肾脏局部血管紧张素Ⅱ与足细胞病变关系的研究进展

陈星华，丁国华

血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是肾素-血管紧张素系统(RAS)的生物活性中心，也是其主要效应分子。目前已知RAS主要作用于心脏、血管及肾脏，参与血压调节、多种靶器官的损伤以及水、电解质平衡的调节[1]。肾脏局部的AngⅡ主要通过收缩肾小球出球小动脉，引起肾小球滤过压力的增高和血浆蛋白的超滤过，进而导致慢性肾脏病的发生、发展[2]。近年来大量研究表明AngⅡ的肾脏损害作用不仅通过其血流动力学改变，还可以通过刺激肾脏固有细胞的生长、炎症的发生及纤维化来直接加速肾损伤。肾小球足细胞能分泌AngⅡ，同时也是AngⅡ作用的主要靶细胞，且拮抗AngⅡ活性的药物如血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素受体拮抗剂(ARB)均可以减轻足细胞损伤。为此，本文主要对肾脏局部AngⅡ与足细胞病变的关系进行综述，以期为临床资以借鉴。

1 足细胞结构与肾小球硬化

足细胞是肾小球完整结构以及发挥滤过功能的重要组成部分，是一种终末分化的上皮细胞，与肾小球基底膜(GBM)、毛细血管内皮细胞共同构成肾小球滤过屏障。足细胞分出多级突起，通过足突镶嵌在肾小球基底膜上，相邻足突之间的结构称为裂孔隔膜。裂孔隔膜是肾小球滤过功能的重要屏障结构[3]，其宽度决定了通过肾小球滤过屏障的分子大小，可阻止大分子蛋白滤过到肾小管管腔。

肾小球裂孔隔膜上有许多足细胞特异性的蛋白分子，其中足细胞特异性标志蛋白(nephrin)是最早被发现定位于裂孔隔膜的结构蛋白和信号分子。nephrin是一种跨膜糖蛋白，其胞外段可以阻止大分子物质通过而进入肾小球囊腔，其介导多种足细胞生理或病理过程，包括足细胞的胚胎发育、细胞骨架重排、诱导细胞凋亡等[4]，nephrin分子突变可以导致先天性芬兰型肾病综合征[5]。胞质区的nephrin通过脂筏连接支架蛋白podocin，且调控podocin的基因NPHS2突变可导致激素抵抗型局灶节段性肾小球硬化(FSGS)[6]。CD2受体蛋白在脂筏中和nephrin、podocin连接，且锚定在裂孔隔膜复合物以及肌动蛋白骨架，podocin或CD2受体蛋白的缺陷将发展为蛋白尿以及出生后死于肾衰竭[7-9]。由此可见足细胞结构的正常对维持肾脏功能起着非常重要的作用。

足细胞靠其细胞骨架支撑细胞体、主突和足突，足细胞骨架在维持细胞正常形态和功能上发挥着重要作用。足细胞的细胞骨架由3种成分组成，即微管、中间丝和微丝。足细胞通过复杂的细胞骨架网络将基底膜区、顶膜区和裂孔膜区联成结构和功能的统一体，足细胞各区分子表达异常影响足突细胞骨架组装，导致足突融合[10]。正常足突中F-肌动蛋白(F-actin)通过α辅肌动蛋白(α-actinin)交联高度有序地平行聚集成束，形成应力纤维，维持相邻足突呈规则地指状交叉，对抗肾小球内静水压；病理状态下足突细胞骨架中F-actin 解聚或F-actin 解体以松散的网状结构互相结合，因此肌动蛋白骨架的重组是足突融合的共同通路[11]。

各种损伤刺激条件下，足细胞是肾小球内最易受损的细胞，足细胞损伤往往是由于裂孔隔膜的结构和功能破坏而出现蛋白尿，进而逐步发展为肾小球硬化[12]。足细胞在防止肾小球硬化过程中起重要作用，肾小球硬化是慢性肾衰竭的基本病变。1型糖尿病和2型糖尿病患者足细胞数目的减少都标志着肾脏疾病的进展，且与蛋白尿及肾小球硬化密切相关[13-14]。足细胞数目的减少也是非糖尿病肾小球疾病蛋白尿及肾小球硬化的关键[15]。以上表明足细胞丢失是肾小球硬化的起始事件，足细胞的丢失、基底膜的裸露、球囊粘连，逐步形成肾小球硬化[16]。

