文摘
的目标是。蛋白尿不仅是肾脏损伤的标志,但也参与肾脏疾病的发展作为一个独立的病理因素。临床上,肾小球蛋白尿是最常见的观察,与肾小球滤过屏障的结构和功能异常。本文的目的是描述肾小球蛋白尿的发病机制。数据源。文章肾小球蛋白尿从Pubmed和MEDLINE检索综述了近5年。结果。角色的新理解肾小球内皮细胞和肾小球基底膜(GBM)在肾小球蛋白尿的发病机制。狭缝的亲密关系隔膜(SD)分子如nephrin podocin, CD2-associated蛋白质(CD2AP) a-actinin-4,瞬时受体电位阳离子通道6 (TRPC6) Densin和膜相关鸟苷激酶倒1 (MAGI-1),α3β1整合素、WT1、磷脂酶C epsilon-1 (PLCE1) Lmx1b, MYH9,线粒体紊乱和循环因素肾小球蛋白尿的发病机制也逐渐发现了。结论。肾蛋白尿是肾小球滤过屏障功能障碍的一种表现。不仅肾小球内皮细胞和“绿带运动”,而且肾小球足细胞和SDs肾小球蛋白尿的发病机制中发挥重要作用。
1。介绍
在正常情况下,等离子体的高分子量的蛋白质(如白蛋白和球蛋白)不能通过滤膜由于规模障碍的影响和肾小球毛细血管滤过膜电荷屏障。低分子量蛋白质(如β2-microglobulin (β2米),α1-microglobulin (αm)和溶菌酶),然而,可以自由通过滤膜,虽然过滤量较低,95%的这些蛋白质是当进入近曲小管重吸收。因此最后尿蛋白质含量低(只有30 - 130毫克/ 24 h)和血浆白蛋白(40%),主要包括免疫球蛋白片段(15%)、其他(5%)、血浆蛋白和尿来自组织蛋白质(40%)。随机尿样中的蛋白质浓度0 - 80 mg / L,和尿激酶蛋白质定性测试的结果通常是负面的。当尿液蛋白超过150毫克/ 24小时或浓度高于100 mg / L,蛋白质定性试验的结果变得积极。这就是所谓的蛋白尿(1,2]。
蛋白尿是最常见的肾脏疾病的表现。评价的实验研究表明,蛋白尿不仅是肾脏损害的迹象,而且还参与肾脏疾病的进展是一个独立的病理因素(3- - - - - -5]。临床上,肾小球蛋白尿是最常见的观察和与肾小球滤过屏障的结构和功能异常。近年来,研究人员不仅获得了新的理解角色的肾小球内皮细胞和肾小球基底膜(GBM)蛋白尿的发病机制,但也逐渐发现了狭缝的亲密关系隔膜(SD)分子如nephrin podocin, CD2-associated蛋白质(CD2AP) a-actinin-4,瞬时受体电位阳离子通道6 (TRPC6) Densin,膜相关鸟苷激酶倒1 (MAGI-1)蛋白尿的发病机理。本文在肾小球蛋白尿的发病机制研究进展综述了近年来。
2。肾小球滤过屏障的结构
肾小球滤过屏障由三层组成。(1)毛细血管内皮细胞内层。各种各样的小窗,小孔口直径50 - 100纳米的内皮细胞,可能阻止血细胞通过。这些膜孔不得截留过滤血浆蛋白,但其表面可能会产生一些消极蛋白聚糖电荷屏障作用。(2)细胞基底膜的界面层。这是主要的过滤膜滤过屏障,是大约100纳米厚,包括内部和外部松散tectoria和中间致密层。“绿带运动”是一个microfibrous水合凝胶组成的网状结构,发挥其离子屏障和size-barrier功能通过其丰富的表面离子电荷和纤维带meshwork-like孔径筛网。(3)上皮细胞的外层。上皮细胞的podocytic过程形成裂缝通过相互重叠。有一层过滤膜裂裂缝学报》第4 - 14的孔直径纳米表面代表的最后屏障滤膜。 Under normal circumstances, the radius of an effective filtration hole in the glomerular filtration membrane is approximately 30 angstroms. Small molecular proteins such as lysozyme andβ2-microglobulin可以筛选,而蛋白质分子量在60000 - 70000以上很难过滤。血浆白蛋白的分子量是69000,分子半径大约是37埃,很难通过滤膜。病理上,由于antibasement膜抗体和免疫复合物沉积,以及细胞因子和炎症介质的释放,与渗透率增加肾小球毛细血管损伤可能发生。这使得大量的血浆蛋白,尤其是白蛋白在肾小球囊,超过近端肾小管重吸收能力的蛋白质和引起蛋白尿。
3所示。肾小球内皮细胞和蛋白尿
肾小球内皮细胞之间的区别在于他们的奉承和其他血管内皮细胞表面和膜孔直径大约50 - 100纳米。肾小球内皮细胞的第一道防线是肾小球滤过屏障。7的原纤维,纳米厚,存在内皮细胞质内,构成了凿孔结构。原纤维的孔径的变化可能会影响血管壁通透性。内皮细胞结构蛋白(如肌动蛋白,myoglobulin)也会影响凿孔的直径结构通过生长因子。此外,合作之间固有的特殊结构(如细胞的膜状般的抑郁,zonula occludens,和glycocalyx)肾小球内皮细胞和循环渗透性因素(如a-acidic黏液,载脂蛋白,Amadori产品)可能产生内皮cell-GBM-podocyte轴,因此扮演着特殊的角色在维持滤过屏障的完整性(6,7]。
肾小球内皮细胞细胞表面的涂层,也称为glycocalyx,厚约300海里。它由蛋白多糖、糖胺聚糖和血浆蛋白α-酸性糖蛋白等富含负电荷。血浆蛋白可以分泌内皮细胞和肾小球毛细血管的渗透性密切相关。Glycocalyx可以影响血液流动速度和发挥选择性障碍影响大分子运动。损害系统性内皮glycocalyx与蛋白尿的发病在1型糖尿病患者8]。Glycocalyx摄动在患有2型糖尿病,和口头Glycocalyx前体治疗改善Glycocalyx属性(9]。最近,据报道,损伤内皮glycocalyx改变多个毛细血管床的渗透率:肾小球这是临床上明显的蛋白尿(10]。人们已经发现在内皮细胞在体外培养,粘多糖透明质酸与分子筛glycocalyx可能会产生一个矩阵属性为了保持电荷屏障(11,12]。此外,α-酸性糖蛋白中扮演一个重要的角色在维持电荷屏障与glycocalyx交互的内皮细胞(6,13]。
