塌陷性肾小球病

吴俊男 综述 刘志红 审校

根据哥伦比亚分型，塌陷性肾小球病(collapsing glomerulopathy，CG)病理上属于塌陷型FSGS，以大量蛋白尿、肾功能快速恶化及免疫治疗反应差为特征，病理主要表现为局灶或球性毛细血管袢塌陷伴足细胞肥大、增生，同时肾小管间质损伤明显。

1975年有作者报道了一种快速进展性肾病综合征，病理表现为“恶性局灶节段性肾小球硬化(malignant FSGS)”［1，2］，1979 年哥伦比亚长老会医学中心报道了第一例塌陷型肾小球疾病(CG)［3］。1984年发现了首例人类免疫缺陷病毒(HIV)感染者发生CG(HIV-associated nephropathy，HIVAN)。上世纪90年代中期，塌陷型FSGS一词广泛应用，但不少作者认为CG是独立于FSGS的一类疾病，无论流行病学、临床表现还是病理表现都明显区别于“塌陷型FSGS”。Barisoni等［4］认为 CG 是一种与 FSGS截然不同的疾病，并建议将其分为特发性、遗传性及继发性三类。

CG多见于HIV感染者，非HIV感染者相对少见，多数非HIV相关性CG属于特发性，也有继发于病毒感染(如B19病毒、乙型肝炎病毒、人T细胞淋巴营养病毒、巨细胞病毒等)、嗜血细胞综合征及氨羟二磷酸二钠治疗的报道。CG发病原因不清，传统免疫抑制治疗效果差，肾脏存活率低，20多年来，CG发病机制的研究已取得一定进展，本文就其最新进展作一简述。足细胞损伤及增生

足细胞损伤在CG及多种肾脏疾病的发病中起到核心作用。正常足细胞高度分化，缺乏增生能力，其正常生理功能取决于结构完整性。与微小病变肾病(minimal change diease，MCD)、膜性肾病(membranous nephropathy，MN)等疾病相比，CG的足细胞去分化、增生和肥大，WT-1，GLEPP-1，podocalyxin，synatopodin等特异性标志物消失，超微结构发生了不可逆性改变，提示足细胞表型失调。多种机制可能参与了足细胞损伤，包括裂孔膜构成和结构改变，肌动蛋白细胞骨架异常，肾小球基膜(GBM)裸露及足细胞表面阴性电荷量改变等［5，6］。

足细胞/肾小球数量减少在“非塌陷型FSGS”的进展中扮演了重要角色。足细胞受损后脱落，GBM裸露并与毛细血管袢、包曼囊壁黏连，上述病变最终可发展为局灶节段硬化。此外，残余足细胞和肾小球超负荷进一步导致足细胞损伤和脱落。CG时足细胞可显著增生，并形成“假新月体”，显著区别于经典型FSGS，提示两者发病机制可能截然不同。但也有学者认为足细胞脱落、数量减少是各型FSGS共同发病通路［7］。

CG最显著的特征是足细胞增生，因此明确足细胞增生机制及其来源将有助理解CG的发病机制。有学者认为正常人肾小球包曼囊上存在壁层足细胞，不仅表达成熟脏层足细胞抗原表位，同时还具有表达细胞增生前抗原表位以及细胞分裂能力［8］。Romagnani等［9］发现成人肾小球包曼囊尿极存在一类具有自我更新能力的肾脏前体细胞，可表达CD133和CD24，但缺乏足细胞标志［podocalyxin(PDX)和nestin］，分离CD133+CD24+的肾前体细胞后发现其缺乏谱系特异性标志，但具有自我更新能力和多项分化潜能，谱系追踪证实，骨髓来源干细胞并不参与损伤后上皮细胞修复。由此猜测，肾小管上皮细胞及足细胞增生可能与CD133+CD24+的肾前体细胞激活有关［10］。Smeet等［11］进一步研究证实了这一说法，发现包曼囊壁层上皮细胞(PEC)包括三类细胞:CD133+CD24+PDX－nestin－前体细胞，CD133+CD24+PDX+nestin+过渡型细胞及CD133－CD24－PDX+nestin+成熟足细胞。只有CD133+CD24+前体细胞表达细胞增生标志物Ki67，在转化生长因子β(TGF-β)诱导下出现分化、增生并产生细胞外基质，最终导致肾小球毛细血管袢塌陷及局灶硬化。

P21家族(P21、P27及P57)在FSGS发病中的作用已经得到广泛研究。正常足细胞高表达细胞周期蛋白激酶抑制剂，以避免足细胞进入细胞周期，从而保持高分化细胞结构。塌陷型FSGS及新月球肾炎肾组织增生上皮细胞表面Cyclin激酶抑制剂P27和P57表达明显下降，提示其可能参与上皮细胞增生［12］。但P21在FSGS发病中是否起作用目前仍备受争议，Shankland等［13］报道P21在CG及FSGS表达上升。但是Srivastava等［14］却报道了相反的结果，认为在CG中P21表达下降，从而导致上皮细胞增生。