2 肾脏及足细胞局部的AngⅡ

传统RAS包括肾素、血管紧张素原、血管紧张素Ⅰ、血管紧张素转化酶(ACE)、AngⅡ和AngⅡ受体等6种成分。近年来研究发现RAS还有新成员，如血管紧张素转化酶2(ACE2)、Mas受体、肾素原/肾素受体。AngⅡ是RAS的主要效应分子，也是介导心脏及肾脏疾病的关键分子。

循环中的AngⅡ主要通过对血管的直接收缩及舒张反应来调节血压，也能间接地通过醛固酮分泌调节血压。Wang等[17]发现肾小管超滤液中AngⅡ的浓度远超过血液循环中AngⅡ的浓度，这表明肾脏局部可产生AngⅡ。不仅近端肾小管上皮细胞及肾小球系膜细胞能产生AngⅡ，近年来大量研究表明足细胞也能产生AngⅡ[18]，且足细胞还是AngⅡ作用于肾小球的主要靶细胞[16]。在肾脏局部，AngⅡ是调节肾小球囊内压的一个关键分子，通过调节入球小动脉、出球小动脉来调节囊内压[19]。ACEI和ARB可通过阻断AngⅡ的活性来降低系统血压及肾脏局部血压，延缓肾脏疾病进展。近年来大量研究表明ACEI和ARB的肾脏保护作用不仅仅是通过改变血流动力学来实现，其还可以通过阻断AngⅡ的旁分泌、AngⅡ1型受体(AT1R)及其非血流动力学的途径介导组织损伤——如细胞外基质聚集、细胞肥大、细胞增殖失调以及细胞凋亡[20]。

尽管糖尿病肾脏疾病、非糖尿病肾脏疾病、高血压肾脏损害有着不同的足细胞损伤机制，但是近年来越来越多的证据表明AngⅡ及其受体的功能在足细胞损伤过程中发挥着重要作用。足细胞可表达AngⅡ1型和2型受体[20]，还能产生AngⅡ，高糖可以增加体外培养的足细胞AngⅡ的产生[18]，且足细胞经ACEI或ARB预处理后，对高糖产生的AngⅡ没有影响，进一步研究显示高糖对足细胞AngⅡ产生的调节是通过直接增加肾素水平来实现。综合这些资料表明足细胞局部AngⅡ的调节独立于循环中AngⅡ，并且涉及直接的酶学途径。

3 肾脏局部AngⅡ介导足细胞损伤的途径

大量研究表明足细胞是AngⅡ发挥效应的靶细胞，AngⅡ信号介导足细胞损伤途径可大致分为以下几种：(1)破坏裂孔隔膜结构与功能；(2)影响足细胞的细胞骨架；(3)诱导足细胞凋亡；(4)引起细胞表型转化及细胞肥大；(5)诱导足细胞膜去极化、破坏细胞电荷屏障；(6)诱导细胞自噬。

3.1 AngⅡ与裂孔隔膜功能调节 裂孔隔膜为肾小球滤过屏障的重要结构，其连接足细胞相邻的足突，体内外研究发现裂孔隔膜容易受到AngⅡ损害。Nephrin分子为足细胞裂孔隔的主要细胞骨架及信号分子，可阻止大分子进入到尿液。Jim等[21]研究发现2型糖尿病肾脏疾病患者肾活检标本nephrin表达较健康者明显减少，且患者尿nephrin浓度与尿蛋白定量、收缩压呈明显正相关，与患者估算肾小球滤过率、血清蛋白水平呈明显负相关。Ng等[22]也观察了2型糖尿病患者尿nephrin与蛋白尿定量等相关关系，得出类似结论。临床实验也证实使用对抗AngⅡ活性的药物如ACEI或ARB，可以恢复nephrin到基线水平，相反，其他类型的降压药不能很好的将nephrin恢复到基线水平[23]。Ren等[24]体外细胞培养研究发现AngⅡ能直接引起nephrin表达下调以及nephrin去磷酸化，从而介导足细胞损伤。除AngⅡ引起nephrin表达改变外，AngⅡ还引起裂孔隔膜其他蛋白分子的改变，如在老年自发性蛋白尿大鼠模型使用免疫金染色观察裂孔隔膜另一重要成分ZO-1的分布，发现ACEI和ARB可以阻止胞质ZO-1的重新分配，减轻蛋白尿[25]。

