郭 艷，曾 歡，王潤(rùn)秀，謝富華

(贛南醫(yī)學(xué)院 1.2017級(jí)碩士研究生；2.第一附屬醫(yī)院腎內(nèi)科；3.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院分析實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000)

IgAN是一種以IgA或IgA為主的免疫復(fù)合物在系膜區(qū)沉積的原發(fā)性腎小球疾病，它的流行程度因地理位置差異而不同，以東亞地區(qū)高發(fā)(40%～50%)，且更容易進(jìn)展為終末期腎臟病(end-stage renal disease，ESRD)，歐洲人群的發(fā)病率居中(20%～30%)，而非洲人的發(fā)病率最低(<5%)，呈現(xiàn)一個(gè)明顯的西向東漸變過(guò)程[1-2]。我國(guó)是IgAN的高發(fā)地區(qū)，27%的IgAN患者10年 內(nèi)eGFR減半或發(fā)展至ESRD[3]，是ESRD重要的病因之一。然而，有關(guān)IgAN的發(fā)病機(jī)制目前仍未完全闡明，目前學(xué)者主要從遺傳學(xué)(研究表明[4]rs2856717可預(yù)示IgAN的不良預(yù)后)、免疫學(xué)及酶學(xué)等方面進(jìn)行研究。本文就系膜-足細(xì)胞-小管上皮細(xì)胞間的信號(hào)通信在IgAN中的發(fā)生、發(fā)展中的作用研究作一綜述。

1 IgAN發(fā)病機(jī)制

IgAN易感性及疾病進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)受遺傳及環(huán)境因素的影響，“四次打擊學(xué)說(shuō)”是目前比較公認(rèn)的發(fā)病機(jī)制[5]。Hit1：循環(huán)中低糖基化IgA1( galactose deficient IgA1;gd-IgA1)水平增加；Hit2：針對(duì)低糖基化IgA1的特異性自身抗體生成；Hit3：致病性免疫復(fù)合物形成(IgA1-IC)；Hit4：免疫復(fù)合物在腎小球系膜區(qū)沉積，引起系膜增生，系膜基質(zhì)擴(kuò)張和炎癥細(xì)胞因子浸潤(rùn)，從而導(dǎo)致腎損傷[6]。普遍認(rèn)為，IgA1低糖基化是 IgAN發(fā)病的始動(dòng)因素，循環(huán)中g(shù)d-IgA1水平與疾病進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)正相關(guān)[7-8]。有大量研究致力于低糖基化的IgA1是如何產(chǎn)生的？而這主要圍繞遺傳因素[9-10]和粘膜免疫失衡(上呼吸道感染和腸道粘膜感染)[11]。低糖基化IgA1的產(chǎn)生具有遺傳特性，也可能受環(huán)境因素的影響，如細(xì)菌蛋白、局部微環(huán)境細(xì)胞因子IL-4、IL-6、TGF-β等。研究表明[12]過(guò)表達(dá)BAFF的小鼠檢測(cè)到循環(huán)和腎小球gd-IgA水平升高。目前研究開(kāi)始關(guān)注Hit4，致病性免疫復(fù)合物激活系膜細(xì)胞，引起系膜細(xì)胞增殖、炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致腎纖維化[13]。

2 系膜-足細(xì)胞-小管上皮細(xì)胞通信與IgAN

在腎小球內(nèi)，系膜細(xì)胞、足細(xì)胞、小管上皮細(xì)胞以及白細(xì)胞之間進(jìn)行多向通信[14]。例如，系膜細(xì)胞損傷可導(dǎo)致足細(xì)胞足突融合或足細(xì)胞消失；反過(guò)來(lái)，足細(xì)胞損傷又可能誘導(dǎo)系膜細(xì)胞增殖。系膜細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的旁分泌信號(hào)是維持足細(xì)胞功能所必需的[15]。

2.1 gd-IgA1與系膜細(xì)胞系膜細(xì)胞占腎小球細(xì)胞總數(shù)的30%～40%，是腎小球性疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵[16]。IgA1-IC在系膜區(qū)沉積啟動(dòng)腎小球內(nèi)炎癥、損傷。通常情況下，血清gd-IgA1濃度升高預(yù)示著系膜區(qū)炎癥反應(yīng)的增強(qiáng)、腎小管萎縮和間質(zhì)纖維化顯著。然而，并非所有高循環(huán)IgA水平或系膜IgA1沉積的患者都進(jìn)展為IgAN，而且并非所有腎移植的IgAN患者都會(huì)復(fù)發(fā)。有研究認(rèn)為[17]IgAN患者的系膜細(xì)胞對(duì)gd-IgA1-IC易感性增加。

