机制选择性蛋白尿在微小病变性肾病综合症

文摘

随着水和溶质透过缝隙膜,它是一个先验的概念,一个狭缝膜是一个重要的滤过屏障的蛋白质,包括白蛋白。然而,在微小病变性肾病综合症的情况下,裂隙膜的数量减少脚抹杀和紧junction-like细胞粘附过程。此外,白蛋白在足细胞内吞作用是增强条件下最小变化的疾病,由清蛋白和白蛋白是选择性运输受体FcRn。抑制蛋白的内吞作用anti-FcRn抗体减少尿蛋白水平。运动分子的表达,如细胞质动力蛋白1和第九肌凝蛋白,增加足细胞条件下的最小改变肾病综合症,建议增强运输囊泡含有白蛋白。足突细胞囊泡运输可能发挥重要作用的病理选择性蛋白尿肾病综合症的病例。

1。介绍

重要的是要理解潜在的蛋白尿和蛋白尿的机制,因为他们是肾脏疾病的早期检测指标。蛋白尿是分为三种类型:肾小球蛋白尿、管状蛋白尿,并溢出蛋白尿水平异常增加的血浆蛋白,如本周氏蛋白和肌红蛋白(1,2]。管状的蛋白质重吸收功能障碍引起的肾小管性蛋白尿Fanconi综合症(3,4),影响的疾病5阻力指标肾炎也许可以),或特点是低分子量蛋白质的存在(LMWPs),包括β2-microglobulin轻链,α1-microglobulin,视黄醇结合蛋白(1,6]。微蛋白尿在早期糖尿病也与白蛋白通过megalin在近端小管重吸收减少(7,8]。uromodulin Tamm-Horsfall蛋白质(THP)是一个主要的蛋白在尿液排泄的亨利循环(9]。肾小球蛋白质进一步分为三种类型:非选择性蛋白尿和血尿,非选择性蛋白尿没有血尿,选择性蛋白尿。

机制选择性蛋白尿是归因于障碍割膜由于减少nephrin或负电荷减少肾小球基底膜(GBM)微小病变性肾病综合症患者(其中)10- - - - - -12]。然而,很难确定形态通路白蛋白滤过的足突细胞的胞体或主要流程涵盖了“绿带运动”与紧junction-like细胞粘附在价值的情况下,即使减少nephrin裂隙膜负电荷的GBM选择性蛋白尿中扮演重要角色。

本章重点是蛋白尿的形态和功能变化机制之间的关系,讨论一个新的方面的机制在其中选择性蛋白尿。

2。尿蛋白的电泳在各种肾脏疾病

蛋白质是过滤通过肾小球毛细血管壁和分泌小管,最后被分泌到尿液。钠十二烷基sulfate-polyacryl酰胺凝胶电泳(sds - page)进行分离尿蛋白根据其分子量在正常控制各种肾脏疾病患者的样本和样本(图1)。在正常尿,最丰富的蛋白质是白蛋白(67 kDa)和THP (uromodulin 85 kDs)和高分子量蛋白(HMWPs)如免疫球蛋白g (150 kDa)和LMWPs包括α1-microglobulin (33 kDa),轻链(kDa 23日),β2-microglobulin (12 kDa)只是隐约看到。在正常情况下,LMWPs通过肾小球过滤筛分系数高0.987和近端小管重吸收82%和10%在远端肾单位。因此,只有少量的LMWPs排泄到最终的尿液(13,14]。Fanconi综合症,megalin-receptor-mediated LMWPs的内吞作用是受到干扰,导致白蛋白排泄的增加,前白蛋白(转体基因,55岁kDa),α1-acid糖蛋白(40 kDa)和其他LMWPs(图1)。相比之下,非选择性蛋白尿观察局灶节段性肾小球硬化症(FSGS)或IgA肾病导致HMWPs如免疫球蛋白,排泄的增加以及LMWPs(图1)。选择性蛋白尿中观察到其中导致白蛋白排泄的增加,转铁蛋白(80 kDa)和前白蛋白(55 kDa),有趣的是,不仅免疫球蛋白还LMWPs最终没有分泌到尿液(图1)。不同大小的间隙研究与右旋糖酐还显示减少部分右旋糖酐间隙小的右旋糖酐(小于50分子半径)与正常相比,其中控制样品(11]。在正常肾小球,割膜是连续350∼400脚过程之间的交界带宽度,有矩形孔大约40到140年截面和70年的长度,也就是说,白蛋白分子的大小(15]。狭缝孔由nephrin分子及其相关的蛋白质,和裂隙膜相关蛋白的突变被认为能引起蛋白尿与扩大狭缝孔(12,16]。LMWP排泄减少的现象在其中很难属性增加狭缝膜孔隙大小与nephrin突变有关,或减少负电荷GBM导致驱逐负面指控蛋白质。小LMWPs可以通过扩大缝隙毛孔比白蛋白更容易,尽管一个负电荷白蛋白。因此,选择性蛋白尿不能归咎于一个狭缝的障碍膜或减少在GBM负电荷。

