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编号:10269816
足突-基底膜分离与肾病蛋白尿形成
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第5期
     作者:莫樱 陈述枚

    单位:莫樱(510080 广州,中山医科大学附属第一医院儿科);陈述枚(510080 广州,中山医科大学附属第一医院儿科)

    关键词:

    中华儿科杂志000540 尽管在人类和动物模型中进行了广泛的研究,肾病综合征(NS)蛋白尿发生机制仍不清楚。肾小球毛细血管壁(GCW)结构屏障学说和电荷屏障学说也不能完全解释蛋白尿机制。在NS动物模型中,发现注射氨基核苷嘌呤霉素后初5 d出现上皮细胞足突进行性融合,5~7 d逐渐发生蛋白尿,持续10~14 d,足突在3~4周恢复正常,同时尿蛋白也渐渐消失[1]。足突融合亦是人类微小病变肾病最常见和最特征性的改变。这些观察提示足突改变与蛋白尿形成有十分密切的关系。除融合外,足突在NS动物模型另一改变是与肾小球基底膜(GBM)相分离[2,3]。这种分离现象见于PAN肾病、阿霉素肾病和抗板层素(laminin)、抗硫酸乙酰糖蛋白(HS-PG)抗体诱导的肾病。Olson等[4]用示踪蛋白研究发现,在分离的局部有大量蛋白经GBM滤出,而连接完整处则无此现象。足突-基底膜分离现象引起国外学者的关注。有人认为可能是蛋白尿,尤其重度蛋白尿形成的重要机制[3]。已有一些文献就足突融合及与GBM分离的机制进行进一步探讨,其中涉及到细胞外基质整合素(integrins)和上皮细胞骨架蛋白(cytoskeleton)如辅肌动蛋白(α-actinin)、vinculin、talin、paxillin以及热休克蛋白等。这些成分在维持足突在GBM的固着中起重要作用,在病理状态下发生变化将引起足突形态和固着变化。现就近年来有关此方面的文献做一介绍。
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    一、辅肌动蛋白

    辅肌动蛋白是肌动蛋白的捆扎蛋白,在以下两方面有重要作用。(1)将松散交连的肌动蛋白纤维捆扎成具有收缩作用的纤维束。(2)有助于肌动蛋白纤维末端形成锚状复合物,以聚焦接触锚定于胞浆膜[5]。肾小球上皮细胞的足突含有高浓度的肌动蛋白。而且辅肌动蛋白与整合素β1亚单位的胞浆段结合,将足突粘附于GBM上[6],提示辅肌动蛋白在上皮细胞足突末端的肌动蛋白微丝与整合素的锚定中起重要作用。Whiteside等[7]予大鼠注射氨基核苷嘌呤霉素,用扫射电镜观察到第 3天由骨架蛋白形成的二级和三级足突部分解聚,第 5天则完全消失。正常状态下位于三级足突的肌动蛋白解聚而分布到细胞体,与GBM接触的纤维数量降低,证实了在足突融合过程中存在肌动蛋白微丝的异常分布和解聚。也有报道在肾病大鼠的上皮细胞存在肌动蛋白和辅肌动蛋白的重新分布[8]。Shirato等[9]在肾毒血清性肾炎观察到在足突融合过程中,上皮细胞的辅肌动蛋白显著增加。Smoyer等[10]发现大鼠注射氨基核苷嘌呤霉素 1 d后辅肌动蛋白显著增加,免疫定位检查发现辅肌动蛋白几乎完全定位于上皮细胞足突,而内皮细胞和系膜细胞无染色。5~7天内出现上皮细胞足突融合,随后出现大量蛋白尿。由于上皮细胞辅肌动蛋白的增加先于足突融合,故认为辅肌动蛋白的增加可能干扰了足突末端肌动蛋白微丝与整合素α31二者的平衡,造成肌动蛋白微丝解聚和重分布,引起足突融合。因此,辅肌动蛋白的表达增加或分布改变或与其他细胞骨架蛋白的相互作用的改变可能在足突融合和NS的发展过程中起重要作用。
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    二、整合素