4所示。“绿带运动”和蛋白尿
像其他人体结构的基底膜,“绿带运动”是一个microfibrous网状结构主要包括胶原IV型、层粘连蛋白(主要是laminin-11和α5β2γ(11),nidogen entactin / nidogen)和硫酸乙酰肝素(主要是perlecan和微笑的)。是一层300 - 350 nm的非细胞基底膜厚度和肾小球滤过作用以及足突细胞粘附、迁移和分化。这样的分子结构赋予的“绿带运动”双重功能的机械屏障和电荷屏障,在每个角色和异常可能导致蛋白尿。
4.1。胶原IV型和蛋白尿
IV型胶原是一种三重螺旋蛋白组成的三人α链。它的分子量是180 kDa,它由同质异能链(α1 -α6)由六个不同的基因编码。这些基因通过分子间相互作用形成网状结构,形成“绿带运动”的基本框架;其他分子以不同的方式连接到它。人类胚胎发育期间,胶原IV型为主α1。α1。α2 tripolymer-originating网络形成的最早阶段的GBM血管循环;然而,由于肾小球毛细血管袢的逐步发展和成熟,胶原IV型逐渐取代了α3所示。α4所示。α5 tripolymer-originating网状组织。IV型胶原在胚胎发育的改变被认为是相关的氧化和身体压力。在肾脏,因为血浆蛋白含有多种蛋白酶,“绿带运动”直接和联系α3所示。α4所示。α5 tripolymer富含二硫键,α1。α1。α2 tripolymer可能更抗蛋白酶和各种物理刺激的影响。当基因突变的发生α1 -α5,“绿带运动”发展不规则肥厚,多个层次和网状结构。这是表现为遗传性nephropathy-Alport综合症,临床特点是进步的血尿,蛋白尿和肾功能衰竭。如果基因编码α4链是突变,“薄基底膜疾病”可能发生,特点是在显微镜下血尿,也被称为“良性家族性血尿。“当自体抗体存在于NCI结构性anticollagen IV型区域α3链,“绿带运动”的机械屏障破坏,产生大量的蛋白尿。这是临床上称为“Goodpasture综合症”(14- - - - - -16]。
4.2。层粘连蛋白和蛋白尿
层粘连蛋白、二次胶原在“绿带运动”的内容,是一个heterotrimeric糖蛋白组成的α,β,γ链。它是十字形的,提供“绿带运动”的其他部分的支撑结构。相信有五个α链,三个β链和两个γ链在人类身上,形成了11种不同类型的层粘连蛋白tripolymer。层粘连蛋白LAMB2基因的突变、编码β2链,与皮尔森相关的综合症。人类LAMB2 p21基因地图染色体带3和由32密集的外显子跨越大约12 kb的基因组DNA (17]。突变LAMB2也发现先天性肾病综合征患者(18据报道,LAMB2突变导致层粘连蛋白的损失β2表达在肾脏19]。LAMB2基因敲除小鼠模型是皮尔森综合症,显示先天性蛋白尿足脚过程抹杀,紧随其后,他们死在大约3周的年龄有严重神经肌肉缺陷和肾病综合征(20.]。最近报道一个小变体皮尔森综合症的一个十几岁的女孩有严重近视早期阶段和蛋白尿以来首次检测到6岁。在11岁的时候,她被发现携带一个独特的纯合子nontruncating LAMB2突变(21]。
类似于胶原IV型,肾的发展期间,一系列的变化GBM的上部层粘连蛋白层,从laminin-10 (α5β1γ1)在胎儿时期laminin-11 (α5β2γ1)在成熟的时期。Laminin-11,其中包含β2,是一种糖蛋白,维持“绿带运动”的功能是必不可少的。虽然β2基因敲除小鼠有一个完整的“绿带运动”超微结构,当GBM功能严重受损,老鼠开发大量蛋白尿后七天诞生和广泛的肾小球podocytic病态融合过程发生,类似于人类微小病变。此外,蛋白尿的出现发生在subpodocytic融合和SD消失之前,和老鼠出生后3 - 5周内死亡。这表明,层粘连蛋白可能扮演重要的角色在cell-matrix互动(22]。层粘连蛋白与各种组件交互的GBM微笑地等nidogen, perlecan和与细胞表面受体整合素等α3β1,α6β1,α肌营养不良蛋白,构成层粘连蛋白的分子生物学基础参与cell-matrix互动(22]。
4.3。Nidogen和蛋白尿
Nidogen,也称为entactin,是一种单链糖蛋白150 kDa的分子量。它最初从细胞外基质中提取的Engelbreth-Holm-Swarm (EHS)肿瘤。Nidogen包括三个球形区域(G1、G2和G3)和G3将共价与地区γ1层粘连蛋白链的克分子数相等的时尚。地区G2 associates胶原IV型的方式类似于胶原蛋白基质与层粘连蛋白网络。这个地区也与基底膜结合蛋白聚糖。因此,通过交联能力其他GBM组件,nidogen中发挥着重要作用的开发和维护“绿带运动”的完整性。
4.4。硫酸乙酰肝素和蛋白尿
蛋白聚糖的“绿带运动”是由硫酸乙酰肝素(HS)多糖。这包括蛋白聚糖perlecan和微笑地等,分布在“绿带运动”。硫酸乙酰肝素富含负电荷,可以限制带负电荷的血浆蛋白的能力。因此,一个重要的参与者肾小球电荷屏障。商品也可能与胶原蛋白和层粘连蛋白在GBM维持GBM分子的结构完整性。也可能因此产生影响机械屏障(23]。已经在动物实验中发现,一次性静脉注射的HS单克隆抗体或消化HS heparinase老鼠可能都在大鼠诱发大量的蛋白尿。数据从perlecan n端gene-knockout老鼠已经表明,没有明显的形态学改变这些小鼠的肾脏在生理条件下,但他们的肾脏蛋白质加载高度敏感。当注入牛血清白蛋白这些老鼠,大量蛋白尿的出现(23]。此外,微笑的研究表明,它可能促进GBM阴离子绑定。这些研究表明,perlecan和微笑地扮演了一个重要的角色在维持GBM电荷屏障和机械屏障。