3所示。在足细胞形态变化与sds - page肾小球蛋白尿的分类

毛细血管壁的形态变化与sds - page的蛋白尿资料观察。透射电子显微镜(TEM)显示窄脚与脚之间的裂隙膜过程流程在正常蛋白尿。低真空扫描电镜(LVSEM)观察光的微观石蜡包埋部分显示的三维特性脚过程窄宽度毛细管壁(图覆盖2)。在一种情况下的非选择性蛋白尿血尿,足突细胞被发现脱离GBM TEM观察;不过,很难发现这些病变,因为只有有限的面积可以通过TEM观察肾小球。足细胞的另一方面,损失或脱离很容易检测到使用LVSEM,使整个观察肾小球的石蜡包埋部分与周期性acid-methenamine-silver (PAM)染色(图2)。足突细胞损失或分离导致HMWPs排泄的增加以及白蛋白和LMWPs FSGS、膜性肾病、糖尿病肾病(11,14,17]。

在一个案例中相关的非选择性蛋白尿和血尿,破裂或GBM指出在TEM观察孔(17]。“绿带运动”的破坏红细胞必须通过;然而,它是困难和耗时的TEM检测GBM破裂,因为观测区域仅限于肾小球的一部分。LVSEM因此更适合检测孔在GBM IgA肾病病例,ANCA-related肾小球肾炎,或者membranoproliferative肾小球肾炎(图2)。所有血浆蛋白泄露通过洞GBM HMWPs蛋白质的乐队,白蛋白,LMWPs观察尿的病人和非选择性蛋白尿和血尿。相比之下,很难找到的过滤途径与价值显示当病人的蛋白质选择性蛋白尿因为TEM表明与脚的足突细胞胞体和主进程过程抹杀覆盖GBM墙在其中,裂隙孔隙密度减少最多80%,和一半的脚之间的缝隙膜过程变成一个紧junction-like结构(18]。因此,我们建议大规模白蛋白可能运输通过足突细胞细胞组织的价值。

4所示。比例的脚过程抹杀和急性肾损伤(AKI)最小改变肾病综合症

相关过程的严重性抹杀与蛋白尿的程度是有争议的19- - - - - -21]。我们的数据来自38个患者其中表示脚的百分比之间的正相关过程抹杀和蛋白尿的程度(图3)。这些患者,13例(34%)发展阿基,表现出更严重的蛋白尿和血清白蛋白和血清总蛋白水平低于25其中病人没有阿基(图3)。这一发现可能表明,足细胞足过程抹杀增强白蛋白运输通过足突细胞胞体而减少水和肌酐通过紧junction-like缝过滤膜和阿基在其中。由于严重的低白蛋白血症临床上,肾低灌注其中被认为是阿基的主要原因。阐明脚之间的关系过程抹杀和蛋白尿或阿基,我们研究动物模型的价值由嘌呤霉素aminonucleoside (PAN)注入。锅的老鼠注射了两周的间隔显示增加血清肌酐水平增加脚过程抹杀和蛋白尿相比,老鼠收到一个注入锅(图3)。这些数据表明,裂隙膜功能的滤过屏障水和小分子,包括电解质、肌酐,LMWPs;因此,严重抹杀脚过程减少缝隙膜可能会降低这个间隙和可能导致阿基,而蛋白尿的增加通过增强足突细胞在大鼠白蛋白transcytosis注入锅的两倍。进一步的研究是必要的想象水和肌酐通过狭缝过滤膜。这一假设提出了原理图(图4),这也解释了为什么LMWPs的水平没有增加价值,如图1。

