腎臟局部血管緊張素Ⅱ與足細胞病變關系的研究進展

陳星華，丁國華

血管緊張素Ⅱ (AngⅡ)是腎素－血管緊張素系統 (RAS)的生物活性中心，也是其主要效應分子。目前已知RAS主要作用于心臟、血管及腎臟，參與血壓調節、多種靶器官的損傷以及水、電解質平衡的調節［1］。腎臟局部的AngⅡ主要通過收縮腎小球出球小動脈，引起腎小球濾過壓力的增高和血漿蛋白的超濾過，進而導致慢性腎臟病的發生、發展［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改變，還可以通過刺激腎臟固有細胞的生長、炎癥的發生及纖維化來直接加速腎損傷。腎小球足細胞能分泌AngⅡ，同時也是AngⅡ作用的主要靶細胞，且拮抗AngⅡ活性的藥物如血管緊張素轉換酶抑制劑 (ACEI)、血管緊張素受體拮抗劑 (ARB)均可以減輕足細胞損傷。為此，本文主要對腎臟局部AngⅡ與足細胞病變的關系進行綜述，以期為臨床資以借鑒。

1 足細胞結構與腎小球硬化

足細胞是腎小球完整結構以及發揮濾過功能的重要組成部分，是一種終末分化的上皮細胞，與腎小球基底膜 (GBM)、毛細血管內皮細胞共同構成腎小球濾過屏障。足細胞分出多級突起，通過足突鑲嵌在腎小球基底膜上，相鄰足突之間的結構稱為裂孔隔膜。裂孔隔膜是腎小球濾過功能的重要屏障結構［3］，其寬度決定了通過腎小球濾過屏障的分子大小，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胞特異性的蛋白分子，其中足細胞特異性標志蛋白 (nephrin)是最早被發現定位于裂孔隔膜的結構蛋白和信號分子。nephrin是一種跨膜糖蛋白，其胞外段可以阻止大分子物質通過而進入腎小球囊腔，其介導多種足細胞生理或病理過程，包括足細胞的胚胎發育、細胞骨架重排、誘導細胞凋亡等［4］，nephrin分子突變可以導致先天性芬蘭型腎病綜合征［5］。胞質區的nephrin通過脂筏連接支架蛋白podocin，且調控podocin的基因NPHS2突變可導致激素抵抗型局灶節段性腎小球硬化 (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合物以及肌動蛋白骨架，podocin或CD2受體蛋白的缺陷將發展為蛋白尿以及出生后死于腎衰竭［7－9］。由此可見足細胞結構的正常對維持腎臟功能起著非常重要的作用。

足細胞靠其細胞骨架支撐細胞體、主突和足突，足細胞骨架在維持細胞正常形態和功能上發揮著重要作用。足細胞的細胞骨架由3種成分組成，即微管、中間絲和微絲。足細胞通過復雜的細胞骨架網絡將基底膜區、頂膜區和裂孔膜區聯成結構和功能的統一體，足細胞各區分子表達異常影響足突細胞骨架組裝，導致足突融合［10］。正常足突中F－肌動蛋白 (F－actin)通過α輔肌動蛋白 (α－actinin)交聯高度有序地平行聚集成束，形成應力纖維，維持相鄰足突呈規則地指狀交叉，對抗腎小球內靜水壓;病理狀態下足突細胞骨架中F－actin解聚或F－actin解體以松散的網狀結構互相結合，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，足細胞是腎小球內最易受損的細胞，足細胞損傷往往是由于裂孔隔膜的結構和功能破壞而出現蛋白尿，進而逐步發展為腎小球硬化［12］。足細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型糖尿病患者足細胞數目的減少都標志著腎臟疾病的進展，且與蛋白尿及腎小球硬化密切相關［13－14］。足細胞數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鍵［15］。以上表明足細胞丟失是腎小球硬化的起始事件，足細胞的丟失、基底膜的裸露、球囊粘連，逐步形成腎小球硬化［16］。