5。足细胞和蛋白尿
在足细胞和podocytic流程,SDs肾小球滤过屏障的重要组成部分。狭缝横隔膜是zipper-like膜的electrodense结构podocytic过程中锯齿形的方式有关。大多数研究表明,SDs与一个相对刚性结构定径(20 - 50 nm)和由多个蛋白复合物。桥接相邻podocytic流程是肾小球滤过的最后障碍。割膜可分为三个部分:一个细胞外部分(跨膜蛋白的胞外部分割膜),一个跨膜部分(intramembrane跨膜蛋白和膜相关蛋白的一部分podocytic膜),和一个细胞内部分(跨膜蛋白的胞质域和其他membrane-related蛋白质和狭缝足细胞的膜蛋白)。许多SD足细胞表达的分子最近被发现,可以分为四类:足细胞的SD膜蛋白包括Nephrin skelemins包括α包括-actinin-4,地下室membrane-podocyte交界膜蛋白质α3β足突细胞终端1整合素和膜蛋白包括Podocalyxin [24]。深入研究分子结构的足细胞可能会加速进一步了解肾小球滤过屏障的结构和功能,阐明蛋白尿的发病机制。
5.1。Nephrin和蛋白尿
Nephrin是第一个SD在足细胞分子发现。它由NPHS1跨膜蛋白编码基因,是由1241个氨基酸组成的。它属于免疫球蛋白超家族的专门细胞粘附分子和位于肾小球缝隔膜。nephrin分子的细胞外氨基末端区域有八个搞笑重复序列,一个间隔区域和一个类型III fibronectin-like地区。每个Ig主题包含两个半胱氨酸(半胱氨酸),这可能会形成一个二硫键的搞笑重复结构,赋予了Ig主题与球形或椭圆形的形式。如果搞笑主题连锁结构形式,狭缝隔膜是最宽的结构(35 - 45海里)的一部分。除了每个Ig主题中包含的两个半胱氨酸残基,nephrin分子也有三个免费的半胱氨酸:一个位于第一个搞笑的主题,一个间隔地区和一个fibronectin-like地区。半胱氨酸的搞笑主题形成了一个与另一个半胱氨酸的二硫键的间隔区域nephrin分子;两个分子显示亲同种抗原的附着力。通过这种方式,许多nephrin分子沿着缝隙隔膜形成轴向细丝。 In addition, a Cys in the fibronectin-like region may form a disulfide bond with another nephrin molecule or with an unknown protein connecting the slit diaphragm and the cytoskeleton. In summary, the three free Cys residues participate in the formation of intermolecular disulfide bonds that enhance the integrity of the slit diaphragm. Deletion of these three Cys residues may relax the slit diaphragm, leading to its disappearance, disrupting the filtration barrier and inducing proteinuria [25]。
nephrin的基因突变会导致先天性肾病综合症的芬兰类型(CNF)与临床特征包括大规模宫内蛋白尿、胎盘重量超过25%在出生时的体重和明显的水肿。这种综合症是进步,患者通常在出生后2年死亡。在第一天静脉注射后细胞外antinephrin单克隆抗体(mAb) 5-1-6变成老鼠,大量蛋白尿已被证明出现和在5天达到峰值。其肾毒性的研究模型血清肾炎,海曼肾炎,氨基酸和核苷酸肾病确定nephrin的表达在肾脏结构的老鼠模型组明显减少。此外,老鼠开发大量蛋白尿(25,26]。
5.2。Podocin和蛋白尿
Podocin是一个完整的膜蛋白,发现抗类固醇先天性肾病综合征反应学习时使用有针对性的克隆技术。它是由NPHS2基因编码的27]。Podocin stomatin家族的新成员的脂质raft-associated蛋白质,由383个氨基酸与42 kDa的分子量和“时发针形般的”单一膜区域。其N - c终端位于细胞质中。通过其糖基Podocin与nephrin和CD2AP交互。它扮演着一个重要的角色在维护SDs作为支持蛋白质的结构和功能。对斑马鱼的研究发现在72年和96年h受精后,肾小球podocin蛋白质的表达降低或消失,导致异常缝横隔膜和防止正常podocytic的形成过程27]。
NPHS2基因编码podocin基因敲除小鼠显示蛋白尿之前出生和在出生几天后死亡;他们的病理表现是严重的肠系膜动脉硬化。广泛的subpodocytic融合和裂隙膜消失可以通过电子显微镜观察。NPHS2基因突变等症状已发现人类先天性抗类固醇抗类固醇肾病综合症(反应肾病综合症和零星的反应家庭28- - - - - -30.),这表明podocin扮演着一个重要的角色在维护podocytic过程和结构的缝隙细胞膜的完整性。Podocin可能是蛋白尿的发病机制具有重要意义。
5.3。CD2AP和蛋白尿
