狼瘡性腎炎足細胞損傷的機制研究進展

王成玉 綜述 胡偉新 審校

狼瘡性腎炎(LN)是系統性紅斑狼瘡(SLE)的嚴重并發(fā)癥,腎病范圍蛋白尿通常預示著增生性LN(Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ級)和(或)膜性狼瘡腎炎(Ⅴ級,伴或不伴有Ⅱ、 Ⅲ級或 Ⅳ級病變)的存在。LN 的發(fā)病機制是以抗雙鏈 DNA(ds-DNA)抗體等各種自身抗體與抗原結合形成的免疫復合物(IC)沉積以及炎癥細胞浸潤為主要特點。足細胞是IC的主要攻擊對象之一。在各種原因引起的腎小球損傷中,足細胞亦可作為免疫細胞發(fā)揮固有免疫及適應性免疫功能,主動參與疾病發(fā)展過程。

LN的足細胞損傷

不同類型LN足細胞損傷的特點

Ⅲ型、Ⅳ、V型LN 抗ds-DNA抗體可誘導補體激活和炎癥反應, Ⅲ型和Ⅳ型狼瘡性腎炎與其有關;膜性狼瘡腎炎(Ⅴ型)的特征是上皮下免疫復合物沉積,導致局部補體激活和足細胞功能障礙[1]。

Ⅴ型LN和增生性LN蛋白尿的復雜病理機制可能是不相同的。在增生性LN中,出現足細胞損傷,在Ⅴ型LN中則表現為足細胞發(fā)生功能性(非器質性)病變，可能是其長期預后較好的原因[2]。

研究發(fā)現增生性LN(Ⅲ型和Ⅳ型)腎小球內皮細胞損傷評分與足突寬度(FPW)密切相關。體外實驗表明,LN時IgG刺激足細胞,導致細胞骨架重新分布,血管內皮生長因子A(VEGF-A)水平降低。足細胞暴露刺激細胞外基質后,nephrin減少,可引起細胞骨架重分布。VEGF-內皮素系統可能在LN的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用,它可能是LN新療法的靶點[3]。

狼瘡足細胞病 近來研究發(fā)現,少數臨床表現為腎病綜合征(NS)的 LN 患者,腎活檢光鏡下僅見腎小球輕微病變(Ⅰ型)或系膜增生性病變(Ⅱ型),免疫熒光及電鏡檢查IC僅沉積在腎小球系膜區(qū),毛細血管袢內皮下或上皮側無免疫沉積物,但電鏡檢查腎小球足細胞足突廣泛融合。狼瘡足細胞病是一種由于 SLE 與足細胞損傷之間存在密切的病理生理聯系造成的特殊類型。

我們報道了50例狼瘡足細胞病患者,占LN的1. 33%[4]。目前狼瘡足細胞病缺乏統一的定義和診斷標準。腎活檢組織除進行光鏡和免疫熒光檢查外,需依靠電鏡檢查明確足細胞病變,并排除早期Ⅴ型,甚至Ⅳ型LN,因此,電鏡檢查是診斷狼瘡足細胞病的關鍵[5]。

研究表明腎小球足細胞是免疫活性細胞,參與T細胞共刺激的B7-1,通過TLR-4激活,被脂多糖(LPS)上調[6]。足細胞攝取可溶性和顆粒性抗原,激活CD4+T細胞,并將主要組織相容性復合體(MHC)Ⅰ類分子上的外源抗原交叉呈遞給CD8+T細胞,足細胞也充當抗原提呈細胞,參與免疫介導的腎小球疾病[7]。

蛋白尿與足細胞損傷的關系足細胞損傷與蛋白尿水平相關,研究表明非增生性和增生性LN足突消失融合(FPE)與嚴重的蛋白尿相關,成熟足細胞的標志物包括突觸素、nephrin和腎小球上皮蛋白1 (GLEPP1)等,在增生性LN中丟失[2]。足細胞還可以通過分泌促炎細胞因子[白細胞介素1β(IL-1β),腫瘤壞死因子α(TNF-α),干擾素α(IFN-α)和IFN-γ]來促進LN的炎癥反應[8]。T細胞誘導的骨橋蛋白(OPN)可以誘導巨噬細胞向腎小球內浸潤[9],OPN可能通過調節(jié)足細胞信號和運動,在蛋白尿的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[10]。

