局灶节段性肾小球硬化形成机制及其在IgA肾病中的作用

陈振杰，李 超，李 航，李学旺

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院肾内科，北京 100730

局灶节段性肾小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis，FSGS)以节段性基质增多伴毛细血管管腔堵塞为主要病理特点，既可以单独出现也可以与其他病理改变同时出现。目前认为FSGS属于一种病理改变，而不是一种独立的疾病[1]，FSGS病因主要包括原发性、继发性及遗传性3大类。继发及原发性FSGS的鉴别对于治疗方案及判断预后均十分重要，但是由于光镜下不特异，因此仅凭光镜及免疫荧光结果并不能有效区分原发及继发性FSGS。Zand等[1]总结二者的主要鉴别要点：(1)起病急慢程度：相对而言，原发性FSGS起病多在较短的时间内出现肾病综合征的临床表现，而继发性FSGS蛋白尿多为慢性病程；(2)血浆白蛋白水平，前者多为35 g/L以下，而后者多在35 g/L以上；(3)24 h尿蛋白，前者一般大于3.5 g，后者24 h尿蛋白变化较大，偶尔也会大于3.5 g；(4)电镜下前者弥漫足突融合，融合程度一般大于80%，后者表现为节段足突融合，融合程度一般小于50%。原发性FSGS主要因足细胞损伤导致，其可发生在任何年龄，占儿童肾病综合征的7%～20%，在成人中比例更高[2]，美国终末期肾病患者中约4%的患者是因原发性FSGS导致的[3]。2004年D’Agati等[4]提出FSGS“哥伦比亚”病理分型：塌陷型、顶端型、门部型、细胞型、非特异型5种类型，并发现塌陷型的FSGS预后最差，顶端型的预后最佳。继发性FSGS作为一种病理改变可以因遗传性因素、血流动力学、药物、感染等多种因素产生[5]，IgA肾病是常见的导致肾小球继发性FSGS样改变的原因，既往Lee氏分型及Hass等病理分型标准都将节段硬化作为重要的病理指标[6- 7]；EI Karoui等[8]的研究表明在IgA肾病中存在节段性硬化的患者预后远远差于不伴节段性硬化的患者；Weber等[9]指出节段性肾小球硬化对于IgA肾病的不良预后作用在轻症IgA肾病患者中同样存在。2009年国际IgA肾病协作组及肾脏病协会提出IgA肾病牛津分型[10]，指出节段性肾小球硬化是疾病预后的独立预测因子，Meta分析显示牛津衍生队列、北美牛津验证队列以及VALIGA 研究、中国多中心队列研究表明FSGS在IgA肾病中的比例可占到50%～83%[11- 13]，且验证了节段性肾小球硬化对于长期预后的不良作用，可以作为IgA肾病早期预后的指标。

FSGS形成机制

足细胞损伤在继发性FSGS中的作用足细胞参与构成肾小球滤过屏障，其胞体分出许多足突，相邻足突间的裂孔及其表面覆盖的裂孔隔膜共同参与肾小球滤过屏障的构成。作为终末分化细胞，足细胞损伤脱落后无法再次增殖。当足细胞受损出现足突弥漫融合或脱落形成节段硬化，就导致FSGS的形成，因此原发性FSGS经常被一起称作“足细胞病”，足细胞损伤不仅在原发性FSGS形成中发挥关键作用，在继发性FSGS中同样起到关键的作用[14]。足细胞脱落小于20%时，残存足细胞尚可以代偿肥大；当脱落20%～40%时，基底膜裸露，同时因缺乏足细胞对于毛细血管袢的张力影响，裸露的基底膜在囊内高压的情况下更容易黏连到鲍曼氏囊壁形成球囊黏连；当足细胞脱落比例大于40%时，超出残存足细胞的代偿能力，基底膜与鲍曼氏囊黏连，同时渗出的血浆蛋白及基质蛋白形成，最终肾脏逐渐出现肾小球硬化[15- 18]。足细胞受损后出现的足细胞凋亡、坏死、分化增殖障碍或脱落是常见的导致肾小球足细胞脱落的原因，而且即使初始损伤因素消除，业已造成损伤的足细胞会导致残存足细胞进一步受损脱落[19]。

