肾小球足细胞异常与糖尿病肾病蛋白尿

　　作者：徐新鹏,洪郁芝　　作者单位：310053 浙江中医药大学2005级硕士研究生 310007 浙江中医药大学附属广兴医院

　　【关键词】 细胞

　　糖尿病肾病(DN)是终末期肾功能衰竭的主要病因。蛋白尿不仅是DN的主要临床特征，而且是肾病进展的重要因素。足细胞是附着在肾小球基底膜(Glomeroular Basement Membrance GBM)外的高度分化的上皮细胞。足细胞之间邻近的足突相互交替，形成了许多30～40nm的裂孔，孔上覆盖一层厚4～6 nm 的裂孔隔膜, 即肾小球足突间裂孔隔膜(Glomeroular Podocyte Slide Diaphrame GPSD), 后者是血浆蛋白通过脉管系统的最后屏障，对于维持肾小球滤过屏障结构与功能完整性发挥关键作用[1]。

　　1 足细胞组织形态学异常与蛋白尿

　　近年许多研究表明，人和实验性DN与足细胞凋亡和脱落有关，且足细胞一旦受损脱落缺乏再生能力[2]。高血糖、转化生长因子β(TGF-β)、血管紧张素II(AII)等均可诱导足细胞发生凋亡和脱落。研究表明α3β1整合素(α3β1-integrin)是足细胞黏附于GBM的主要黏附分子,参与维持足细胞的正常形态及GBM的通透性，而高血糖可抑制糖尿病(DM)患者或鼠足细胞α3β1 整合素的表达,并随病程的延长抑制作用加强，故推断高血糖可能通过对α3β1整合素的抑制作用导致足细胞凋亡、脱落及肾小球滤过屏障的功能变化。体外研究表明，高血糖及DN肾小球“三高”造成的对毛细血管袢的机械牵张力进一步削弱足细胞与GBM的附着，从而加速足细胞凋亡和脱落，导致大量蛋白尿，后者又进一步加重足细胞损伤[3]。

　　受损后的足细胞总数和密度减少，而残留的足细胞为覆盖裸露的GBM而代偿性肥大、足突增宽、融合, 进而使肾小球滤过屏障通透性增加。自从1980年Steffes报道了一侧肾切除的糖尿病和非糖尿病大鼠在出现蛋白尿时，足细胞表现为足突间隙增宽、足突融合后，又有许多学者在1型和2型糖尿病患者以及DN大鼠模型损伤肾组织中证实了这一病理变化，并且这种病理改变的严重程度与尿白蛋白排泌率呈正相关[4]。同时，裸露的GBM与包曼囊壁接触而发生粘连，从而促使肾小球硬化的第一步形成[5]。刘志红等[6]对2型DN患者研究表明，DN早期足细胞数目和密度已开始减少，并随病变加重而加重，足细胞病变不仅导致大量蛋白尿发生，而且与K-W结节形成、肾小球硬化和肾功能损伤有关。

　　2 足细胞分子生物学异常与蛋白尿

　　近年通过对一些遗传性或先天性肾病综合征的研究，先后确定了多个位于GPSD的蛋白分子，如：nephrin、podocin、CD2AP和细胞骨架成分肌动蛋白(如α-actinin4)等，它们构成GPSD核心蛋白，这些蛋白分子组成的复杂结构称为“GPSD复合体”，后者作为静态分子筛以及高度动态的功能复合体，其信号传导及其对细胞骨架的作用对于维持足细胞正常结构及肾小球屏障的完整功能起关键作用。因此，对于GPSD核心蛋白分子结构和功能的了解将有助于对DN蛋白尿发生发展机制的深入认识。

　　2.1 Nephrin和NEPH1异常与蛋白尿 芬兰型先天性肾病综合征致病基因NPHS1的编码产物nephrin是GPSD关键结构分子,为跨膜粘附分子中的免疫球蛋白超家族成员，分子量为135KD。NEPH1是nephrin的同源分子，它们的胞内功能区含有诸多可被磷酸化的酪氨酸残基，两者不仅是GPSD组成成分，而且发挥信号传导作用。nephrin磷酸化水平降低可影响nephrin与其它GPSD分子之间的信号传导，从而引起肾小球通透性改变，导致蛋白尿发生和足细胞形态的改变。动物实验表明，糖尿病大鼠随着肾脏损害的进展，nephrin 的表达显著降低, Forbes 等[5]采用STZ 诱导DN小鼠模型,发现肾小球nephrin 基因表达于早期短暂升高,后期明显下降,并且与尿中白蛋白量增加有关。Aaltonen 等[7]发现自发非肥胖性DN小鼠也有同样的现象,认为这可能反映了肾小球纤维化和足突细胞功能丧失。Doublier 等[8]以共聚焦显微镜观察高糖环境培养的人类肾小球足细胞表面特异性蛋白的表达,发现nephrin呈斑点状表达, 24 h后明显降低, 认为可能与转录下调有关。

　　在人类，较多研究表明，糖尿病组与非糖尿病组相比，糖尿病组的nephrin蛋白生成是减少的[9，10]。有人用数字影像免疫荧光强度方法观察DN患者肾活检标本nephrin 表达, 发现无论表现为肾病综合征还是微量白蛋白尿的1和2型DN患者，其肾小球nephrin 表达均显著下调, 并且发现nephrin于DN呈颗粒状分布, 而于正常肾组织呈斑点/线状分布, nephrin表达下调和重分布先于肾小球组织损害，nephrin 表达量与蛋白尿程度显著负相关[8]。

