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[专业资源] 足细胞病治疗的新靶点

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发表于 2016-1-10 20:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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足细胞损伤是肾小球性蛋白尿发生的主要机制,与多种肾小球疾病的发生发展关系密切。足细胞病是指足细胞结构和功能改变为主要特点的肾小球疾病。


目前治疗足细胞病的药物主要为免疫抑制剂,但疗效局限且不良反应显著。近年来研究发现,足细胞病不仅与免疫炎性反应有关,还与循环因子、脂代谢异常关系密切。针对足细胞病发生过程中的关键环节,研发新型药物及诱导足细胞再生可为足细胞病治疗提供新方向。本文着眼于足细胞病及其治疗的新靶点做一综述。


一、足细胞病概述


足细胞即肾小球脏层上皮细胞,因其在基底膜侧的胞质呈“ 伪足”样突起而得名,是结构复杂的终末分化细胞。足细胞与足细胞下间隙、肾小球基底膜、内皮细胞及内皮细胞窗孔、内皮细胞表面膜共同构成肾小球滤过屏障。


上述结构相互***又密不可分,足细胞参与肾小球基底膜重构,维系内皮细胞功能及肾小球毛细血管袢结构。足细胞对维系肾小球滤过屏障尤为重要,足细胞损伤是肾小球性蛋白尿发生的主要机制,与多种肾小球疾病的发生发展关系密切。


2002 年Pollak首次将足细胞结构和功能改变为主要特点的肾小球疾病命名为“足细胞病(podocytopathies)”。足细胞数目改变(数目减少或密度降低)、肾小球基底膜增厚和足突融合是足细胞病的特征性改变。


临床常见肾小球疾病如微小病变型肾病(MCD)、局灶阶段性肾小球硬化(FSGS)、膜性肾病(MN)、糖尿病肾病(DKD)、IgA肾病、狼疮肾炎(LN)等均伴有不同程度的足细胞损伤。


足细胞损伤时出现足突融合、凋亡、发育停滞、去分化,MCD、FSGS、弥漫性肾小球硬化(DMS)、塌陷型肾小球病变(CG)可出现上述特征性足细胞病理改变,是足细胞病的代表。


以往认为,部分足细胞病与自身免疫异常有关,但是在应用糖皮质激素等免疫抑制剂治疗后,仍有部分患者出现激素抵抗、复发。近年来,随着足细胞损伤机制的进一步深入,有望为研发足细胞特异性治疗药物提供理论依据。


二、新型免疫抑制剂与足细胞病


B7⁃1(CD80)是抗原递呈细胞上的免疫相关蛋白,能与T 细胞表面的CD28 及CTLA4 结合,提供T细胞活化及存活的必要共**信号。足细胞表面B7⁃1高表达与LN及脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导蛋白尿发生相关。


阿巴西普(abatacept,CTLA4⁃Ig融合蛋白)是T细胞共**分子B7⁃1的抑制剂,批准用于类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、幼年特发性关节炎等自身免疫性疾病及肾移植术后排斥反应的新型免疫抑制剂。


正常足细胞无B7⁃1表达,部分肾小球疾病状态下足细胞表面B7⁃1高表达,有学者建议根据足细胞B7⁃1阳性或阴性将蛋白尿性肾脏疾病进行新分类,以指导临床治疗。


Yu 等发现,阿巴西普治疗足细胞B7⁃1 阳性的FSGS 患者,成功诱导5 例难治性FSGS 患者(4 例肾移植后利妥昔单抗抵抗的复发型FSGS,1 例激素抵抗FSGS)完全缓解和部分缓解,其机制与阻断B7⁃1 诱导β1 整合素和足细胞活化的非免疫机制有关。另外,B7⁃1 可能作为肾组织的潜在标志物以预测阿巴西普的临床疗效。


在部分DKD患者中,足细胞B7⁃1呈高表达状态。体外实验发现,阿巴西普能拮抗高糖诱导的足细胞肌动蛋白骨架紊乱,抑制糖尿病肾病小鼠尿蛋白的增加,并延缓肾脏病理进展。


因此,阿巴西普对治疗糖尿病肾病等非免疫性肾小球疾病有一定的借鉴作用。利妥昔单抗(美罗华)是一种嵌合抗体,能特异性与B细胞表面的CD20结合抑制B细胞增殖分化、促进凋亡,导致B 细胞损耗。


利妥昔单抗已被广泛用于治疗伴有B细胞数量增多、异常活化、功能失调的淋巴瘤、白血病、器官移植后抗排斥及自身免疫性疾病。利妥昔单抗是第一个被用于治疗肾小球疾病的单克隆抗体,预防细胞骨架蛋白破坏和足细胞凋亡,从而保护足细胞免于受损。现有临床研究证明,利妥昔单抗能够降低MN、MCD、FSGS肾病综合征及LN 患者蛋白尿,降低复发率。