2.1.1 CD71介導(dǎo)的gd-IgA1系膜沉積循環(huán)中IgA免疫復(fù)合物與系膜細(xì)胞結(jié)合目前主要認(rèn)為與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(CD71)有關(guān)，CD71是系膜細(xì)胞上的主要IgA受體[18]。在易感個(gè)體中，IgA1免疫復(fù)合物與系膜細(xì)胞上轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR1)和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶2(TGase2)受體結(jié)合并觸發(fā)系膜細(xì)胞活化，細(xì)胞內(nèi)Ca2+、IP3、PCL-γ活化，導(dǎo)致細(xì)胞增殖，過(guò)量細(xì)胞外基質(zhì)、活性氧物質(zhì)、促炎和促纖維化介質(zhì)產(chǎn)生[19-20]。另一方面，IgA1免疫復(fù)合物還能增強(qiáng)系膜細(xì)胞TfR表達(dá)，進(jìn)一步加重系膜區(qū)炎癥和增殖[21]。

2.1.2 β-1,4半乳糖基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的gd-IgA1系膜細(xì)胞沉積除轉(zhuǎn)鐵蛋白受體外，近來(lái)研究表明系膜細(xì)胞上還存在另一種與IgA結(jié)合、沉積密切相關(guān)的IgA受體β-1,4-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶，參與IgA系膜沉積以及后續(xù)的IgA清除[22]。

2.1.3系膜細(xì)胞活化與炎癥因子血小板衍生因子(Platelet-derived growth factors, PDGF)是間充質(zhì)細(xì)胞的促有絲分裂因子，在傷口愈合、動(dòng)脈粥樣硬化、纖維化和惡性腫瘤中起著重要作用，研究表明[23]PDGF 表達(dá)在IgAN中顯著上調(diào)，PDGF-B、PDGF-C、PDGF-D是系膜細(xì)胞增生和腎纖維化的強(qiáng)烈刺激因子。有研究表明，IgA1-IC介導(dǎo)的系膜細(xì)胞活化與細(xì)胞內(nèi)脾酪氨酸激酶(Spleen tyrosine kinase，SYK)有關(guān)，將IgAN來(lái)源的IgA1刺激腎小球系膜細(xì)胞，可以誘導(dǎo)脾酪氨酸激酶表達(dá)和磷酸化[24]。系膜細(xì)胞活化后產(chǎn)生的趨化因子和炎性介質(zhì)(IL-6、TNF-α、TGF-β、AngⅡ)，能以自分泌或旁分泌的形式作用于系膜細(xì)胞本身或鄰近細(xì)胞(如足細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞)，而鄰近的細(xì)胞反過(guò)來(lái)分泌炎性介質(zhì)影響系膜細(xì)胞[14,25-26]。

2.2系膜-足細(xì)胞通信與IgAN 系膜細(xì)胞損傷在IgAN發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。然而，足細(xì)胞損傷常與腎功能障礙、蛋白尿加重有關(guān)。足細(xì)胞是終末分化細(xì)胞，也是腎小球?yàn)V過(guò)屏障的最終“看門(mén)人”。近年來(lái)，足細(xì)胞在IgAN發(fā)展中的作用越發(fā)受到關(guān)注。IgAN患者腎活檢常可見(jiàn)足細(xì)胞肥大和腎小球硬化，尿檢有足細(xì)胞數(shù)量和足細(xì)胞相關(guān)蛋白podocalyxin增加，并且這些病變與蛋白尿及疾病進(jìn)展正相關(guān)[27-28]。有研究表明IgAN系膜細(xì)胞活化后產(chǎn)生的炎癥細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6)作用于足細(xì)胞，下調(diào)足細(xì)胞表面標(biāo)志蛋白WT-1表達(dá)并誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡[29]。因此，足細(xì)胞病變很可能參與IgAN腎損傷。但另一方面，有研究表明足細(xì)胞上并不表達(dá)任何IgA受體，理論上講IgA1對(duì)足細(xì)胞不產(chǎn)生直接作用，更主要的是，來(lái)自IgAN的腎活檢發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞區(qū)域罕見(jiàn)有IgA沉積。因此，IgAN患者中出現(xiàn)的足細(xì)胞損傷可能源于于足細(xì)胞周?chē)难装Y因子環(huán)境。

