肾固有细胞改变与慢性肾脏病

潘卉萱

(长江大学临床医学院，湖北 荆州 434000)

程骏章，姜 鸿，吴 庆，袁文凤，孙美兰

(长江大学附属第一医院 荆州市第一人民医院肾内科，湖北 荆州 434000)

肾固有细胞改变与慢性肾脏病

潘卉萱

(长江大学临床医学院，湖北 荆州 434000)

程骏章，姜 鸿，吴 庆，袁文凤，孙美兰

(长江大学附属第一医院 荆州市第一人民医院肾内科，湖北 荆州 434000)

慢性肾脏病的进展机制非常复杂，存在多种共同机制或加重因素，局部浸润的炎症细胞和活化的肾脏固有细胞(如系膜细胞、内皮细胞、肾小球脏层上皮细胞、肾小管上皮细胞、肾间质成纤维细胞及肌成纤维细胞等)产生多种细胞因子，这些细胞因子相互作用，形成细胞因子网络，通过旁分泌和自分泌的方式促进肾脏固有细胞等的增殖、活化、转分化和细胞外基质的合成，最终导致肾脏终末期病理改变。

肾脏；固有细胞；慢性肾脏病

慢性肾脏病(CKD)患者约占世界总人口的10%[1]；在肾脏病变发生时，肾脏内各种细胞对损伤的反应是迥然不同的，从肥大、增生、活化、转分化到坏死、凋亡各不相同。这些细胞可分泌多种细胞因子、炎症介质，并接受多种因素的调控，最终导致肾小球硬化、小管间质纤维化。如果能使细胞增生和凋亡达到平衡，控制细胞的活化、表型转化，将大大增加治愈、延缓肾病的可能性。因此，研究肾脏固有细胞在疾病和损伤中的变化及其影响因素具有重要意义。

1 系膜细胞与慢性肾脏病

肾小球系膜细胞属于血管周细胞，是肾小球内最活跃的固有细胞。多种损伤因子和有害物质均可促进系膜细胞肥大和增生，还可以使其表型改变，如转化为肌成纤维样细胞。同时系膜细胞可以产生系膜基质，系膜基质的生化成分包括Ⅳ型胶原、糖蛋白(纤粘连蛋白、层粘连蛋白、内动蛋白和蛋白多糖。目前认为，系膜细胞在病态下，产生胶原的分泌表型可以改变，从而具备产生Ⅲ型胶原的功能。当系膜细胞增生或其清除防御功能受抑制时，便可产生过多的系膜基质，导致系膜硬化，并可形成肾小球硬化时的嗜伊红物质。

导致系膜细胞损伤的因素包括免疫复合物、激活的补体成分、脂多糖、多种细胞因子、血管活性肽、生物活性酯、低密度脂蛋白以及基质成分等；上述各种因子可通过系膜细胞自分泌(Autocrine)、或旁分泌(Paracrine)发挥作用，并且诸多因子与系膜细胞可以相互影响和诱导，形成自身的网络。

2 内皮细胞与慢性肾脏病

内皮细胞覆盖于血管内腔表面(简称内皮)，内皮细胞作为人体最大的器官，在维持血管稳态中起重要作用。从1865年内皮(endothelium)概念的提出到1993年内皮细胞功能障碍(ETDF)概念形成，发现ETDF会导致肾小球基底膜和系膜病变甚至肾小球硬化，从而有了对内皮的结构、功能、生理到病理认识的飞跃。

当内皮细胞功能受损时，氧化型LDL增加，可直接损伤内皮细胞表面层糖萼，导致内皮细胞粘附能力增强，介导白细胞的滚动作用；并可与植物血凝素样氧化型LDL受体1(LOX-1)结合，产生多种效应:趋化单核细胞进入血管壁内，促使其转化为巨噬细胞，后者在吞噬氧化型LDL后，可以进一步转化为泡沫细胞；氧化型LDL也能直接损伤内皮细胞及泡沫细胞，引发溶酶体释放多种酶，从而启动、加速粥样斑块的形成及发展[2]。