CD2AP属于免疫球蛋白超家族是一种跨膜蛋白由639个氨基酸组成,分子量80 kDa。它最初认定,作为细胞内T细胞和自然杀伤细胞CD2受体的配体,CD2AP可以稳定T细胞和抗原递呈细胞之间的连接。此外,CD2AP广泛表达于各种结构的人类和老鼠,它已被证明通过immunoelectron显微镜CD2AP定位附近的足细胞的胞内段的nephrin侧壁。同时免疫荧光证实CD2AP主要表达在肾脏的肾小球和位于在肾小球足细胞裂隙膜,也可以检测到集中管以及一些近端和远端小管。其n端包含一个Src同源性3 (SH3)域,可以识别脯氨酸的氨基酸序列的胞内糖基CD2。中间段是脯氨酸结构域不同的位点,可以结合许多酶和蛋白质分子。糖基螺旋结构的结合位点地区和肌动蛋白细胞骨架;亮氨酸拉链域CD2AP在糖基可以规范发展为(31日,32]。adaptin, CD2AP可以与裂隙膜蛋白如podocin和nephrin通过其糖基,定位锚subpodocytic内脂质筏为了保护细胞骨架的功能和SD。CD2AP损害不仅影响SDs的功能,但也直接损害足突细胞细胞骨架,破坏细胞骨架的稳定性,导致subpodocytic变形和消失等病理变化,从而导致大量蛋白尿(33]。此外,CD2AP可以与各种信号分子通过其SH3地区并参与细胞骨架组装。的CD2AP gene-knockout鼠标发展subpodocytic融合或消失一周后出生,系膜细胞增殖,细胞外基质沉积和蛋白尿在第二周,在周3或4,死于肾病综合症导致蛋白尿和肾功能衰竭subpodocytic缺陷在6或7周。这表明CD2AP维持的结构是非常重要的足细胞和SDs (31日,32]。然而,未发现nephrin异常在这个模型在基因水平或对蛋白质定位,建议CD2AP之间的交互和nephrin没有必要nephrin的生成和聚集。只有当nephrin严重肾小球损伤发生的变化可以观察到,这可能与subpodocytic缝隔膜的消失。另一项研究表明,nephrin比CD2AP早些时候表示,CD2AP gene-knockout老鼠podocytic逐渐消失的过程,以前正常外观。这些发现表明,nephrin CD2AP可以诱导podocytic流程独立,但CD2AP维护具有重要意义的形态和功能subpodocytic缝隔膜(26]。
5.4。NEPH1和蛋白尿
NEPH1是一种跨膜蛋白的分子量110 kDa。人类Neph1基因位于染色体1 (1 g21-q25),在一个已知基因领域有关儿童肾病综合症。NEPH家族包含三个成员:NEPH1 NEPH2, NEPH3。他们都属于免疫球蛋白超家族,有五个类似细胞外immunoglobulin-like重复序列,跨膜区和胞内区198 - 235个氨基酸组成。NEPH1广泛分布在许多人类和老鼠的组织;其表达水平最高的肾脏。免疫组织化学染色显示,足细胞和表达的分子只是immunoelectron显微镜证实,狭缝的分子是局部膜(34,35]。Neph1基因敲除小鼠表现出相似的表型nephrin基因敲除小鼠。在出生后1周,他们弱,比正常的小老鼠和无水肿;然而,随着疾病的发展,几乎所有的发达不同程度蛋白尿,死老鼠出生后3 - 4周。电子显微镜显示subpodocytic融合的存在,暗示了Neph1所扮演的重要角色在维持肾小球滤过屏障的完整性(36]。
Nephrin和NEPH1基因缺失会导致类似的现象,如subpodocytic融合,蛋白尿,和围产期死亡率高,这表明他们可能有相同的病理机制。Immunocoprecipitation表明,细胞外段nephrin可以收敛和发散思维的细胞外区域交互NEPH1和细胞外区域,分别,但NEPH1不与自己的细胞外区域。这表明nephrin和NEPH1形成一种异构的低聚物受体在subpodocytic复杂缝隔膜的顺反互动参与SD zipper-like结构的形成和维护足细胞的正常结构和SDs的完整性。这种交互是相当复杂,涉及到多个immunoglobulin-like结构域的两个分子35,37]。
Podocin有组织分布类似于NEPH家庭。Immunocoprecipitation表明,胞内区域的三个NEPH家族成员都可以绑定到podocin糖基。Podocin也可以沉淀内生NEPH1来自足细胞。蛋白质的胞内段NEPH家族都有一个高度保守的序列组成的9个氨基酸(KDPTNGYYxV)。没有NEPH1基因突变或更换。7tyrosine of the conserved sequence with an alanine can block the association of NEPH1 and podocin, confirming that the integrity of this conserved segment is of great importance for the interaction between podocin and NEPH1. The specific mechanism of podocin and Neph1 interaction involves dephosphorylation of tyrosine 637 of NEPH1 via Tec kinase, which promotes the association of NEPHI and the podocin carbon terminus. The interaction between NEPH1 and podocin plays a significant role in the maintenance of podocyte SDs [38]。
5.5。α-Actinin-4和蛋白尿