2.2.1系膜-足細(xì)胞通信理論LAI等[30]提出并證實(shí)了系膜細(xì)胞-足細(xì)胞相互通信理論，采用IgAN血清分離的pIgA1處理系膜細(xì)胞，然后將處理系膜細(xì)胞后培養(yǎng)上清作為條件培養(yǎng)基，作用于足細(xì)胞和腎小管細(xì)胞，以研究這些細(xì)胞的表型和分泌變化。這種體外模擬系膜-足細(xì)胞通信的實(shí)驗(yàn)方法被國(guó)內(nèi)外多數(shù)實(shí)驗(yàn)室接受并采納，IgA1-IC 激活系膜細(xì)胞后分泌促炎細(xì)胞因子TNF-α、TGF-β、AngⅡ、IL-6、血小板活化因子(platelet activating factor，PAF)[31-32],這些細(xì)胞因子在到達(dá)腎小管之前首先經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)激活足細(xì)胞，然后激活一系列信號(hào)通路介導(dǎo)局部炎癥反應(yīng)加重又或下調(diào)足細(xì)胞標(biāo)志蛋白Nephrin、Ezrin和Podocin表達(dá)誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡。

2.2.2 TGF-β1介導(dǎo)的系膜-足細(xì)胞通信TGF-β1是一種參與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)合成的促纖維化細(xì)胞因子，可減少ECM的降解并刺激整合素基質(zhì)受體的合成，從而導(dǎo)致ECM過(guò)量沉積引起腎纖維化。研究表明[33]，TGF-β1表達(dá)與IgAN腎纖維化正相關(guān)。IgAN患者尿中TGF-β1顯著上調(diào)，上調(diào)水平和患者的臨床表現(xiàn)嚴(yán)重程度正相關(guān)，進(jìn)一步體外實(shí)驗(yàn)表明來(lái)自IgAN患者的IgA1-IC可以顯著上調(diào)系膜細(xì)胞中CXCL1和TGF-β1的分泌，在CXCL1和TGF-β1的協(xié)同作用下激活CXCR2最后導(dǎo)致足細(xì)胞粘附功能障礙和死亡[34]。另一項(xiàng)研究表明[35]，RAS系統(tǒng)激活參與條件培養(yǎng)基介導(dǎo)的足細(xì)胞合成分泌TGF-β1。

2.2.3 TNF-α介導(dǎo)的系膜-足細(xì)胞通信TNF-α主要由巨噬細(xì)胞分泌，也可由各種免疫細(xì)胞分泌。研究表明TNF-α在IgAN患者血和尿中升高[1,36]。系膜細(xì)胞釋放TNF-α能促進(jìn)足細(xì)胞TNF受體1和2(TNFRSF1A和TNFRSF1B)的表達(dá)，還能刺激足細(xì)胞自分泌TNF-α[37]。系膜細(xì)胞TNF-α與足細(xì)胞TNFRSF1A相互作用促進(jìn)足細(xì)胞TNF-α、IL-6表達(dá)，能導(dǎo)致足細(xì)胞凋亡，TNF-α與TNFRSF1B相互作用則導(dǎo)致慢性腎間質(zhì)炎癥反應(yīng)。

2.2.4 AngⅡ介導(dǎo)的系膜-足細(xì)胞通信AngⅡ是腎素血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的主要效應(yīng)分子,系膜細(xì)胞活化后AngⅡ合成增加[38]。體外實(shí)驗(yàn)表明，Ang Ⅱ可導(dǎo)致nephrin表達(dá)降低，并增加細(xì)胞凋亡，這種作用可被血管緊張素抑制劑阻斷[39]。而另一項(xiàng)研究則表明[40]，炎癥小體NLRP3參與AngⅡ誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷和線粒體功能障礙，并通過(guò)NLRP3特異性siRNA沉默驗(yàn)證。

2.3系膜-小管上皮細(xì)胞通信與IgAN 在牛津分類(lèi)中，腎小管萎縮或纖維化是IgAN有效的預(yù)后因素[41]，與IgAN發(fā)展至ESRD密切相關(guān)。已知腎小管上皮細(xì)胞并不表達(dá)任何IgA受體，而且IgAN腎活檢中很少在腎小管間質(zhì)中檢測(cè)到IgA，IgAN的腎小管間質(zhì)損傷是否與IgA系膜沉積有關(guān)？國(guó)內(nèi)外均有研究通過(guò)體外建立系膜-小管上皮細(xì)胞通信的模式，將IgAN患者純化的IgA1與系膜細(xì)胞共培養(yǎng)，提取條件培養(yǎng)基作用于小管上皮細(xì)胞來(lái)觀察局部微環(huán)境改變(如TGF-β1、TNF-α、Ang Ⅱ增加)對(duì)小管上皮細(xì)胞促炎癥和凋亡作用。