　　2.2 podocin和CD2AP异常与蛋白尿 现已发现的其它重要的GPSD核心蛋白尚有podocin、CD2AP和细胞骨架成分actin等。podocin是一种膜蛋白，属stomatin家族成员，有2个胞内功能区和1个跨膜区。CD2AP即CD2相关蛋白，位于GPSD的胞质侧，具有3个功能区和一个与肌动蛋白等结合的位点。podocin和CD2AP蛋白交联将nephrin锚定在细胞质中富含胆固醇和鞘磷脂的微结构区域，即脂筏区，这对于nephrin的信号传导是必须的[11]。CD2AP还可激活PI3K/AKT通路，而发挥抗足细凋亡作用[12]。细胞骨架成分actin对于维持足细胞形态的稳定和SD复合体结构和功能的完整也起重要作用。研究表明，以上蛋白在结构和功能上的相互作用，决定了蛋白尿发生发展和足细胞生物表现[13]，而它们与DN的相关研究尚少见。Koop 等[9]通过定量的免疫组化和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR) 的方法对包括DN 在内的48 例获得性肾病患者进行研究,发现肾小球足细胞中podocin 和nephrin 蛋白的表达明显降低, 同时肾小球中podocin、nephrin mRNA 水平较对照组升高。但Benigni等[14]研究发现DN患者nephrin的表达明显降低, 而podocin 和CD2AP 的表达没有明显的变化, 并且认为nephrin 的表达降低和podocin、CD2AP 的正常表达可能是DN的特征之一。

　　3 足细胞异常有关的治疗进展

　　国外一些基础研究发现，ACEI和ARB明显减弱链脲菌素诱导的糖尿病大鼠足细胞足突增宽，甚至能够阻止足细胞凋亡和脱落，而未观察到CCB类药物有类似作用[15，16]。Langham RG等[10]采用ACEI治疗2型糖尿病患者2年后发现，患者肾脏nephrin mRNA表达基本正常，而未使用ACEI治疗的2型糖尿病患者出现nephrin转录物的明显减少。Jan Menne等[17]研究发现，蛋白激酶C(PKC)能够阻止小鼠肾脏足细胞nephrin蛋白表达下降、肾小球肥大，从而减低DN蛋白尿、延缓DN进展至终末期肾病。

　　总之，随着近年人们对足细胞和GPSD的深入研究，了解到足细胞的组织形态学异常和分子生物学异常与DN蛋白尿发生密切相关。如Nephrin、Podocin等蛋白表达下降导致足细胞的的足突消失和蛋白尿的增加，从而为临床阐明DN发病机制提供了新的理论依据，同时为DN蛋白尿的防治形成了一条新途径。目前对足细胞异常与DN蛋白尿关系的研究已经有了很大进步，但是尚不完善，还需要我们进行大量的基础和临床研究工作。

　　【参考文献】

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　　6 刘志红，李世军，陈朝红，等. 糖尿病肾病患者足细胞病变的临床病理特征. 肾脏病与透析肾移植杂志,2003,8(2):144～148.

　　7 Aaltonen P,Luimula P,Astrom E , et al . Changes in the expression of nephrin gene and protein in experimental diabetic nephropathy. Lab Invest ,2001,81(9)：1185～1190.

　　8 Doublier S,Salvidio G,Lupia E,et al . Nephrin expression is reduced in human diabetic nephropathy :evidence for a distinct role for glycated albumin and angiotensin Ⅱ. Diabeties , 2003, 52(4) :1023～1030.

　　9 Koop K, Eikmans M, Baelde HJ, et al. Expression of podocyte-associated molecules in acquired human kidney diseases.Am Soc Nephrol, 2003,14:2063～2071.

　　10 Langham RG, Kelly DJ, Cox AJ, et al. Proteinuria and the expression of the podocyte slit diaphragm pathy: effects of angiotensin converting enzyme inhibition. Diabetologia,2002,45:1572～1576.

　　11 Huber TB, Simons M, Hartleben B, et al. Molecular basis of the functional podocin-nephrin complex: mutations in NPHS2 gene disrupt nephrin targeting to lipid raft microdomains. Hum Mol Genet,2003,12:3397～3405.

　　12 Huber TB, Hartleben B, Kim J, et al. Nephrin and CD2AP associate with phosphoinositide 3-OH kinase and stimulate AKT-dependent signaling. Mol Cell Biol,2003,23:4917～4928.

　　13 Dalla Vestra M, Masiero A, Roiter AM, et al.Is podocyte injury relevant in diabetic nephropathy? Studies in patients with type 2 diabetes. Diabetes, 2003, 52:1031～1035.

　　14 Benigni A ,Gagliardini E ,Tomasoni S ,et al. Selective impairment of gene expression and assembly of nephrin in human diabetic nephropathy. Kidney Int ,2004 ,65 :2193～2200.

　　15 Mifsud SA, Allen TJ, Bertram JF, et al. Podocyte foot process broadening in experimental diabetic nephropathy: amelioration with renin-angiotensin blockade. Diabetologia, 2001,44: 878～882.

　　16 Gross ML, El-Shakmak A, Szabo A, et al. ACE-inhibitors but not endothelin receptor blockers prevent podocyte loss in early diabetic nephropathy. Diabetologia, 2003, 46:856～868.

　　17 Jan Menne, Joon-Keun Park, Martin Boehne ,et al. Diminished Loss of Proteoglycans and Lack of Albuminuria in Protein Kinase C-α-Deficient Diabetic Mice. Diabetes,2004,53:2101～2109.