四个成员α辅肌动蛋白家族迄今为止被确认:α-actinin-1 (nonmuscle类型),α-actinin-2(肌肉类型),α-actinin-3(肌肉类型)α-actinin-4 (nonmuscle类型)。只有α-actinin-4表达在肾组织,主要在足细胞,及其编码基因,ACTN4,位于染色体19问题。α-actinin-4是一个肌动蛋白纤维交联蛋白的分子量约100 kDa,和它是一个反平行为哑铃型(宽度:4 - 5纳米,长度:40 - 50海里)。它由三个结构域:氨基CH域是一个肌动蛋白结合域(ABD)含有250个氨基酸残基。c端150个氨基酸残基构成了凸轮域,包含两个“EF手”重复。中央α螺旋重复片段是由四个血影蛋白从R1-R4重复,每个片段组成的122氨基酸残基形成棒状结构域。足突细胞α-actinin-4通过相互作用形成两个相同的肽链通过中央血影蛋白。α-actinin-4可以调节肌动蛋白聚合与解聚作用。束松肌动蛋白纤维在足细胞成纤维束两端通过ABD结构域与收缩以稳定如肌动蛋白和肌动蛋白丝足突细胞细胞骨架结构,保持podocytic过程的形态学,调节细胞骨架的运动(39,40]。α-actinin-4足细胞中广泛表达。在实验性肾病综合症以及中小学人类肾小球病变,α-actinin-4表达异常和本地化,连同其他SD-related蛋白的异常表达(41]。ACTN4基因突变可能导致局灶性节段性肾小球硬化症,这表明肌动蛋白细胞骨架可能影响足细胞的结构或功能和参与蛋白尿的发生和发展42]。α-actinin-4删除小鼠显示进步的蛋白尿,这些老鼠出生几个月后就去世了。早期电镜结果显示区域subpodocytic融合,后来扩散的融合,并指出SDs遭到严重破坏的结构(43]。这些结果表明,α维护-actinin-4至关重要的细胞骨架和SD功能。
5.6。α3β1整合素和蛋白尿
整合蛋白是一类分子属于细胞表面的跨膜糖蛋白受体家族,形成由α和β子单元通过共价债券。到目前为止,16α子单元和9β子单元已确定,组装成至少19种整合蛋白。根据不同的β子单元,整合素家族可分为三个亚科:β1,β2,β3所示。肾脏是主导β1亚科,包括α3β1整合素等。在肾脏,α3β1整合素高表达podocytic过程沿着肾小球基底膜和膜蛋白的分子细胞存在于形式和包含一个跨膜区和胞内区。的α3亚基分子量150 kDa,由ITGA3编码基因位于染色体17。人们已经发现,这个单元包含一个网站绑定钙离子。的β1亚基有四个Cys-rich重复的重点在终端细胞外氨基酸是强化了链内的二硫键(s)。还有一个integrin-linked激酶(同类)亚基。足细胞受伤时,激活的同类磷酸化的胞内区域β1亚基,从而减少之间的绑定α3β1整合素和基底膜。终端的球状区域整合素的氨基酸α3和β1亚基相互作用,形成了细胞外配体结合的网站,和绑定与基底膜层粘连蛋白,胶原IV、纤粘连蛋白在焦联系人。然而,胞质域的两个亚基相对较短,结合subpodocytic细胞骨架二次纤维由肌动蛋白辅助蛋白等蛋白质分子,Vinculin和桩蛋白。形成“地下室membrane-integrin-cytoskeleton”足突细胞细胞骨架结构不仅稳定,而且发起integrin-dependent信号通路作为跨膜信息系统。这会影响细胞形态学和细胞周期调节基因表达和细胞骨架组装和收缩,调节细胞增殖、分化、凋亡[44,45]。动物实验表明,反α3β1整合素抗体可以单独podocytic从“绿带运动”过程,引起蛋白尿。在人类FSGS病人和puromycin-aminonucleoside - (PAN -)诱发肾病小鼠模型,有以上的差别明显对这些α3β1整合素的表达高于正常对照组。此外,他们的表情很明显减少前足细胞形态变化。因此清楚α3β1中扮演一个重要的角色在维持足细胞的正常形态和功能(46]。
5.7。TRPC6和蛋白尿
瞬时受体电位阳离子通道6 (TRPC6)是一种hexametric跨膜蛋白和胞内N - c终端和pentameric hexametic跨膜结构构成一个非选择性阳离子通道。TRPC家族可分为四个功能子组根据结构同源性和特异性:TRPC1、TRPC2 TRPC4/5, TRPC3/6/7。大量TRPC6蛋白分布在大脑组织中,一些肺癌和卵巢。血管系统,TRPC6在平滑肌细胞和内皮细胞分布和参与调节血管平滑肌功能。TRPC6在肾小球和肾小管表达,但在足细胞主要是局部的。Immunogold标签表明TRPC6坐落在主要和次要podocytic过程,尤其是在SD附件。足细胞的免疫荧光双标记表明TRPC6与Nephrin, Podocin, CD2AP,和免疫沉淀反应表明,TRPC6 Nephrin和Podocin互动,但不是CD2AP (47,48]。
TRPC6基因敲除小鼠主要展出海拔在增加血压和动脉环收缩诱导受体激动剂,表明TRPC6在调节血管平滑肌中扮演相当重要的角色功能(49]。TRPC6基因突变可能导致家族FSGS,突变在家族FSGS TRPC6检出率为7%。蛋白尿的主要临床表现也被观察到。大部分患者终末期肾脏疾病发病约10年后,发展和病理肾表现在FSGS很常见。研究二次FSGS发现TRPC6-originating钙流入导致的异常定位Nephrin SD, Nephrin无法正常运转,导致TRPC6-mediated钙电流的变化,这是至关重要的细胞内分子和细胞骨架的规定的行为在足细胞49,50]。
5.8。Megalin / gp330和蛋白尿
Megalin /糖蛋白(gp330)是一种受体参与multiple-ligand-mediated内吞作用。它位于一侧的足细胞,以及微绒毛的clathrin-coated窝和近曲小管。它属于低密度脂蛋白受体家族,其配体包括apoE-richβvldl、脂蛋白(a),乳铁蛋白,oproteinlipase,抑肽酶,纤溶酶原等物。在正常情况下,megalin足细胞可以结合蛋白质从GBM过滤,降低通过内吞作用。海曼肾炎是一种人类膜性肾病的实验模型。在这个模型中,触发后绑定之间发生以下反应megalin抗体和megalin:(1)抗原抗体complex-activating补体级联,导致C5b-9膜攻击复杂的形成和发挥溶细胞的毒性;(2)增强表达subsolvent NADPH氧化酶类在足细胞,激活并转移到细胞膜,产生大量的活性氧;和(3)apoE apoB100聚合区域观察到网站的聚合和地区各种megalin配体的免疫复合物沉积,这些都是megalin配体。apoE和apoB100经历peroxidizing修改由于活性氧的影响进行了细胞毒性过程中由补体。脂质过氧化导致肾小球毛细血管壁损伤,导致蛋白尿与航行,治疗后明显减轻脂质过氧化作用的抑制剂(51]。