2.3.1 TGF-β1介導(dǎo)的系膜-小管上皮細(xì)胞通信TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)腎間質(zhì)纖維化及EMT的重要作用己得到公認(rèn)，主要通過(guò)TGF-β/Smad經(jīng)典信號(hào)通路參與腎小球及腎間質(zhì)纖維化的發(fā)展。 Epac1是一種經(jīng)腎上腺素能激活的非PKA依賴(lài)的信號(hào)分子，Epac1 能通過(guò)級(jí)聯(lián)激活Rap抑制Ⅱ、Ⅲ型膠原表達(dá)發(fā)揮抗纖維化作用。研究表明，TGF-β1、 Epac1、Rap1均參與IgAN腎小管間質(zhì)損傷的發(fā)生和發(fā)展，其分子機(jī)制可能通過(guò)TGF-β1抑制Epac1/Rap1表達(dá)[42]。

2.3.2 TNF-α介導(dǎo)的系膜-小管上皮細(xì)胞通信CHEN等[43]通過(guò)制備IgA-HMC條件培養(yǎng)基作用于PTEC，測(cè)定TNF-α、MIF和sICAM-1基因和蛋白表達(dá)，結(jié)果表明MIF和sICAM-1表達(dá)上調(diào)可以被TNF-α抗體抑制。因此認(rèn)為，TNF-α可能通過(guò)腎小管細(xì)胞活化導(dǎo)致腎間質(zhì)的炎癥改變，參與系膜-小管上皮細(xì)胞通信。

2.3.3 AngⅡ介導(dǎo)的系膜-小管上皮細(xì)胞通信研究表明[44]，來(lái)自IgAN活化的人腎小球系膜細(xì)胞的條件培養(yǎng)基培養(yǎng)小管上皮細(xì)胞時(shí)，Ang Ⅱ產(chǎn)生上調(diào)，分別通過(guò)AT1R和AT2R導(dǎo)致炎癥和細(xì)胞凋亡。Ang Ⅱ和AT1R誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可能與蛋白激酶C、MAPK活化有關(guān)。而Ang Ⅱ-AT2R誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可能涉及Caspase信號(hào)激活。另一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)則表明來(lái)自IgAN的IgA1活化系膜細(xì)胞后促進(jìn)AngⅡ和醛固酮合成分泌，這將導(dǎo)致兩種后續(xù)的分子事件：(1)促進(jìn)系膜細(xì)胞TGF-β釋放；(2)通過(guò)上調(diào)小管上皮細(xì)胞NADPH氧化酶和ROS表達(dá)，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞凋亡[45]。

2.4足細(xì)胞與小管上皮細(xì)胞通信通常情況下，系膜細(xì)胞和足細(xì)胞損傷發(fā)生在小管上皮損傷之前，但小管上皮損傷會(huì)引發(fā)不可逆性腎小管間質(zhì)纖維化并發(fā)展為ESRD。足細(xì)胞受損后釋放生物活性物質(zhì)，上調(diào)小管上皮細(xì)胞黏附分子和 HLA-Ⅱ類(lèi)抗原表達(dá)，促進(jìn)白細(xì)胞募集導(dǎo)致小管上皮炎癥損傷。而這又將反過(guò)來(lái)作用于足細(xì)胞。因此，在足細(xì)胞和腎小管上皮之間形成惡性循環(huán)、炎癥級(jí)聯(lián)放大。

3 小 結(jié)

腎小球系膜區(qū)含IgA的免疫復(fù)合物(IgA-IC)沉積是IgAN的標(biāo)志。IgA-IC的系膜沉積導(dǎo)致腎小球系膜細(xì)胞增殖、基質(zhì)擴(kuò)張，促炎和促纖維化介質(zhì)產(chǎn)生。然而足細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞上并不表達(dá)任何IgA受體，在IgAN腎活檢確可見(jiàn)足細(xì)胞受損、腎小管萎縮和間質(zhì)纖維化。近年來(lái)研究已經(jīng)證實(shí)系膜-足細(xì)胞-小管上皮細(xì)胞通信在IgAN腎損傷和疾病進(jìn)展中的推動(dòng)作用。對(duì)IgAN發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步研究有望為IgAN的治療提供新方法。