足細胞損傷的標志物和足細胞抗原

足細胞是LN中IC沉積物的直接或間接靶標。在NZB/WLN狼瘡小鼠模型,腎小球足細胞標志nephrin和podocin表達下調[11],表明足細胞功能障礙在LN腎小球病變發(fā)生中可能發(fā)揮了作用。活動性LN患者尿沉渣的研究發(fā)現,podocalyxin,nephrin,podocin和突觸足蛋白mRNA的水平與狼瘡活性相關[12],活動的LN患者尿中存在未分化nephrin和GLEPP1的足細胞,其蛋白水平與LN蛋白尿和組織學特征相關,尿液足細胞標志物表達可能是評估SLE腎小球疾病進展的潛在有用的無創(chuàng)性標志物。

通過特定的抗原決定簇(特別是膜聯蛋白Ⅱ),腎小球系膜細胞和足細胞被確定為IC的直接靶標[13]。此外,已將幾種足細胞抗原鑒定為LN中潛在的自身抗體靶標。針對LN患者腎活檢樣本的蛋白質組學研究發(fā)現,腎小球IgG可以識別足細胞抗原,例如α烯醇酶和膜聯蛋白A1 (annexin A1)[14]。

足細胞衍生微粒(MPs)是SLE伴LN患者臨床和組織學特征的新生物標記物。測定各組尿膜聯蛋白(annexin V)、足細胞標記蛋白(podocalyxin)及MPs水平的變化可能有助于評價和監(jiān)測SLE的活動性[15]。

LN患者nephrin表達顯著減少,腎組織巨噬細胞明顯增多,腎組織中nephrin的表達與巨噬細胞的浸潤呈負相關。因此，LN腎組織中巨噬細胞浸潤可能是狼瘡腎炎足細胞損傷的重要機制之一[16]。

泛素C末端水解酶L1(UCH-L1)在正常腎臟足細胞中不表達,但在LN的腎小球足細胞中表達明顯升高。LN中的核因子κB(NF-κB)/UCH-L1信號傳導,包括TNF-α在內的各種刺激均可誘導NF-κB信號通路的激活。NF-κB通過結合其啟動子的-300和-109-bp位點來上調UCH-L1表達,導致足細胞的損傷,進一步導致狼瘡性腎炎[17]。

足細胞損傷的機制(圖1)

圖1 狼瘡性腎炎足細胞損傷的機制[1]GBM：腎小球基膜；IC：免疫復合物；nFcR:抗體的Fc受體；TPE：足突融合；TNF-α：腫瘤壞死因子α；CaMKⅣ:鈣調蛋白激酶Ⅳ；iNOS:一氧化氮合酶；IL：白細胞介素；HB-EGF：肝素結合性表皮生長因子；suPAR:可溶性尿激酶纖溶酶原激活物受體；NLRP3：核苷酸結合寡聚化結構域受體3；Stat3:信號傳導與轉錄激活因子3；CXCL12：C型趨化因子配體12

免疫復合物沉積LN的組織學分類基于腎小球中的IC沉積物、系膜和(或)毛細血管內病變。然而有證據表明,腎小球上皮細胞,特別是足細胞也與SLE患者的腎小球損傷有關。

IC沉積的部位及其引發(fā)炎癥是LN腎小球損傷機制的基礎。IC通過多種機制引發(fā)腎臟損害,沉積在基膜內皮側的復合物會損傷內皮細胞,是Ⅲ型和Ⅳ型增生性LN的標志。在Ⅴ型LN中發(fā)現的上皮側沉積物損傷足細胞,但由于它們接觸原尿而非血液,引發(fā)的炎癥反應較輕。如果腎小球基膜破裂,這些IC可以進入整個腎小球。免疫沉積物可能啟動補體活化級聯酶促反應,或直接激活腎小球細胞,誘導炎性趨化因子和細胞因子的釋放[18]。在不同的LN類型中均可見足細胞損傷,在增生性LN組中,足突寬度(FPW)與腎臟損傷指標呈正相關,包括蛋白尿水平、血清肌酐以及腎臟病理活動和慢性指標,Ⅴ型LN的FPW較寬,大量蛋白尿的患者表現出更寬的FPW,這表明Ⅴ型LN的蛋白尿水平可能與足細胞功能障礙有關[19]。

