分布和表達(dá)減少的SP可能對MCD和FSGS的類固醇治療反應(yīng)不佳有關(guān)。李亞妤等［27］研究發(fā)現(xiàn)雷公藤甲素能減少FSGS腎病大鼠尿蛋白，改善腎小球硬化，球囊粘連及系膜基質(zhì)增生的情況，上調(diào)血清及腎組織中SP的表達(dá)，延緩腎臟病變程度。白芍中提取的有效成分芍藥苷與雷公藤甲素有相似的作用［28］。在西醫(yī)治療上，腎上腺髓質(zhì)素可以緩解PAN誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷，通過直接調(diào)節(jié)足細(xì)胞骨架蛋白和Rho GTP酶上調(diào)SP及相關(guān)蛋白的表達(dá)，從而減少蛋白尿［13］。柳宛璐等［29］發(fā)現(xiàn)低分子肝素也能上調(diào)SP，使受損的基底膜負(fù)電荷屏障重建，防止系膜基質(zhì)擴(kuò)張，基底膜增殖，因而能有效改善子癇前期大鼠蛋白尿、降低血壓。

6 展望

SP作為腎小球足細(xì)胞分化成熟的標(biāo)志物，在腎臟疾病中越來越受重視。因其特異的分布和調(diào)節(jié)足細(xì)胞骨架蛋白的作用，因此其在腎臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。臨床上，導(dǎo)致SP表達(dá)減少的原因較多，可以從相關(guān)因素入手，預(yù)防甚至阻止SP表達(dá)減少，從而減少蛋白尿，保護(hù)殘余腎功能，另一方面SP表達(dá)減少的具體機(jī)制尚未明確，需進(jìn)一步研究。