循环渗透因子在FSGS中发挥重要的作用，可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(soluble urokinase plasminogen activator receptor，suPAR)起初被学者认为是原发性FSGS的致病特异性指标，移植前血清中高suPAR水平可增加FSGS复发风险[20]，Savin等[21]提出渗透因子可能与糖类和足细胞上的“糖-蛋白复合物”相互作用相关，半乳糖对于FSGS中相对分子质量小于30 000的蛋白具有高亲和性，而这些蛋白也是导致渗透分数高的主要因素。Wei等[20]认为足细胞尿激酶型受体表达上调会导致足细胞足突融合及肌动蛋白骨架蛋白重组；但是近期的临床研究表明该受体对于特发性FSGS并非特异[22- 24]，动物试验也证明suPAR无法诱导蛋白尿的出现[25]。但是因为移植肾FSGS的高复发率(儿童可以达到50%，成人有25%～30%)[26]，因此虽然suPAR不是特发性FSGS特异的渗透指标，但是FSGS中还存在未明确的渗透因子作用于足细胞[27]，有待于日后进一步研究。

足细胞与肾小球其余固有细胞的相互作用

肾小球壁层上皮细胞在FSGS中的作用:因各种原因导致足细胞损伤脱落后，虽然残余的足细胞具有代偿性肥大及移动能力，但是这种代偿性的作用不能完全覆盖基底膜上足细胞已脱落的区域，裸露的基底膜与鲍曼氏囊壁黏连导致FSGS的发生[28]。作为终末分化细胞，残存足细胞无法移行增殖[29]，但是肾小球对于足细胞损伤脱落还有一种代偿机制，即壁层上皮细胞再分化为足细胞，细胞示踪技术表明，这种再分化现象产生的足细胞可以不表达足细胞标志(即“功能性足细胞”)[30]，有动物试验证实，这种分化现象只存在于白喉毒素注射的小鼠或者处于生长期的小鼠[30]，而在高龄小鼠或肾单位减少等血流动力学因素时，足细胞不会出现壁层上皮细胞再分化为足细胞的现象，只观察到单纯的足细胞肥大；同时有学者认为继发性因素对足细胞损伤的时间、程度以及速度或许决定壁层上皮细胞能否在足细胞脱落后分化成为足细胞[30- 32]。另外,足细胞缺失后CoRL细胞从球旁器移行到肾小球内，并在肾小球脏层上皮表达足细胞标志及发挥足细胞功能[33- 34]，这种CoRL细胞的足细胞替代机制在老年肾脏上一样可以发生[35]。

足细胞与内皮细胞相互作用在FSGS形成中的作用:足细胞分泌的血管内皮生长因子对维持内皮细胞功能正常十分重要[36- 37]，同时足细胞还可以分泌内皮素- 1及血管生成素以保持内皮功能正常[38]。内皮细胞损伤及内皮细胞表层的多糖-蛋白复合物异常会导致内皮细胞信号传导异常，进而影响足细胞功能[39]。有报道应用BRAF抑制剂达拉菲尼及曲美替尼治疗黑色素瘤后出现肾病综合征，肾穿刺除提示内皮下内疏松层增宽及细胞碎片沉积外，还发现明显的足细胞肥大，当停用这两种抗药物后重复肾活检提示内皮细胞基本恢复正常，伴足细胞结构正常。研究显示这种足细胞结构异常与BRAF信号被抑制后导致下游ERK激酶活化受限，血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)生成减少、内皮功能受损，继发出现足细胞损伤[40]。内皮细胞与足细胞交互作用的另外一个例子就是西地那非对于肾脏的保护作用[41]，既往多认为可能与其促进一氧化氮合成增加、保护血管内皮及肾小球血管袢的完整性相关。最近研究证实，西地那非可以通过活化过氧化物酶体增殖物激活受体抑制瞬时受体电位阳离子通道蛋白6通道以保护足细胞，促进足细胞与内皮、毛细血管间形成良性局部血流微环境以保护肾脏[42]。