5.9。WT1和蛋白尿
另一个很好的描述遗传缺陷的频谱是原发性肾病综合征患者临床肿瘤抑制基因的突变引起的照片1 (WT1)转录因子调节许多基因的表达通过DNA结合52]。WT1被定位克隆与WAGR综合症,儿童综合征的特点是霍奇金病协会的肿瘤(W),无虹膜(a),生殖泌尿系畸形(G),和精神发育迟滞(R) (53]。WT1基因包含10个外显子和跨度大约50 kb 11号染色体上。它生成一个3 kb mRNA和编码52-54 kDa蛋白(54]。除了作为一个肿瘤抑制基因,WT1已被证明在胚胎发生起着至关重要的作用,特别是在肾脏发展(55]。WT1基因突变小鼠肾脏不形式和老鼠缺乏转录活跃WT1拼接变体WT1-KTS发展与很少有不成熟的肾脏肾小球(56]。WT1基因广泛表达于上皮细胞的早期肾单位和被限制在成熟的肾小球足细胞(57]。在此基础上,WT1通常被用作分子标记对足细胞数量和密度在不同情况下(58]。一些证据表明WT1可能确实发挥重要作用在维护正常的足突细胞功能(55]。杂合的新创WT1的突变导致Denys-Drash综合症(DDS)和弗雷泽综合征(FS) [59]。WT1在94%的突变Denys-Drash综合症(DDS)患者,有肾小球肾病的发展涉及肾小球硬化症(55]。WT1基因突变也被发现在肾病综合症患者和孤立的情况下肾小球硬化症(57,60]。此外,WT1表达下调与足细胞损伤,各种肾小球疾病和WT1 mRNA在一些患者的尿液检测肾小球疾病(61年]。WT1在控制中起着基础性作用主要podocyte-specific基因的表达,如nephrin和podocalyxin成人肾脏(62年,63年]。虽然它已经涉及TGF -的表达的变化β1,PDGF -α、Pax-2受WT1影响细胞骨架结构(64年),全套在足细胞WT1的目标仍有待定义。
5.10。PLCE1和蛋白尿
PLCE1(磷脂酶C epsilon-1)基因位于染色体10 q23.32-q24.1及其编码protein-phospholipase Cε1 (PLC)ε1)属于磷脂酶C (PLC)家族(65年]。PLC)ε1是一个磷脂酶的水解酶,催化phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate并生成两个第二信使:肌醇1,4,5-triphosphate (IP3)和甘油二酯(DAG),然后启动一连串的胞内反应,导致基因表达差异,细胞生长和分化58]。PLC)ε1表达在肾肾小球足细胞的成熟和形成中扮演着重要的角色和肾小球的毛细血管循环的正常发展65年]。肾病理生理学PLCE1依然复杂的角色。PLCE1突变,被确认为一种新的导致常染色体隐性儿童肾病综合症,表现为弥漫性系膜硬化(DMS)和FSGS,导致逮捕的s型肾小球足细胞发展阶段,从而阻止肾小球的发展,导致肾病综合症(65年,66年]。但增强信号通过一种PLC在足细胞导致足细胞损伤和蛋白尿(67年]。它已经表明,PLCε1与h -互动,IQGAP1(智商motif-containing GTPase-activating蛋白1)和BRAF (v-raf小鼠肉瘤病毒致癌基因相同器官B1),然后作为重要中间体在许多信号通路(68年]。识别额外的蛋白质表达在足细胞和直接或间接与PLC进行交互ε1需要协助了解突变PLCE1引起肾病综合症。
5.11。Lmx1b和蛋白尿
Lmx1b是一家超过9 LIM-homeodomain调节基因转录的基因与基因启动子和增强子序列,通过交互与其他转录因子(69年]。突变Lmx1b引起nail-patella综合症(NPS),一种常染色体显性疾病与骨骼异常,指甲发育不全,和肾病70年]。肾参与发生在25%到60%的情况下,从nonnephrotic蛋白尿终末期肾病(71年]。观察超微结构,脚过程抹杀一定比例的足细胞(72年]。据报道,Lmx1b需要正常的足突细胞分化[73年]。/ Lmx1b−−老鼠表现出肾脏的缺陷以及四肢的骨骼结构和模式缺陷相关的软组织,和他们出生后不久就死了74年]。已经证明的转录podocin主要受转录因子Lmx1b, FLAT-F元素结合,并显示增强器函数(75年]。然而,研究podocyte-specific Lmx1b淘汰赛显示后蛋白尿的发展和更大的连锁IV型胶原蛋白的表达和podocin [76年]。
5.12。SMARCAL和蛋白尿
突变SMARCAL1(瑞士/ SNF-related、矩阵、染色质actindependent调节器,亚像1)参与的发展Schimke immunoosseous发育不良(SIOD)。这常染色体隐性障碍的特点是常染色体隐性传播spondyloepiphyseal发育不良和畸形特征功能,淋巴细胞减少症和/或t细胞免疫缺陷,和肾功能障碍包括蛋白尿和肾病综合症由于FSGS [77年]。两个家庭已报告的兄弟姐妹影响个人SIOD的不完全外显率78年,79年]。此外,突变SMARCAL1也发现SIOD的两个兄弟姐妹,一个不完整的表型。的兄弟姐妹最初分为抗类固醇肾病综合症(反应患有家族性80年]。作为瑞士/ SF2-related SMARCAL1编码的蛋白质参与染色质重塑(81年),人们很容易推测SMARCAL1调节足突细胞蛋白的表达。然而,足突细胞基因可能受SMARCAL仍有待确定。