內皮細胞損傷研究表明,足細胞和內皮損傷可導致增生性LN,并以NS為表現。足細胞損傷可導致膜型 LN,并表現為NS[20]。與Ⅴ型LN相比,Ⅲ/Ⅳ型LN中基膜與內皮的間距增寬,內皮細胞損傷更明顯。腎病范圍蛋白尿的足細胞功能障礙也可能以與遺傳或自身免疫補體功能失調相關的非典型溶血性尿毒癥綜合征(aHUS)形式出現。aHUS可能使腎小球磷脂復雜化,這可能是由于足細胞功能異常導致內皮損傷和血栓所致[21]。

可溶性尿激酶纖溶酶原激活物受體(suPAR)suPAR是一個生物標志物,可用于識別在疾病的前5年中有遭受器官損傷風險的SLE患者[22]。suPAR可導致足細胞損傷、足突消失和蛋白尿。suPAR與足細胞膜上的β3整聯蛋白的結合會影響足細胞的功能,破壞腎小球的屏障功能,循環(huán)中的suPAR升高可誘導足細胞β3整合素活性,從而導致腎臟損傷[23]。suPAR通過與足細胞整合素結合,誘導足細胞遷移和凋亡,參與腎臟疾病的發(fā)病進程,被認為是導致 FSGS 的循環(huán)致病因子之一[24]。suPAR是LN與其他腎小球疾病足細胞損傷的共同機制之一。

誘導型一氧化氮合酶(iNOS)研究表明,LN的足細胞可表達iNOS,iNOS產生的一氧化氮(NO)可以引起足細胞病,NO可能通過缺氧誘導因子1α和細胞分裂控制蛋白42和Ras相關的C3肉毒桿菌毒素底物1途徑誘導這種表型。這項研究表明iNOS可能誘發(fā)自分泌足細胞功能障礙[25]。因此,靶向iNOS或其誘導途徑可能帶來治療LN的益處。

自噬研究表明足細胞自噬活性是腎損傷的關鍵因素,幾種自噬活性生物標志物可能在疾病早期調節(jié)足細胞自噬。LN在培養(yǎng)的足細胞中誘導環(huán)氧化酶2(COX-2)和內質網轉錄激活因子4(ATF4ER)應激途徑。抑制COX-2可抑制LN誘導的足細胞自噬。ATF4抑制LN誘導的COX-2過表達。由ATF4ER應激途徑誘導的COX-2過表達有助于LN誘導的腎臟自噬和損傷,COX-2可能是LN的潛在治療靶標[26]。

遺傳學機制遺傳學機制可能在LN的發(fā)展中起主要作用。非裔美國人人群中載脂蛋白L1(ApoL1)的兩個常見變異等位基因最近被確定為局灶節(jié)段性腎小球硬化癥(FSGS)和終末期腎病(ESRD)的危險因素[27]。ApoL1相關足細胞損傷的潛在機制仍不清楚。有人提出,ApoL1變異體參與了改變的囊泡運動,自噬體破壞和自噬障礙,導致足細胞丟失[28]。在LN中觀察到的干擾素α過度生產可能構成第二次打擊,在存在ApoL1風險等位基因的情況下引發(fā)足細胞損傷[29]。

不同的免疫抑制劑對LN足細胞損傷的保護機制

LN的早期足細胞病可出現足細胞裂隙膜蛋白nephrin和podocin的減少,研究者通過免疫印跡和免疫熒光法評估了NZB/WLN狼瘡小鼠腎小球nephrin和podocin的表達和定位。治療三個月后,糖皮質激素和環(huán)磷酰胺組的nephrin和Podocin蛋白表達均顯著增加。這項研究表明,在LN中用糖皮質激素或環(huán)磷酰胺早期治療可保護足細胞的隔膜蛋白,從而增加了這些藥物對足細胞直接保護作用[30]。

免疫抑制劑還可能直接影響足細胞的結構和功能,糖皮質激素可以穩(wěn)定肌動蛋白,增加肌動蛋白聚合,激活細胞骨架相關的細胞內激酶,抑制IL-6,誘導nephrin表達,從而保護足細胞。研究表明,環(huán)孢素A和他克莫司可通過減少足突融合、恢復足突和podocin的機制,減少蛋白尿[31]。

綜上所述,多種機制可能參與了LN的足細胞損傷。SLE 時是否存在針對足細胞結構蛋白分子的抗體導致足細胞損傷,某些因子是否通過調節(jié)特異性足細胞蛋白表達促進足細胞損傷,是否存在特異性狼瘡的足細胞損傷標志物,以及遺傳因素是否參與了狼瘡足細胞病的發(fā)生等問題還有待進一步研究,其有效治療方案仍有待進一步研究探索。