目前认为血流动力学造成的剪切力异常导致足细胞脱落是慢性肾脏病进展的重要机制[43]，异常的血流剪切力不仅可以造成内皮细胞损伤，还可通过Krüppel样因子- 2信号通路间接损伤足细胞[44]；在糖尿病肾病中内皮细胞损伤可以继发出现足细胞损伤，而足细胞损伤进一步损伤内皮细胞形成恶性循环[38]，此外，内皮细胞损伤也可以通过内皮素- 1/内皮素A受体导致足细胞损伤，Buelli等[45]发现西他生坦(内皮素A受体抑制剂)可减轻阿霉素诱导的FSGS小鼠模型的足细胞分化标志、信号传导及表型。Hakroush等[46]发现在阿霉素诱导的FSGS小鼠模型中，当足细胞出现快速脱落后，壁层上皮细胞“脏层化”后并不能像正常足细胞那样表达VEGF，反而高表达低氧诱导因子- 1，从而缺乏维持血管袢内皮细胞代谢所需要的VEGF，而诱导的低氧应激环境导致节段硬化的发生，该观点在单纯糖尿病肾病、糖尿病肾病合并继发FSGS及糖尿病肾病伴塌陷型肾小球病的免疫组织化学的研究也得到了证实。Buob等[47]最近的研究证实“足细胞-内皮细胞交互作用”机制的存在，发现在53例肾活检证实的血栓性微血管病患者中，33例出现FSGS改变，既往认为可能与血栓性微血管病慢性化导致血流动力学改变有关，但是该研究发现58%的FSGS为塌陷型，单纯用血流动力学无法解释，这提示内皮细胞损伤及“内皮细胞足细胞交互”作用可能在该类型FSGS中发挥重要作用。

足细胞与系膜细胞：足细胞分泌的VEGF对于系膜细胞生存及分化发挥重要作用[36]，系膜细胞也是足细胞功能维持的重要影响因素。Kriz等[48]通过动物实验证明系膜细胞损伤可以导致节段硬化的出现，失去系膜细胞的支持，足细胞可在有限的时间内代偿性维持肾小球基底膜结构及功能正常，但是长时间失去系膜细胞的支持，肾小球会“疝入”近曲小管导致足细胞损伤及顶端型FSGS的改变；Coppo等[49]发现系膜细胞还可以通过分泌血小板活化因子介导足细胞nephrin蛋白的丢失。

FSGS在IgA肾病发生发展中的作用

Cook[50]认为有以下3种机制IgA肾病节段硬化：炎症后瘢痕形成；肾单位减少后继发的血流动力学改变；系膜细胞分泌的物质或糖基化缺陷的IgA直接导致足细胞损伤；系膜细胞与足细胞的交互作用在IgA肾病继发性FSGS的形成中发挥重要作用。Bellur等[51]近期认为IgA肾病中FSGS的形成有血流动力学改变及足细胞损伤(足细胞病)两种机制。

针对IgA介导足细胞损伤的机制，近期有学者进行了较为深入的研究。Lai等[52- 53]提取IgA肾病患者的血清提取糖基化缺陷的多聚IgA1(galactose-deficient polymeric IgA1，Gd-pIgA1)，发现将IgA肾病患者的Gd-pIgA1与足细胞共孵育并不能导致足细胞释放生长因子或细胞因子，足细胞也不能表达IgA受体；当系膜细胞与Gd-pIgA1共孵育48 h制备成培养液后，观察肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)基线分泌水平；进而将此培养液再与足细胞共孵育发现足细胞源性TNF-α表达较基线增加17倍，该研究组同时还发现IgA肾病患者的“系膜细胞与Gd-pIgA1共孵育培养液”可通过系膜细胞分泌的TNF-α 和转化生长因子-β下调足细胞podocin 及synaptopodin蛋白表达，而Gd-pIgA1与小管上皮细胞、足细胞、内皮细胞共孵育的培养液却并不能产生类似足细胞去分化作用。