内皮细胞功能障碍时，生物活性下降，可诱导核因子-κB(NF-κB)而上调内皮细胞粘附分子的表达，使内皮细胞与单核细胞及淋巴细胞结合，构成炎症细胞入侵血管的第一步[3]；ROS、CRP及CD40+等也可上调内皮细胞粘附分子(如ICAM-1及E-选择素等)，也可启动炎症反应，导致炎症状态。

体外研究显示，内皮细胞在内毒素、肿瘤坏死因子(TNF)、IL-1、AGEs等作用下，其抗凝活性受到抑制，表现为血栓调节蛋白表达下降，而组织因子等反映凝血活性的物质则表达增加。在静息状态下，内皮细胞表面存在凝血因子Ⅸ及Ⅸa的受体，故Ⅸa-Ⅷ-Ⅹ复合物可以在细胞表面形成并产生Xa、前凝血酶复合物，因此，内皮细胞表面可以形成产生凝血酶的通路，内皮细胞功能障碍最终将导致高凝状态的发生。局部凝血活性异常和纤维蛋白沉积是多种肾小球炎症的重要病理特征，纤维蛋白能够破坏血管内皮细胞结构导致血管通透性增强和诱导炎症介质释放[4]，目前临床上已经应用抗凝或促纤溶药物来减少纤维蛋白沉积，保护肾小球内皮细胞功能。

3 肾小球脏层上皮细胞与慢性肾脏病

肾小球脏层上皮细胞又称足细胞，贴伏于GMB的外侧及系膜区的周围，从胞体伸出数级突起，末级突起的末端膨大如足，生理功能有支撑毛细血管袢、合成肾小球基底膜成分以及调节肾小球滤过功能[5]。研究发现，白蛋白滤出的最后屏障是足突之间的裂隙膜，故足细胞是构成肾小球滤过屏障的关键结构。多种致病因素如大量蛋白尿可影响肾病患者病理进展，足细胞足突融合、足突与GBM分离、足细胞与肾小囊粘连、玻璃样变、裂孔膜消失是肾病患者病理表现特征之一[6，7]。许多临床研究和实验模型均证实肾小球脏层上皮细胞上许多大分子如Magalin、GLEPP-1、Nephrin 、WT1及细胞因子VEGF、整合素连接激酶(ILK)、Desmin等物质均参与了其形态学改变及蛋白尿的形成[8-11]。蛋白尿在不同疾病中产生机制的差异，同足细胞分子结构异常改变及其程度相关。在许多疾病中，足细胞的损伤和先天性结构异常，是蛋白尿产生的关键。

由于肾小球细胞周期蛋白酶抑制剂(CKIs)特异地表达于成熟的、非增殖状态的足细胞上，故成熟的足细胞细胞不能进入细胞有丝分裂周期的S期。因此，损伤后的足细胞增殖修复的能力下降、局部足细胞脱落可引起临近细胞的肥大及细胞密度的减低，受损的足细胞不能重新覆盖裸露的基底膜，导致血浆蛋白、粘附分子等渗出，最终促进蛋白尿的产生、持续增加和肾小球硬化的发生发展。

4 肾小管上皮细胞与慢性肾脏病

肾小管上皮细胞在形态及功能上具有一定的可塑性，在病理状态下，肾小管上皮细胞具有向间充质细胞转化的能力，从而增加纤维细胞的数量，参与肾纤维化的形成[12]。上皮-间质细胞转化(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)是指在病理情况下肾小管上皮细胞外环境改变，维持生理功能的细胞因子之间失去平衡，保持上皮细胞形态的基因表达受到抑制，表达肌成纤维细胞表型的基因得到释放，肾小管上皮细胞基底膜受到破坏，细胞失去其原有上皮特征转变为间充质表型；细胞失去离子及液体转运功能转变成重塑基质的肌成纤维细胞。肾脏损伤时细胞通过发生EMT逃避死亡，若病因及时去除可逆转，如果致病因素长期存在，肌成纤维细胞合成分泌大量胶原，细胞外基质聚积排列紊乱，则不易逆转[13]。