5.13。MYH9和蛋白尿
肾病综合征的遗传复杂性的一个突出案例显示了两个独立的研究表明一个强大的协会共同MYH9基因的遗传变异与FSGS和高血压ESKD [82年,83年]。MYH9编码的重链nonmuscle myosinIIA (NMMHC-IIA)。在肾小球MYH9十分表示,主要在足细胞(84年]。据报道,NMMHC-A充当足突细胞细胞骨架的一个组件,导致其收缩功能(85年]。越来越多的证据表明,MYH9损失函数可能足以导致肾脏疾病。Podocyte-specific删除MYH9老鼠是倾向于Adriamycin-induced肾小球损伤,包括足突细胞抹杀,肾小球硬化症和蛋白尿(86年]。最近,它已经表明,足细胞宿主应对hiv - 1的差别包括对这些MYH9表达,可能差别,这对这些基因在HIVAN[的发病机制中发挥作用87年]。此外,MYH9多态性与糖尿病肾病相关在欧洲的美国人(88年]。然而,潜在的病理生理的事件发生在慢性肾脏疾病与MYH9高风险单仍然未知。
5.14。SCARB2和蛋白尿
突变在人类清道夫受体类B,溶酶体膜蛋白2 (SCARB2)成员,最近被发现导致动作肌阵挛肾功能衰竭综合症(AMRF)在人类身上,特点是崩溃FSGS和进行性肌阵挛癫痫(89年]。两姐妹中的临床报告显示AMRF SCARB2基因的突变,引起肾参与是由于肾病C1q [90年]。SCARB2(老鼠Limp-2)编码的表达溶酶体膜蛋白2型积分(Limp-2)主要存在于溶酶体和核内体后期(91年]。这种LIMP-2蛋白质作为受体结合β葡糖脑苷脂酶的溶酶体酶缺陷在大多数情况下,戈谢病[92年]。LIMP-2基因敲除小鼠肾小管性蛋白尿有由于无法融合与核内体和溶酶体降解吸收的蛋白质(93年]。最近,尽管小说SCARB2突变被发现在AMRF [94年),导致肾小球疾病的病理生理的事件SCARB2突变的情况下仍然未知。
5.15。其他Podocyte-Related分子和蛋白尿
SDs的组件还包括许多其他podocyte-related分子,如Densin、细胞骨架的结合保持足细胞的极性,与podocalyxin megalin,α-actinin-4足细胞内。此外,Densin参与蛋白尿的发病机制。肾小球上皮细胞蛋白1 (GLEPP-1)是一种新发现的膜受体蛋白酪氨酸磷酸酶(RPTP)。在肾脏,它是专门表达podocytic质膜上的过程。P-cadherin在SD连接结构中发挥作用的分子。Galloway Mowat综合症(GMS)是一种罕见的常染色体隐性障碍包括中枢神经系统参与的肾病综合症(95年]。联系两个阿尔及利亚家庭研究确定了GMS1基因的纯合子突变(52]。最近的外显子组测序以及全基因组关联分析发现MYO1E突变童年proteinuric疾病和FSGS [96年]。MYO1E似乎是重要的足细胞足细胞的能动性也可以稳定细胞骨架(97年]。此外,synaptopodin actin-associated蛋白质必不可少的足突细胞肌动蛋白细胞骨架的完整性,因为synaptopodin-deficient老鼠显示来自鱼精蛋白恢复受损sulfate-induced脚过程抹杀和lipopolysaccharide-induced肾病综合症(98年]。此外,最近的研究发现,正常的表达CD38重要的是会导致足细胞的分化和功能和基因表达的缺陷可能是一个关键机制诱导EMT因此导致肾小球损伤和硬化(99年],CD151作为一种重要的修饰符integrin-mediated粘附足细胞的“绿带运动”(One hundred.]。然而,这些分子的功能仍不明确,需要进一步研究。
6。线粒体紊乱和蛋白尿
线粒体DNA氧化生产中起着关键作用的能量。因此,线粒体DNA的缺陷会影响几乎所有器官系统。线粒体DNA突变最近描述也与肾脏疾病,主要焦点和节段性肾小球硬化症101年]。
6.1。辅酶q10和蛋白尿
辅酶Q10(辅酶q)是一种亲脂性的分子转移电子从线粒体呼吸链复合物I和II复杂III (102年]。辅酶q10缺乏与各种临床表型有关,包括肾病综合症(103年]。COQ2突变已确定与早发性NS患者,严重oliguric肾功能衰竭和glomerulopathy[崩溃104年]。膳食补充剂和Q10提供了一个戏剧性的营救蛋白尿和间质性肾炎间质性肾炎小鼠模型(105年]。此外,政府的辅酶q10对蛋白尿明显的有利影响2型糖尿病的实验模型,db / db老鼠(106年]。最近,辅酶q10阻止线粒体功能和形态学改变,肾小球反渗透法和蛋白尿db / db老鼠,突显出线粒体在糖尿病肾病的发病机制中的作用和防止氧化应激增加所带来的好处107年]。
6.2。tRNA基因突变和蛋白尿
传输的点突变tRNA列伊(UUR)与线粒体相关基因主要是encephalomyopathy, lactacidosis和类似中风的插曲(看见)综合症(108年]。3243 G过渡在核苷酸位置在线粒体tRNA列伊(UUR)基因显示母体遗传来的糖尿病和耳聋的致病作用和进步的肾脏疾病109年]。A3243G突变也见于FSGS有时与母体遗传来的糖尿病患者和/或感音神经性听力损失(110年]。在一份报告中,一个男孩A3243G突变的tRNA列伊(UUR)基因,发现蛋白尿在6岁,包括大量的低分子量蛋白质如β(2)——alpha1-microglobulin [111年]。A3243G突变被发现在59岁男性个人和孕产妇糖尿病和耳聋的历史,谁面对心肌病和肾脏疾病112年]。此外,其他在线粒体中描述tRNA基因突变患者线粒体细胞病出现FSGS [113年,114年]。
7所示。循环因素和蛋白尿
7.1。血管紧张素ⅱ和蛋白尿