Choi[5]认为2004年FSGS“哥伦比亚”病理分型还不能完全解决临床病理相关性的问题，仍有必要根据病因、发病机制、预后及最优治疗等问题对FSGS亚组分型进行验证，Haas和Yousefzadeh[54]对顶端型FSGS的诊断存疑，因为当肾小球数目大于400个时，都会发现微小病变肾病患者存在顶端型FSGS样改变；动物实验也证实小球毛细血管袢增大扩张，近端小管相对狭窄，毛细血管袢下垂“疝入”肾小管，导致尿极足细胞受损，出现壁层上皮细胞活化增殖及类似顶端型改变[55]。因此越来越多的研究尝试从病理生理角度去阐释IgA肾病中FSGS形成的潜在机制。

Hill等[56]对127例IgA肾病伴FSGS进行预后评估，结果显示IgA肾病患者肾组织光镜下基本正常的肾小球可以出现4种足细胞标志物(突触足蛋白、肾小球上皮蛋白-1、nephrin蛋白、VEGF)的局灶缺失，这种现象在有球囊黏连的肾小球(其余光镜结构基本正常)中尤其明显，发现在球囊黏连区域存在壁层上皮细胞标志配对盒基因PAX2 及细胞角蛋白阳性，该类细胞同时表达增殖细胞标志物增殖细胞核抗原并且通过向内生长的方式形成一个既含有足细胞标志物Wilms 肿瘤蛋白1又含有壁层上皮细胞标志物的单层结构，最终胶原成分及细胞基质沉积导致该血管袢硬化；因此认为IgA肾病中存在与原发性FSGS类似的足细胞病。

2017年IgA肾病国际协作组对IgA肾病中的继发FSGS进行详细的病理分类[51]，指出足细胞肥大、顶端型FSGS改变都从病理生理机制上反映了足细胞损伤，并且把足细肥大加入新的修正分类中[57]。在纳入的137 例存在局灶节段硬化改变的IgA肾病患者中，足细胞肥大者占38%，玻璃样变者10%，顶端型改变者7%，存在吸收滴者9%，门部硬化者3%，内皮泡沫细胞者2%。该研究发现存在足细胞肥大或顶端型改变的患者其蛋白尿水平较其他类型者高，且如果不积极治疗预后最差，但是对于这部分患者如果给予治疗(糖皮质激素及免疫抑制剂)，这两种类型的患者预后反而最好，因此作者把这两种病理改变归为一类，将不存在此类病理改变的患者归为另一类。该研究结果提示对IgA肾病病理进行FSGS亚组分型对于指导IgA肾病治疗和判断预后具有临床意义。

另外，该研究也存在需要讨论的地方。首先，因为出现顶端型改变的FSGS伴有明显的系膜及内皮细胞增殖，有可能与小球因系膜细胞及内皮细胞增殖导致的小球毛细血管袢增大、近端小管相对狭窄、毛细血管袢下垂“疝入”肾小管导致尿极足细胞受损、出现壁层上皮细胞活化增殖有关[55]；足细胞脱落后形成FSGS的动物模型中也存在这种血管袢“疝入”近曲小管起始部的现象[58]；其次，不仅足细胞损伤可以导致足细胞代偿肥大，血流动力学也可以导致足细胞明显肥大。足细胞肥大更多地反映足细胞缺失后的代偿性反应[59- 60]。因此，形态学上的足细胞肥大无法从病理生理机制解释是因类似原发性FSGS的足细胞损伤还是因血流动力学的继发改变；第三，该研究指出足细胞肥大者蛋白尿水平最高，但因大量蛋白尿可以导致小球足细胞代偿性肥大[61]，因此，是否足细胞肥大者蛋白尿水平最高可能是大量蛋白尿导致的病理改变而非足细胞肥大导致的大量蛋白尿出现。因此，这个分型是否能应用于大量蛋白尿患者，有待于进一步研究。

展 望

FSGS病变对于IgA肾病治疗及预后的影响已被逐渐认识，2017年IgA肾病国际协作组和肾脏病理协会对IgA肾病中的继发FSGS亚组分类带来了新的启示，但不同FSGS亚类在IgA肾病中的发病机制以及如何更准确易行地进行IgA肾病病理FSGS形态学分类以指导临床、判断预后，尚需要深入基础研究及高质量的循证医学证据。