当缺血缺氧、炎症、免疫系统疾病可引起肾脏局部内环境改变。炎症细胞及肾脏固有细胞合成分泌多种细胞因子及酶类，活性成分使内环境紊乱，转分化因子与逆转分化因子之间失去平衡，导致EMT的发生。涉及EMT的因子有很多，促EMT发生的因子如：转化生长因子-β (TGF-β)、结缔组织生长因子(CTGF)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、白细胞介素1(IL-1)、单核细胞趋化因子-1(MCP-1)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等；酶如基质金属蛋白酶(MMP)及纤溶酶等，血管紧张素-Ⅱ、低密度脂蛋白(LDL)和氧化低密度脂蛋白(oxLDL)、糖基化终产物AGE、巨噬细胞分泌的制瘤素M、活性氧ROS亦可引起EMT。抑制EMT发生的有肝细胞生长因子(HGF)、骨形态形成蛋白-7(BMP-7)[14，15]等。同时Zeisberg等[16]观察到，胶原成分和装配可以调节EMT的发生，他们发现，Ⅳ型胶原可以维持近端小管上皮细胞表型，而Ⅰ型胶原可以促进小管上皮细胞转分化的发生。

5 肾间质成纤维细胞及肌成纤维细胞与慢性肾脏病

成纤维细胞作为间质内主要固有细胞之一，是肾间质纤维化过程中最主要的分泌细胞，因而在肾间质纤维化的形成和发展中起着重要的作用。在肾间质纤维化过程中，肾间质成纤维细胞、血管平滑肌细胞、肾小管上皮细胞等可发生表型转变，表达α-SMA，转变为肌成纤维细胞(MF)，其中肾小管上皮细胞是MF的主要来源。纤维蛋白形成的自分泌过程和成纤维细胞和肌纤维母细胞来源的TGF-β1通过bFGF的介导，持续刺激上皮细胞转化成为间充质细胞，成为导致成纤维细胞自主增殖纤维化过程中的一个反馈回路[17-19]。

肌成纤维细胞是肾间质纤维化中产生基质蛋白的主要效应细胞，具有强的增殖与分泌胶原、细胞因子、炎性介质和生长因子的能力，据研究肌成纤维细胞分泌的胶原量是成纤维细胞的4.5倍，大量生成包括胶原(尤其是Ⅰ型和Ⅲ型)、糖蛋白及蛋白聚糖，并分泌基质金属蛋白酶抑制物，如纤溶酶原激活物抑制剂与基质金属蛋白酶抑制物，使基质金属蛋白酶的降解活性下降，ECM的生成大于降解，在肾间质中产生增多和分解减少造成大量沉积，从而导致肾间质纤维化；更重要的是肌成纤维细胞具有强大的收缩能力，导致肾脏结构重塑。而α-SMA被普遍认为是肌成纤维细胞活跃的标志性抗原,故可成为治疗肾间质纤维化的靶标。肌成纤维细胞的出现预示着肾脏病的预后不良，多种研究都证实的肌成纤维细胞出现、持续存在和数量、α-SMA表达的多少与肾间质纤维化的程度及肾脏病的进展呈正相关[20，21]。

慢性肾脏病的进展机制非常复杂，存在多种共同机制或加重因素，局部浸润的炎症细胞和活化的肾脏固有细胞可以产生多种细胞因子，这些细胞因子相互作用，形成细胞因子网络，通过旁分泌和自分泌的方式促进肾脏固有细胞、间质细胞的增殖、活化、转分化和细胞外基质的合成[22，23]，最终导致肾脏终末期病理改变。通过对肾脏细胞学事件的认识和探讨，将有助于我们诊断和治疗慢性肾脏病，为临床防治、开发新药提供新思路、新策略。

[1] Khwaja A, EI Kossi M, Floege I,etal.The management of CKD: A look into the future [J].Kidney Int，2007，72：1316-1323.

[2] Duvall WI.Endothelial Dysfunction and Antioxidants [J].Mt Sinai J Med，2005，72：71-80.

[3] Libby P.Inflammation in atherosclerosis [J].Nature，2002，420：868-874.

[4] Szaba FM，Smiley ST.Roles for thrombin and fibrin(ogen) in cytokine/chemokine production and macrophage adhesion in vivo[J].Blood，2002，99 (3)：1053-1059.

[5] Ransom RF，Vega-Warner V，Smoyer WE，etal.Differential proteomic analysis of proteins induced by glucocorticoids in cultured murine podocytes [J].Kidney Int，2005， 67(4)：1275-1285.