2 腎臟及足細胞局部的AngⅡ

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

循環中的AngⅡ主要通過對血管的直接收縮及舒張反應來調節血壓，也能間接地通過醛固酮分泌調節血壓。Wang等［17］發現腎小管超濾液中AngⅡ的濃度遠超過血液循環中AngⅡ的濃度，這表明腎臟局部可產生AngⅡ。不僅近端腎小管上皮細胞及腎小球系膜細胞能產生AngⅡ，近年來大量研究表明足細胞也能產生AngⅡ［18］，且足細胞還是 AngⅡ作用于腎小球的主要靶細胞［16］。在腎臟局部，AngⅡ是調節腎小球囊內壓的一個關鍵分子，通過調節入球小動脈、出球小動脈來調節囊內壓［19］。ACEI和ARB可通過阻斷AngⅡ的活性來降低系統血壓及腎臟局部血壓，延緩腎臟疾病進展。近年來大量研究表明ACEI和ARB的腎臟保護作用不僅僅是通過改變血流動力學來實現，其還可以通過阻斷AngⅡ的旁分泌、AngⅡ1型受體 (AT1R)及其非血流動力學的途徑介導組織損傷——如細胞外基質聚集、細胞肥大、細胞增殖失調以及細胞凋亡［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胞損傷機制，但是近年來越來越多的證據表明AngⅡ及其受體的功能在足細胞損傷過程中發揮著重要作用。足細胞可表達AngⅡ1型和2型受體［20］，還能產生 AngⅡ，高糖可以增加體外培養的足細胞AngⅡ的產生［18］，且足細胞經 ACEI或 ARB預處理后，對高糖產生的AngⅡ沒有影響，進一步研究顯示高糖對足細胞AngⅡ產生的調節是通過直接增加腎素水平來實現。綜合這些資料表明足細胞局部AngⅡ的調節獨立于循環中AngⅡ，并且涉及直接的酶學途徑。

3 腎臟局部AngⅡ介導足細胞損傷的途徑

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

3.1 AngⅡ與裂孔隔膜功能調節 裂孔隔膜為腎小球濾過屏障的重要結構，其連接足細胞相鄰的足突，體內外研究發現裂孔隔膜容易受到AngⅡ損害。Nephrin分子為足細胞裂孔隔的主要細胞骨架及信號分子，可阻止大分子進入到尿液。Jim等［21］研究發現2型糖尿病腎臟疾病患者腎活檢標本nephrin表達較健康者明顯減少，且患者尿nephrin濃度與尿蛋白定量、收縮壓呈明顯正相關，與患者估算腎小球濾過率、血清蛋白水平呈明顯負相關。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關系，得出類似結論。臨床實驗也證實使用對抗AngⅡ活性的藥物如ACEI或ARB，可以恢復nephrin到基線水平，相反，其他類型的降壓藥不能很好的將nephrin恢復到基線水平［23］。Ren 等［24］體外細胞培養研究發現AngⅡ能直接引起nephrin表達下調以及nephrin去磷酸化，從而介導足細胞損傷。除AngⅡ引起nephrin表達改變外，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，發現ACEI和ARB可以阻止胞質 ZO－1的重新分配，減輕蛋白尿［25］。

3.2 AngⅡ與足細胞細胞骨架的改變 足細胞功能與其復雜的細胞骨架密切相關，盡管足細胞主突有較多的微管蛋白及微絲組成網狀結構，但是足突靠肌動蛋白組成的細胞骨架最終錨定在基底膜上，形成裂孔隔膜復合體。這些結構的任何損失都會導致相應的改變，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］動物實驗發現，AngⅡ輸注大鼠隨輸注時間延長，足細胞足突融合愈明顯。Whaley－Connell等［27］觀察高血壓大鼠模型發現，使用ACEI或ARB藥物可以減輕足細胞足突增寬，減輕足突融合。

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

3.4 AngⅡ與足細胞表型轉化以及細胞肥大 AngⅡ的效應除了在裂孔隔膜及細胞骨架之外，對細胞周期也有影響。Xu等［29］研究發現在體外培養的足細胞以及體內糖尿病腎病動物模型發現AngⅡ直接增加p27 mRNA及蛋白水平，AngⅡ誘導的p27表達的上調可導致足細胞肥大。Romero等［30］也觀察到 AngⅡ可通過上調甲狀旁腺激素相關蛋白進而上調p27蛋白水平表達，引起糖尿病腎病樣的病變足細胞肥大。

3.5 AngⅡ破壞足細胞膜電荷屏障 體外研究證實AngⅡ對足細胞能產生生物學反應，且對體外分離的腎小球使用膜片鉗技術，發現AngⅡ可以引起足細胞膜持續及不可逆的去極化。AngⅡ刺激培養的足細胞，可以通過胞外鈣內流立即引起細胞內鈣離子濃度的增加［31］。大量研究發現異常的鈣離子信號可能是相關足細胞疾病的主要原因，如TRPC6基因P112Q點突變與FSGS相關［31］。研究證實了 TRPC6與足細胞podocin、nephrin共定位，其功能突變可以導致細胞鈣離子信號變化，破壞裂孔隔膜完整性，導致蛋白尿的發生以及腎小球硬化。

3.6 AngⅡ與足細胞自噬 自噬是廣泛存在于真核細胞內的一種溶酶體依賴性降解途徑，細胞通過單層或雙層膜包裹待降解物形成自噬體，然后運送到溶酶體形成自噬溶酶體并進行多種酶的消化及降解，以實現細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新［32］。自噬是細胞進行自我保護的一種重要機制，在維持細胞存活、更新、物質再利用和內環境穩定中起著重要作用。近年來足細胞自噬與腎臟疾病的發生、發展也有相關報道，如 Yadav等［33］研究發現AngⅡ能通過增加活性氧(ROS)的產生誘導足細胞發生自噬。

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

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