TGF-β是多功能细胞因子超家族成员之一，近年研究发现其对细胞生长、分化和免疫功能有重要调节作用。在FSGS及膜性肾病患者中，常可见TGF-β和AngⅡ水平上调，AngⅡ还可通过氧化应激作用进一步刺激TGF-β表达［15］。此外，TGF-β促进细胞外基质蛋白合成及蛋白水解酶(MMPs)分泌从而导致GBM增厚［16］，TGF-β还可以导致足细胞凋亡、脱落。通过转录因子snail介导足细胞上皮间质转型(EMT)，促使足细胞去分化，同时抑制P-cadherin、zonula occludens-1、nephrin等裂孔膜相关蛋白表达［17］。在足细胞增生性病变(CG和细胞型FSGS)中，TGF-β可能通过激活Ras/ERK/P13K通路，上调cyclin D1表达从而促使足细胞增生。此外TGF-β还可通过Smad通路促进结缔组织生长因子(GTGF)和血管内皮生长因子(VEGF)过度表达，通过旁分泌作用介导系膜细胞合成基质。

肿瘤坏死因子α(TNF-α)及其受体(TNFR-2)轴与足细胞增生性病变及新月体性肾小球肾炎发病密切相关［17］，早在上个世纪末，Yamauchi等就发现TNFα可直接导致足细胞骨架结构重构以及nephrin表达下降［18］。近年来，有研究证实在足细胞增生之前，新月体肾炎小鼠，Tg26(HIV/nl)、kd/kd小鼠及CG患者足细胞就已出现TNFR-2表达上升，且在体外实验证明成熟足细胞增生与sTNF-α呈剂量依赖关系。TNF-α-TNFR-2轴可能通过激活核因子κB(NF-κB)介导足细胞G1 cyclin以及NF-kB靶基因cyclin D1表达，从而导致足细胞增生。增生性足细胞中TNF-α表达上升的机制尚有待进一步研究。

此外，足细胞在致病因素刺激后可反应性地出现大量微绒毛，微绒毛在向尿囊内延伸的过程中与PEC接触，刺激PEC增生。活性氧和蛋白水解酶等致病因子，在损伤的足细胞同时，破坏GBM完整性，血浆成分渗漏入包曼囊内也可刺激PEC增生，阻塞包曼囊腔，挤压毛细血管袢，造成肾小球硬化。

目前，CG足细胞增生的机制尚不明确，而对增生的上皮细胞来源同样有争议。因为PEC和足细胞的胚胎来源相同，且增生的上皮细胞缺乏成熟标志物。根据增生的上皮细胞定位及表达足细胞标志ezrin蛋白，Kim等［19］认为增生的上皮细胞来源于足细胞，Barisoni等［20，21］通过免疫组化证实了足细胞在增生过程中去分化，失去成熟足细胞表面标志物，而对HIV-1转基因小鼠进行免疫染色证实了他们的观点。但是由于处于增生状态的足细胞和PEC表型相似，仅通过免疫组化研究不具备足够的说服力。随着研究的深入，这一说法越来越被质疑。近期一些研究证实，PEC能够向脏层上皮迁徙并分化成足细胞，持续提供足细胞增生来源［22］。Suzuki等［23］采用足细胞基因谱系分析法，在动物实验证实细胞型/塌陷型FSGS中增生的上皮细胞来源于PEC。但在人类CG病变组织中是否有存在同样现象，还有待进一步研究。

遗传背景

非洲裔人群HIV相关与非HIV相关性CG的发病率明显高于其他种族，提示CG发病可能存在基因易感性［12］。

家族遗传性FSGS的研究证实，相关基因突变位点有:NPHS1、NPHS2、TRPC6、CD2AP、ACTN4、INF2、MYH9等，但是鲜有 CG家族聚集现象的报道，大部分非HIV感染相关CG为散发，仅极少数患者呈现家族聚集性。

原发性辅酶Q10缺陷(Primary CoQ10 deficiency)是一组罕见的常染色体隐性遗传性疾病，又称为线粒体病，可累及神经系统、心脏、肝、肾、肌肉等组织。其中COQ2基因突变与CoQ10合成异常密切相关。目前有研究报道了数例COQ2相关性CG。其中 Diomede-Camassei等［24］报道了2例COQ2基因突变相关性肾病，一例为18个月婴儿，临床上表现为激素抵抗的肾病综合症，病理证实为塌陷型FSGS。另一例为出生5d的新生儿，临床表现为少尿，迅速进展为终末期肾病，病理表现为严重毛细血管外增生。线粒体功能异常导致足细胞增生而非凋亡的潜在机制仍不明了。通过观察线粒体缺血损伤模型，O’Rourke等［25］猜测，线粒体内膜离子通道可通过调节氧化还原反应和激活缺氧诱导因子1从而阻止细胞死亡。Ding等［26］进一步研究发现缺氧诱导因子1可以改变足细胞表型、诱导足细胞增生。有研究发现，二磷酸氨盐相关CG的病变组织中，可以观察到退变的线粒体［27］。上述研究均提示CG可能继发于线粒体功能异常。