[6] Michaud JL，Kennedy CR.The podocyte in health and disease： insights from themouse [J].Clin Sci(Lond)，2007，112(6)：325-335.

[7] Wharram BL，Goyal M，Wiggins JE，etal.Podocyte depletion causes glomerulosclerosis：diphtheria toxin-induced podocyte depletion in rats expressing human diphtheria toxin receptor transgene [J]. J Am Soc Nephrol，2005，16 (10)：2941-2952.

[8] Teixeira Vde P， Blattner SM， LiM，etal.Functional consequences of integrin-linked kinase activation in podocyte damage [J].Kidney Int，2005，67(2)：514-523.

[9] Dai C，Stolz DB，Bastacky SI，etal.Essential role of integrin-linked kinase in podocyte biology： Bridging the integrin and slit diaphragm signaling [J].J Am Soc Nephrol，2006， 17(6)：2164-2175.

[10] Maruyama M，Sugiyama H，Sada K，etal.Desmin as a marker of proteinuria in early stages ofmembranous nephropathy in elderly patients [J].Clin nephrol，2007， 68(2)：73-80.

[11] Birgit P，Christoph E，Frank B.The Wilms tumor geneswt1a and wt1b control different steps during formation of the zebrafish pronephros [J].Developmental Biology，2007，309(1)：87-96.

[12] Chaffer CI，Thompson EW，Williams ED.Mesenchymal to epithelial transition in development and disease [J].Cells Tissues Organs，2007，185(1-3)：7-19.

[13] Eddy AA.Can renal fibrosis be reversed[J]?Nephrol，2005，20：1369-1375.

[14] Zeisberg M，Shah AA，Kalluri R.Bone morphogenic protein-7 induces mesenchymal to epithelial transition in adult renal fibroblasts and facilitates regeneration of injured kidney[J].J Biol chem，2005，280(9)：8094.

[15] Zeisberg M.Bone morphogenic protein-7 and the kidney.current concepts and open questions [J].Nephtol Dial Transplant，2006，21(3)：568-573.

[16] Zeisberg B，Bonner G，Maeshima Y，etal.Renal fibrosis collagn composition and assembly regulates epithelial-mesenchymal transdifferitation [J].Am J Pathol，2001，159(4)：1313.

[17]Thomas A.Common and unique mechanisms regulate fibrosis in various fibro proliferative diseases [J].The Journal of Clinical Investigation，2007，117(3)：524-529.

[18] Youhua L.Epithelial to Mesenchymal Transition in Renal Fibrogenesis：Pathologic Significance， Molecular Mechanism，and Therapeutic Intervention [J].J Am Soc Nephrol， 2004，15：1-12.

[19] Strutz F，Zeisberg M，Hemmerlein B，etal.Basic fibroblast growth factor expression is increased in human renal fibrogenesis and may mediate autocrine fibroblast proliferation [J].Kidney Int，2000，57：1521-1538.

[20] Yang I，Dai C，Liu Y.A novel mechanism by which hepatocyte growth factor blocks tubular epithelial to mesenchy maltransition[J].J Am Soc Nephrol，2005，16(1)：68-78.

[21] Jinde K，Nikolic-Paterson DI，Huang XR，etal.Tubular phenotypic change in progressive tubulointerstitial fibrosis in human glomerulonephritis [J].Am J Kidney Dis，2001，38(4)：761-769.

[22] Riser BL，Denichilo M，Cortes P，etal.Regulation of connective tissue growth factor glomerulosclerosis [J].J Am Soc Nephrol，2000，11：25-38.

[23] Heusinger-Ribeiro J，Eberlein M，Wahab NA，etal.Expression of connective tissue growth factor in human renal fibroblasts：regulatory roles of RhoA CAMP [J].J Am Soc Nephrol，2001，12：1853-1861.

[编辑] 一 凡

2009-07-10

潘卉萱(1977-)，女，湖北荆州人，讲师，硕士，从事肾脏疾病教学与研究工作；通讯作者：程骏章， 通讯地址：湖北省荆州市第一人民医院肾内科(434000)。

10.3969/j.issn.1673-1409(R).2009.03.032

R692

A

1673-1409(2009)03-R073-04