5。足突细胞白蛋白Transcytosis的证据

在过去的50年里,蛋白质足细胞的内吞作用已经观察到使用电子显微镜(肾病综合症22- - - - - -25]。然而,大多数以前的研究在这个问题上使用了铁蛋白,辣根过氧化物酶,或右旋糖酐作为示踪剂,所以白蛋白运输足突细胞并没有被很好的研究。澄清的transcytosis白蛋白,我们试图想象白蛋白分子通过8纳米金颗粒标记;然而,标记的白蛋白颗粒太大,通过“绿带运动”(26]。因此我们使用异硫氰酸荧光素(FITC)标记的白蛋白(MW: 389 Da),观察到在锅肾病大鼠的足细胞。然而,FITC标记容易白蛋白分离,所以一些免费FITC可能通过“绿带运动”(26]。我们最终决定使用伊文思蓝(EB)标记的白蛋白(MW: 961 Da),这个代理强烈与白蛋白结合,< 0.001%的免费EB当绑定率3 EB 1分子的白蛋白分子(27]。当EB-albumin红色荧光注入绿色荧光蛋白(GFP)转基因老鼠,足细胞在绿色GFP荧光发射控制GFP老鼠。相比之下,足细胞变黄后EB-albumin GFP有价值的老鼠注射诱导锅(27]。此外,有一个初始延迟大约3到5分钟EB-albumin出现在近端小管之前,表明EB-albumin过滤在肾小球毛细血管通过transcytosis足突细胞胞体(27]。免疫电镜观察证实存在EB-labeled白蛋白的囊泡足细胞在其中27]。足细胞有大容量白蛋白内吞作用,V_马克斯97.4μg / mg细胞蛋白质/ h (28),总在人类肾脏内吞作用能力计算是3.6克/天,这是符合日常白蛋白估计的肾小球滤过micropuncture研究[17,29日]。

足突细胞蛋白的内吞作用和transcytosis几个潜在的机制被提出,包括clathrin-mediated内吞作用[30.),caveolin-mediated内吞作用[31日),流体相内吞作用[32],FcRn-mediated transcytosis [33]。进站2抑制剂clathrin-mediated的内吞作用,并未阻止白蛋白在人类培养足细胞内吞作用,制霉菌素,而caveolin-mediated内吞作用的抑制剂,抑制蛋白的内吞作用[31日]。在一个在活的有机体内抗体的研究中,我们表明,政府FcRn蛋白尿减少了大约50%的价值(27]。最近表明,流体相内吞作用的自由脂肪酸acid-bound白蛋白发生在足细胞(32]。这些发现表明,FcRn-dependent transcytosis, caveolin-dependent内吞作用,和流体相macropinocytosis可能发挥重要作用在足细胞蛋白的内吞作用和transcytosis。在肾移植研究中使用podocyte-targeted FcRn基因敲除小鼠和野生型小鼠,Sarav等人报道,足突细胞FcRn回收从尿白蛋白空间和维护血清白蛋白水平(34]。进一步的研究需要阐明双向传输的白蛋白足细胞的可能性。

6。足突细胞囊泡运输动力蛋白

最近的证据支持的概念通过足突细胞胞体(白蛋白运输26,27,30.,32,35]。1955年,莱因哈特提出肾小球滤液通过小泡运输在肾小球上皮细胞质(36]。大量的内吞作用的囊泡在其中患者的足细胞中发现了TEM (35,37,38]。此外,许多洞已经观察到基底和顶端足细胞表面27,39),建议运输蛋白的内吞作用和胞外分泌(图5)。足细胞与神经元,其主要过程和脚的过程类似于轴突和树突。在神经元轴突运输,kinesin-1中转突触囊泡的顺行运输,分泌囊泡,线粒体,而细胞质动力蛋白逆行运输货物如受伤的信号核内体、溶酶体、线粒体脂滴,从轴突病变网站向soma沿着微管(40,41]。有趣的是,肾小球蛋白质的质谱分析表明,包括细胞质动力蛋白1的马达蛋白的水平,肌凝蛋白IXa (Myo9a)和肌凝蛋白VIIb增加PAN-induced肾病大鼠相比,控制大鼠(35]。的负端与adherens结微管连接,位于低于足细胞的紧密连接与脚抹消过程,和细胞质动力蛋白1有内源性囊泡向-微管的两端,细胞质动力蛋白1将从基底膜运输囊泡足细胞(图的顶端膜6)。机制和形态变化与足细胞在非选择性蛋白尿和选择性蛋白尿在图进行了总结6。进一步的研究将需要澄清其中的机制选择性蛋白尿。

7所示。结论

选择性蛋白尿背后的机制尚未充分阐明;然而,一些从动物模型的证据表明FcRn-dependent白蛋白transcytosis增加最小变化肾病综合症。内源性囊泡的数量是肾病综合症的增加的条件下,这些囊泡可能是由汽车运输蛋白,包括细胞质动力蛋白和肌凝蛋白IXa的表达式是增加在肾小球微小病变性肾病综合症的病例。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突的相关工作。

确认

这部分工作是由来自日本的科研补助金支持促进社会科学a . t . (c - 23591214和C15K09285)。女士先生我们感激Kinichi松山,美穗子石川的病理学、Dokkyo医科大学,为他们出色的技术支持关于组织准备和电子显微镜观察和Yasuko Mamada女士和奥克美Akimoto研究中心的支持,Dokkyo医科大学,进行尿蛋白的电泳。

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