足细胞上皮间质转分化研究

崔方强

摘要：足细胞是肾小球滤过膜的重要组成部分，在维持肾小球正常滤过功能方面起着至关重要的作用。足细胞上皮间质转分化（EMT）是多种慢性肾脏疾病蛋白尿产生及疾病进展的重要病理机制。减轻足细胞EMT已经成为慢性肾脏疾病防治研究的热点。基于此，本文主要就足细胞的生理特点、EMT病理过程及相关信号通路作一综述。

关键词：足细胞;上皮间质转分化;信号通路;慢性肾脏病

中图分类号：R692                                  文献标识码：A                                   DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.22.008

文章编号：1006-1959（2019）22-0021-03

Epithelial Transdifferentiation of Podocytes

CUI Fang-qiang

（Department of Nephrology，Beijing Traditional Chinese Medicine Hospital，Capital Medical University，Beijing 100010，China）

Abstract：Podocytes are an important component of glomerular filtration membrane and play a vital role in maintaining normal glomerular filtration function. Epithelial mesenchymal transition （EMT） of podocytes is an important pathological mechanism for proteinuria production and disease progression in a variety of chronic kidney diseases. Reducing podocyte EMT has become a hot spot in the prevention and treatment of chronic kidney disease. Based on this， this paper reviews the physiological characteristics of podocytes， pathological processes of EMT and related signaling pathways.

Key words：Podocytes;Epithelial-mesenchymal transition;Signaling pathway;Chronic kidney disease

肾小球滤过膜由内皮细胞、基底膜和足细胞组成，其中足细胞是最为重要的组成部分，在维持肾小球正常的滤过功能方面起着至关重要的作用[1]。足细胞是一种上皮细胞，具有独特的结构和功能[2，3]。当足细胞受到TGF-β、高糖、阿霉素等损伤性刺激后，会导致其向间充质细胞转化，启动足细胞EMT过程[4-6]。研究证实[7]，足细胞EMT是导致慢性肾脏疾病蛋白尿产生及疾病进展重要的病理机制。减轻足细胞EMT可以有效的延缓慢性肾脏病的进展，探讨足细胞EMT的病理过程及相关信号通路对于慢性肾脏病的防治显得至关重要。基于此，本文主要综述足细胞的生理功能、足细胞EMT病理过程及相关信号通路，旨在为临床防治慢性肾脏病提供参考。

1足细胞形态特点及生理功能

足细胞又称为肾小球上皮细胞，是一种终末分化期细胞，位于基底膜的外侧，是肾小球滤过膜的重要组成部分，其具有特殊的细胞形态及独特的生理功能。足细胞由细胞体、主突及足突组成，细胞体游离于基底膜外侧，并依靠足细胞足突与基底膜连接。足突是足细胞最为重要的功能结构，相邻足细胞足突在基底膜上交叉，中间形成直径约为40 nm的孔径，称为裂孔，裂孔上分布着裂孔隔膜[8，9]。裂孔隔膜是由足细胞裂孔隔膜相关蛋白如Nephrin、podocin、CD2-AP、P-cadherin等多种蛋白分子相互交叉组成的特殊拉链状结构，在维持肾小球正常滤过功能方面起着重要的作用。足细胞主要的生理功能是维持肾小球滤过膜的完整性，防止蛋白質分子漏出。足细胞还可以抵抗肾小球毛细血管腔内的流体静水压，维持肾小球毛细血管的正常的空间结构。此外足细胞合成并分泌肾小球基底膜的组成成分及其降解酶，以维持基底膜正常结构。Donblier S等[10]研究发现，DN早期即存在Nephrin表达异常及重新分布，后期肾小球Nephrin蛋白表达明显下调，并伴随着尿蛋白的增加。总之，足细胞特殊细胞形态的破坏及生理功能损伤会直接导致蛋白尿的产生及疾病的进展，是多种慢性肾脏疾病重要的病理机制。

2足细胞上皮间质转分化病理过程

上皮间质转分化是指极化的上皮细胞受到损伤性刺激后，逐渐失去其上皮细胞表型，而又获得间充质细胞表型的一个病理过程。足细胞作为一种肾小球上皮细胞，在受到TGF-β、高糖、阿霉素等损伤性刺激后同样会启动EMT的病理过程[4-6]。研究发现，体外培养的足细胞在受到TGF-β损伤性刺激后，首先会导致EMT调节因子snail和slug的表达上调，进而引起足细胞上皮样标志蛋白P-cadherin转变为N-cadherin蛋白，并伴随着α-SMA蛋白表达上调。足细胞EMT的病理过程主要表现为形态学及相关蛋白表达的异常。Jin J等[11]发现，足细胞EMT过程中首先会发生一系列形态学变化：生理情况下，足细胞是一种特殊的纺锤形形态;但足细胞EMT会导致细胞极性消失、细胞骨架重构以及细胞间连接破坏。上述改变最终会引起足细胞足突融合，裂孔隔膜消失，纺锤形的细胞形态破坏，转变为鹅卵石形状。另外，正常条件下足细胞会表达特定的功能蛋白，以维持其正常的结构和功能，而足细胞EMT时其功能蛋白nephrin、ZO-1 WT-1、synaptopodin等表达下调，desmin、FSP-1、MMP-9、fibronectin、collagenⅠ等蛋白表达上调[12，13]。足细胞EMT会引起肾小球正常的滤过功能破坏，导致蛋白尿的产生。损伤性刺激在诱导足细胞EMT后会进一步导致足细胞凋亡。Fuchshofer R等[14]发现局灶节段性肾小球硬化症中足细胞发生EMT，认为足细胞EMT在本病蛋白尿产生及疾病进展中起着至关重要的作用。Perysinaki GS等[15]研究证实狼疮性肾炎患者足细胞nephrin、podocine蛋白表达下调，足细胞α-SMA的表达上调，表明足细胞发生EMT，并且足细胞EMT是患者蛋白尿及肾功能恶化的重要病理机制。