人非肌肉肌球蛋白重链ⅡA是由第22号染色体上的MYH9基因编码的蛋白，可表达于足细胞。MHY9变异扰乱肌动蛋白与肌球蛋白丝间作用，导致足细胞结构紊乱，MHY9发挥作用主要依赖于载脂蛋白L-1的编码基因APOL1。变异型MYH9基因与非糖尿病肾病强烈相关，这一发现颠覆了对CKD流行病学的理解。Kopp等［28］采用混合作图连续不平衡基因组方法分析发现，MYH9为非裔美国人FSGS发病的主效基因，约36%非裔美国人为MYH9 E1纯合子;在欧裔美国人群该比例仅1%。MYH9作为易感因素，与特发性FSGS、HIVAN等多种非糖尿病相关肾脏病密切相关。在非裔美国人非糖尿病所致ESRD人群中，约70%患有MYH9相关性肾病。MYH9变异介导 CG的机制目前仍不明确。Barry等［29］推测HIV-1某种特殊基因产物可能会与MYH9相互作用，在其他基因及环境因素共同参与下，导致足细胞增生。也有人证实，系膜区免疫复合物沉积可诱发MYH9相关性塌陷性肾脏病。Reeves-Daniel等［30］报道了2例 C1q肾病，病理证实为塌陷型 FSGS，基因检测发现，两例患者均为MYH9 E1单倍体纯合子，由于报道病例较少，目前尚无法确认两者之间是否存在必然联系。

部分显型遗传性CG可能与α-actinin-4编码基因(ACTN4)突变密切相关，Henderson等通过ACTN4敲除的动物模型证实了这一说法［31］。但同样是导致足细胞骨架结构紊乱，遗传性CG患者却未见 NPHS2、TRPC6、CD2AP、PLCE1等基因突变，尽管如此，不能由此否认上述基因与遗传性CG相关。

HIV相关性CG(HIVAN)

Ferreira等统计显示HIVAN占CG总发病率的55.6%［10］。HIVAN是导致血清 HIV-1阳性患者ESRD的最主要原因。目前认为，在HIVAN遗传倾向背景下，HIV-1通过直接侵犯肾实质或介导异常宿主免疫应答参与HIVAN。

HIV-1可直接侵犯肾实质，是HIVAN发病的一个重要机制。Zuo等通过动物实验证实，病毒基因产物(如nef和vpr)可破坏成熟足细胞自身稳定性［32］。但有趣的是，与侵犯CD4+淋巴细胞的途径不同，HIV-1进入肾组织靶细胞似乎不涉及趋化因子受体［33］。

Sharma等［34］发现，在 HIV-Tg鼠肾小球及人类HIVAN病理标本中可发现Notch通路多种关键成分表达上调。进一步实验发现，病毒复制并不是Notch通路激活的必要条件，HIV-1蛋白足以激活该通路，据此，该作者提出HIV-1病毒蛋白可通过激活Notch通路，上调Cux1及TLE4表达，从而抑制P27，最终导致细胞周期调控紊乱，上皮细胞出现增生。而之前也有研究者发现，Notch信号通路激活与蛋白尿形成、足细胞损伤呈因果关系［35］。这些研究结果都提示Notch信号通路可能是HIVAN的发病机制。最近也有研究团队试图证明EMT可能参与HIVAN，通过检测Tg26鼠模型的上皮/间质标志物发现，球旁及管周病变组织中肌成纤维细胞数量明显增多，据此推测EMT可能在HIVAN上皮细胞增生性病变中扮演重要角色。

急性和慢性HIV-1感染均可引起宿主免疫反应，表现为明显的T细胞激活，以及循环促炎症因子水平上升(如TNF等)。这些免疫应答反应可以加重HIVAN相关的间质炎症，但具体哪种炎症因子起到主要作用，目前仍不清楚。Eustace等报道了免疫抑制治疗可以改善HIVAN患者肾功能［36］，从侧面反映HIVAN与异常的免疫应答相关。

小结:CG最显著的特征为足细胞增生。目前认为，增生的足细胞可能来源于PEC，但是其增生机制尚不明确，CD133+CD24+肾前体细胞异常激活，TGF-β、TNF-α、P21家族异常表达等可能参与了 CG的足细胞增生。此外，非裔人群CG高发病率提示CG发病可能存在基因易感性。CG作为一种复杂性疾病，当经典实验生物学方法已无法解释疾病的发生、发展、转归时，应把目光转向新的理论和技术(如表观遗传学)，利用系统生物学对疾病进行全面研究，以期发现疾病早期诊断标志物、治疗靶点以及预后指标［37］。

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