    上皮细胞的足突与GBM的粘附是通过细胞粘附分子整合素。整合素是由α和β两个亚单位组成的跨膜异二聚体糖蛋白。肾小球上皮细胞主要表达整合素α31。整合素的细胞外段与GBM的细胞外基质蛋白(如层粘连蛋白、Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白)等相互作用,而细胞内段通过肌动蛋白相关的蛋白复合物(包括talin、vinculin、paxillin和α-actinin)而与骨架蛋白肌动蛋白相互作用[11]。这些蛋白-蛋白的相互作用对维持上皮细胞的足突结构及与GBM的粘附是极其重要的。因此,改变整合素的表达或功能在蛋白尿疾病如NS时可能有重要的作用。Kreidberg等[12]观察到一种转基因小鼠,存在整合素α3亚单位的突变,同时存在广泛的上皮细胞足突融合及GBM排列紊乱。Regoli等[13]用免疫细胞化学分析糖尿病大鼠肾小球细胞α3β1的变化,发现大鼠在产生高血糖一个月后肾小球上皮细胞的α3β1显著降低,而此时GBM的形态学变化尚未发生。用抗整合素β1亚单位抗体灌注大鼠肾脏可产生蛋白尿[14]。Adler等[15]用肾小球抗整合素β1亚单位抗体孵育,发现肾小球对蛋白的通透性增加,上皮细胞与GBM成分的粘附降低。用主要与肾小球上皮细胞整合素受体作用的抗刷状缘抗体(抗FX1A)注射动物,可致速发的、一过性蛋白尿,此蛋白尿形成不依赖补体和炎症细胞,在形态学上仅表现为足突的收缩和融合。以上证据表明整合素介导的足突与基质间的相互作用受破坏,可能与上皮细胞足突与GBM分离,随后产生蛋白尿有密切关系。有关整合素在人类肾小球疾病变化的报告尚不多见。Shikata等[16]用间接免疫荧光和免疫电镜检查各型肾小球病β1整合素和整合素αβ1,发现IgA肾病、膜增生性肾炎Ⅰ型、增生性狼疮性肾炎有高度表达,在微小病变肾病综合征整合素αβ1降低。该作者认为α3β1减少与GCW改变和蛋白尿形成相关。但Smoyer等[10]的研究发现给大鼠注射氨基核苷嘌呤霉素后5~7 d出现足突广泛融合及大量蛋白尿,10 d才出现整合素α3表达增加,而且在内皮细胞、系膜细胞及上皮细胞均有表达,因此认为在足突融合过程中,整合素细胞外段与GBM或整合素细胞内段与足突细胞骨架相互作用受到破坏比整合素表达的改变更为重要。
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    三、热休克蛋白hsp27

    在调节上皮细胞足突结构中可能有重要作用的另一个分子是低分子量的热休克蛋白hsp27。正常鼠的上皮细胞中有高浓度的hsp27[17] 。hsp27的确切功能仍不清楚。有研究发现hsp27是肌动蛋白的相关蛋白,可抑制肌动蛋白的聚合作用。其抑制肌动蛋白聚合的活性与其磷酸化状态有关[18]。还有研究发现hsp27是信号传导途径的一个组成成分,可调节肌动蛋白微丝的动力学[19,20]。这些发现提示hsp27通过调节足突的肌动蛋白微丝,在维持上皮细胞足突结构和肾小球滤过屏障方面可能起重要作用。各种病理生理刺激可直接诱导hsp27表达及磷酸化,造成足突内肌动蛋白聚合作用与解聚作用之间的平衡失调 。足突骨架蛋白动力学的破坏可导致足突结构改变及最终出现足突融合和蛋白尿。Smoyer等[17]实验发现大鼠注射单剂氨基核苷嘌呤霉素,7 d内出现上皮细胞足突广泛融合,10 d后肾小球hsp27蛋白表达及磷酸化作用增加,免疫定位显示hsp27几乎完全定位于足突细胞。足突融合及大量蛋白尿出现后肾小球hsp27才显著增加,说明hsp27可能是足突细胞对肌动蛋白微丝失调的细胞应激反应。
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    总之,NS蛋白尿发生和足突改变中的细胞和分子机制尚不清楚。早期产生的辅肌动蛋白增加可造成足突内肌动蛋白微丝束的失调,使足突正常结构破坏。后期产生的hsp27可能是上皮细胞抵御对足突肌动蛋白聚合作用的应激反应。而整合素α31二聚体在连接GBM蛋白与上皮细胞内骨架蛋白中起重要作用,其丧失可导致足突与GBM分离,从而产生大量蛋白尿。

    参考文献

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    (收稿日期:1999-12-06), 百拇医药