3足细胞上皮间质转分化相关信号通路

介导足细胞EMT的主要有TGF-β、ILK及Wnt/β-catenin三条信号通路。但在不同疾病，损伤刺激不同，其介导的主要信号通路也不同。如高糖主要是激活TGF-β信号通路，进而介导足细胞EMT;而阿霉素则是主要通过ILK通路而启动足细胞EMT过程。本文主要分析TGF-β、ILK及Wnt/β-catenin三条信号通路。

3.1 TGF-β信号通路  TGF-β是介导足细胞上皮间质转分化的重要的细胞因子。研究发现，TGF-β呈剂量和时间依赖性的促进足细胞EMT过程[16]。TGF-β介导足细胞EMT机制十分复杂，可以通过TGF-β/smad及非TGF-β/smad信号通路来实现。在TGF-β/smad信号通路中，胞浆蛋白Smads是TGF-β信号通路重要的下游分子蛋白，Smads家族包括多个家族成员，主要分为受体调节型（R-Smads）、共同介质型（co-Smads）及抑制型（I-Smads）三种类型。活化的I型TGF-β受体使R-Smads中的Smad2和Smad3分子磷酸化，p-Smad2和Smad3与Smad4分子结合，形成Smad复合物，随即转移至核内，调控下游靶基因（如 ILK、PINCH-1 等）的转录，进而调控足细胞发生EMT。

此外TGF-β还可以调控很多非TGF-β/smad信号通路，进而介导足细胞EMT。TGF-β与胞膜上的TGFβⅠ型和Ⅱ型受体结合后形成复合物，可以激活TGF-β/Notch通路、TGF-β/Rho-A 通路、TGF-β/JNK 通路、TGF-β/p38 MAPK 通路及TGF-β/ERK通路等[17]。上述信号通路激活后可以引起相关转录因子转移至细胞核，进而调控靶基因转录，促进足细胞EMT。李静等[18]将TGF-β加入体外培养的足细胞，发现足细胞形态发生变化，并且表达间充质细胞标志蛋白，证明TGF-β介导了足细胞EMT。但是TGF-β介导足细胞发生EMT的信号通路很多，其中哪一条是关键的信号通路，目前并不清楚，尚需要进一步研究。

3.2 ILK信号通路  ILK信号通路同样是介导足细胞EMT重要的信号通路。当配体与细胞膜上的αβ受体结合后，可以使ILK活化，进一步引起下游分子AKT及GSK-3β磷酸化。磷酸化的AKT及GSK-3β可以抑制β-catenin的磷酸化，从而使的β-catenin在细胞质中处于高浓度状态。细胞质中的β-catenin会转移至细胞核，与相关转录因子结合，进而引起snail蛋白表达。Snail蛋白是介导足细胞EMT的重要蛋白，可以上调足细胞上皮样标志蛋白desmin、FSP-1、MMP-9、fibronectin、collagenⅠ等蛋白表达，下调功能蛋白nephrin、ZO-1 WT-1、synaptopodin等表达，介导足细胞EMT。Gil D等[19]发现特异性的激活足细胞ILK信号通路，可导致足细胞发生EMT，证明ILK是足细胞EMT的重要信号通路。

3.3 Wnt/β-catenin信號通路  Wnt/β-catenin信号通路同样与足细胞EMT关系密切[20-22]。在Wnt/β-catenin信号通路中，β-catenin是其核心分子。在正常情况下，β-catenin可以被GSK-3β磷酸化，磷酸化的β-catenin经泛素-蛋白酶体途径分解，从而使细胞质内的β-catenin维持在低水平[23]。Wnt信号通路激活后，Wnt首先与其受体复合物结合，受体复合物包括低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP）如LRP-5、LRP-6以及卷曲蛋白（FZ）家族。Wnt与受体结合使得散乱蛋白（Dvl）磷酸化激活并转移到细胞膜，阻断β-catenin被GSK-3β磷酸化，从而短暂提高胞质内的β-catenin的水平。胞质内的β-catenin通过累积会转移至细胞核，在核内与T细胞因子/淋巴增强因子（TCF/LEF）结合，并与细胞内的其他因子共同作用解除TCF/LEF的被抑制状态，特异地启动、激活下游靶基因的转录[24]。Snail是TCF/LEF重要的靶基因，其激活后可以引起足细胞EMT。Dai C等[25]利用转基因小鼠观察Wnt/β-连环蛋白信号通路持续激活对肾小球足细胞的影响，结果显示Wnt/β-连环蛋白信号通路持续激活可以导致小鼠尿蛋白水平升高，同时可以引起足细胞足突融合消失及Nephrin蛋白表达下调。

4总结

足细胞是肾小球滤过膜最为重要的结构，对于维持肾小球正常的滤过功能起着至关重要的作用。足细胞EMT是导致多种肾脏疾病蛋白尿产生及疾病进展的重要病理机制。TGF-β通路、ILK通路和Wnt/β-catenin通路是介导足细胞EMT的关键信号通路。通过干预相关信号通路减轻足细胞EMT已经成为多种肾脏疾病重要的潜在靶点。因此对于足细胞EMT的深入研究不仅能够阐明肾脏疾病的发病机制，同时也会为其临床防治该病提供新的选择。但目前不同疾病中介导足细胞EMT的主要信号通路尚未完全阐明，此外并未有特异性针对上述信号通路减轻足细胞EMT的治疗药物或干预措施。因此针对足细胞EMT仍需要大量深入的研究。

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收稿日期：2019-9-11;修回日期：2019-9-23

編辑/成森