血管紧张素ⅱ,传统上发挥核心作用的中介肾小球血流动力学适应和伤害,是现在公认的对促炎作用导致upregulation趋化因子、黏附分子和其他纤维发生的生长因子(115年]。足细胞是血管紧张素的直接目标II-mediated改变伤足突细胞蛋白的表达和分布。老鼠接受血管紧张素ⅱ的微型泵开发高血压和蛋白尿协会。实时PCR和定量原位杂交显示出显著增加nephrin基因表达与对照组相比,血管紧张素ⅱ注入动物(116年]。足突细胞损伤血管紧张素ⅱ促进间接通过增加钙流入和活性氧的生产(117年]。血管紧张素ⅱ也密切相关的血管内皮细胞。在生理条件下,它调节的发展、成熟,和内皮细胞的渗透性118年]。血管紧张素I和血管紧张素ⅱ,施加其影响通过Tie2内皮细胞上受体。我血管紧张素的作用在于稳定内皮细胞,防止炎症反应、血管生成和内皮细胞通透性增加。另一方面,血管紧张素ⅱ主要发挥其antiangiotensin我通过绑定Tie2受体的影响。
7.2。VEGF和蛋白尿
血管内皮生长因子(VEGF)是一种43-46 kDa糖蛋白,是生存的一个关键因素血管内皮(119年]。通过绑定VEGFR的内皮细胞,VEGF调节血管生成和血管内皮细胞的通透性。血管紧张素I和vegf在肾脏,由足细胞分泌,绑定到肾小球血管内皮细胞受体Tie2和VEGFR影响内皮细胞的表型和功能的滤过屏障。循环生理水平VEGF对肾脏肾小球的体内平衡很重要。阻断VEGF信号转导通过抗VEGF抗体或可溶性受体可能导致蛋白尿。增加蛋白尿的发生率已经发现在患者接受抗vegf抗体治疗。此外,中和VEGF在小鼠血液循环处理克分子数相等的抗VEGF抗体或VEGF受体可能引起蛋白尿。在这个时间点,主要病变位于内皮细胞,表现为内皮细胞空泡变性,从GBM超然。这些结果表明,vegf蛋白尿的发病机制中可能发挥重要作用[120年]。
7.3。其他循环因素和蛋白尿
成纤维细胞生长因子21 (FGF21)是一个肝脏激素参与脂类和碳水化合物代谢的调节。等离子体FGF21水平显著提高的发展早期到晚期CKD独立并与肾功能和不良血脂水平在中国人口121年]。此外,据报道,血清可溶性尿激酶受体(suPAR),这是高架与原发性FSGS三分之二的科目,可能导致FSGS [122年]。48 stage-2-to-4CKD病人最近的一项研究调查表明,循环内源性抑制剂没有合酶的非对称dimethylarginine (ADMA)成为一个独立的关联蛋白尿(123年]。之前我们组的研究发现老鼠的盐皮质激素醛固酮注入可能诱发尿蛋白排泄和足细胞损伤124年]。尽管越来越多的证据确定循环因素扮演了一个角色在蛋白尿,这些因素的确切性质,它们会引起肾损伤的机制需要进一步的研究。
8。信号通路和蛋白尿
8.1。mTOR信号和蛋白尿
哺乳动物雷帕霉素靶(mTOR)是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,控制细胞生长和新陈代谢,以应对营养,生长因子,细胞能量,和压力。mTOR雷帕霉素临床用于器官移植后免疫抑制可能导致肾功能恶化和蛋白尿转换后钙调磷酸酶抑制剂(125年]。mTOR广泛表达蛋白,调节其功能在两个复合物,mTOR复杂1 (mTORC1)和mTORC2 [126年]。Podocyte-specific mTORC1激活在糖尿病小鼠重现许多糖尿病肾病特性,包括足突细胞损失,GBM增厚,系膜扩张,蛋白尿除了足突细胞损失(127年]。尽管mTOR活动增加与糖尿病肾病在人类和动物的肾脏,在小鼠足细胞诱导基因删除mTORC1蛋白尿和进行性肾小球硬化症。此外,同时删除mTORC1和mTORC2小鼠足细胞加重肾小球病变。这些结果揭示了要求严格在足细胞内稳态平衡mTOR活动(128年]。因此,重要的是要测试如果减少足mTOR活动可以利用作为一个潜在的治疗策略来治疗糖尿病肾病(129年]。
8.2。钙信号和蛋白尿
钙离子是细胞内稳态的重要介质由于引出一个动态的能力,瞬态,严格监管范围的生化反应(130年]。胞质钙的增加2 +活动可能是一个早期事件的发病机理鱼精蛋白sulfate-mediated收缩的足细胞足突131年]。先前的研究建立了一种亲密的联系2 +涌入的激活ρgtpase,细胞骨架的主监管机构(132年]。最近的研究表明,ρ发挥了重要作用在维持肾小球滤过屏障的完整性在基底条件下,但增强的ρ活动高于基础水平提升足细胞损伤(133年]。此外,激活的Ca2 +端依赖磷酸酶钙调磷酸酶导致synaptopodin cathepsinL-mediated乳沟和蛋白尿。钙调磷酸酶抑制剂环孢霉素(CsA)阻止synaptopodin calcineurin-mediated去磷酸化和保护synaptopodin组织蛋白酶L-mediated退化(134年]。最近,抑制细胞外的钙通道和螯合钙减少鱼精蛋白sulfate-induced脚过程抹杀和白蛋白漏在老鼠模型中,和钙调磷酸酶抑制剂和组织蛋白酶L抑制剂抑制鱼精蛋白sulfate-mediated屏障的变化。所有这些结果表明钙信号起到了至关重要的作用在肾小球损伤的初始阶段和钙信号可能通过钙调磷酸酶——和组织蛋白酶L-dependent方式(135年]。
9。结论
肾蛋白尿是肾小球滤过屏障功能障碍的一种表现。它目前正在辩论的哪一层肾小球滤过屏障在蛋白尿的发病机制中扮演最重要的角色。此外,一些SD分子的功能仍有待阐明。然而,这里描述的研究,为未来提供线索调查蛋白尿的发病机理,铺平了道路,并提供新的方式思考proteinuria-related患者疾病的治疗方案。
确认
这项工作是支持由中国国家基础研究计划973项目没有。2012 cb517600(没有。2012 cb517602),中国国家自然科学基金(30872803和30872803号)和江苏省自然科学基金(没有。BK2010122)。