3.2 AngⅡ与足细胞细胞骨架的改变 足细胞功能与其复杂的细胞骨架密切相关，尽管足细胞主突有较多的微管蛋白及微丝组成网状结构，但是足突靠肌动蛋白组成的细胞骨架最终锚定在基底膜上，形成裂孔隔膜复合体。这些结构的任何损失都会导致相应的改变，如足突融合、裂孔屏障的融合、肌动蛋白的重组、顶部的脱落等。Jia等[26]动物实验发现，AngⅡ输注大鼠随输注时间延长，足细胞足突融合愈明显。Whaley-Connell等[27]观察高血压大鼠模型发现，使用ACEI或ARB药物可以减轻足细胞足突增宽，减轻足突融合。

3.3 AngⅡ与足细胞凋亡 慢性肾脏病患者足细胞丢失的主要原因之一是足细胞凋亡，足细胞尿在肾小球硬化中发挥着重要作用。本课题组前期研究发现AngⅡ以剂量依赖方式诱导培养的足细胞以及动物模型足细胞凋亡[24，26，28]。Cheng等[20]也发现糖基化终末产物能活化足细胞RAS系统，上调AngⅡ水平，通过糖基化终末产物受体-PI3K/蛋白质激酶B(Akt)依赖的信号途径诱导足细胞凋亡，且ARB能减轻AngⅡ诱导的足细胞凋亡。以上研究表明AngⅡ可以直接引起足细胞的凋亡与丢失，最终引起肾小球硬化。

3.4 AngⅡ与足细胞表型转化以及细胞肥大 AngⅡ的效应除了在裂孔隔膜及细胞骨架之外，对细胞周期也有影响。Xu等[29]研究发现在体外培养的足细胞以及体内糖尿病肾病动物模型发现AngⅡ直接增加p27 mRNA及蛋白水平，AngⅡ诱导的p27表达的上调可导致足细胞肥大。Romero等[30]也观察到AngⅡ可通过上调甲状旁腺激素相关蛋白进而上调p27蛋白水平表达，引起糖尿病肾病样的病变足细胞肥大。

3.5 AngⅡ破坏足细胞膜电荷屏障 体外研究证实AngⅡ对足细胞能产生生物学反应，且对体外分离的肾小球使用膜片钳技术，发现AngⅡ可以引起足细胞膜持续及不可逆的去极化。AngⅡ刺激培养的足细胞，可以通过胞外钙内流立即引起细胞内钙离子浓度的增加[31]。大量研究发现异常的钙离子信号可能是相关足细胞疾病的主要原因，如TRPC6基因P112Q点突变与FSGS相关[31]。研究证实了TRPC6与足细胞podocin、nephrin共定位，其功能突变可以导致细胞钙离子信号变化，破坏裂孔隔膜完整性，导致蛋白尿的发生以及肾小球硬化。

3.6 AngⅡ与足细胞自噬 自噬是广泛存在于真核细胞内的一种溶酶体依赖性降解途径，细胞通过单层或双层膜包裹待降解物形成自噬体，然后运送到溶酶体形成自噬溶酶体并进行多种酶的消化及降解，以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新[32]。自噬是细胞进行自我保护的一种重要机制，在维持细胞存活、更新、物质再利用和内环境稳定中起着重要作用。近年来足细胞自噬与肾脏疾病的发生、发展也有相关报道，如Yadav等[33]研究发现AngⅡ能通过增加活性氧(ROS)的产生诱导足细胞发生自噬。

综上所述，足细胞能产生AngⅡ，还能表达AngⅡ受体，肾脏局部的AngⅡ能通过多种途径损伤足细胞，且使用ARB或ACEI可明显减轻其引起的足细胞损伤。

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