Kronbichler等的一项纳入86 例患者的系统评价发现,在激素依赖或复发性FSGS及MCD患者中,利妥昔单抗治疗后年复发患者中位数由1.3(0~9.0)个降至0(0~2.0)个,尿蛋白由2.43(0~15)g/d降至0(0~4.89)g/d。


上述系统评价亦指出利妥昔单抗治疗后出现输液反应如低血压、心动过缓、胸闷、疼痛,远期不良反应包括轻微白细胞减少症、支气管肺炎。


尽管近年来较多临床研究指出利妥昔单抗治疗足细胞病的可行性,但是2012 年KDIGO(Kidney disease:Improving GlobalOutcomes)指南未将利妥昔单抗纳入肾小球疾病治疗方案中,其药物疗效安全性及治疗机制仍有待进一步探讨。


肿瘤坏死因子α(TNF⁃α)水平在FSGS患者及FSGS动物模型中均上升,是FSGS 致病性循环因子之一。TNF⁃α能诱导炎性细胞释放细胞因子、生长因子,参与氧自由基形成及细胞凋亡的发生。采用TNF⁃α特异性单克隆抗体Adalimumab治疗激素抵抗型FSGS患者,10例患者经过16周治疗,4例蛋白尿较基线水平下降≥50%。


另外,FSGS状态下肾脏及尿液中肿瘤坏死因子β(TNF⁃β)高表达。TNF⁃β诱导足细胞出现细胞骨架和黏附异常,足突呈融合样改变,并通过活化下游的Smad 信号通路参与肾小球硬化。


Fresolimumab 是中和TNF⁃β的特异性单克隆抗体,Ⅰ期临床试验发现在16 例难治性FSGS 患者中使用Fresolimumab治疗,3例实现蛋白尿部分缓解。促肾上腺皮质激素(ACTH)较早作为非典型免疫抑制剂应用于蛋白尿治疗,是儿童肾病综合征最早应用的药物之一。


近年研究发现,ACTH 凝胶或合成的ACTH 类似物可用于治疗激素抵抗型肾病综合征(MCD、MN、FSGS)。ACTH凝胶的活性成分包括ACTH以及α⁃、β⁃、γ⁃黑素细胞**激素,ACTH能与足细胞表面的黑素皮质素受体(MCRs)结合并产生**信号,降低氧化应激、减轻足细胞损伤与凋亡从而改善肾功能。


Hladunewich 等研究发现,ACTH凝胶治疗20例MN患者,60%的患者实现完全或部分缓解,且全部患者蛋白尿得到缓解[较基线下降(3.87±4.24)g/24 h]及血白蛋白水平上升。


Hogan等研究ACTH 凝胶皮下注射治疗特发性FSGS,24 例患者中29%实现完全缓解或部分缓解,且均为激素依赖或激素抵抗型FSGS,但有部分患者出现了与糖皮质激素类似的药物不良反应。因此,ACTH凝胶疗效和安全性有待进一步临床观察。


上述免疫抑制剂通过阻断免疫应答中的不同环节,参与足细胞保护过程。阿巴西普是新近发现可治疗足细胞B7⁃1 阳性的FSGS 患者的药物,但临床研究样本有限,仍需多中心大样本研究明确阿巴西普治疗足细胞病的有效性和安全性。单克隆抗体与足细胞保护之间的机制尚不完全清楚,但其临床疗效可能促使其成为治疗某些足细胞病的后备之策。


三、脂代谢与足细胞病


足细胞裂隙膜区是形成和维系肾小球滤过屏障的关键结构,富含鞘脂、胆固醇及脂蛋白复合体,参与足细胞的信号传导。近年研究发现脂质及其相关酶类在足细胞生理及病理状态下发挥重要作用,可能作为足细胞特异性干预的新靶点。


APOL1 基因编码蛋白apolipoprotein L1 是高密度脂蛋白(HDL)的重要组成部分,参与细胞胆固醇流出、磷脂转运以及细胞活动(自噬、囊泡转运),APOL1基因变异导致HDL功能异常和胆固醇代谢障碍。在FSGS易感的非裔美洲人中存在APOL1 基因变异,表明胆固醇代谢障碍可能与FSGS 的发病有一定关系。


另外,糖尿病肾病肾小球硬化程度与肾脏局部胆固醇蓄积显著相关。2型糖尿病及早期DKD 患者肾脏病理损伤均伴随足细胞内脂滴形成,其形成机制与介导胆固醇流出的相关蛋白(ABCA1、ABCG1、APOE)低表达、血管生成素样蛋白4(angiopoietin⁃like⁃protein 4,ANGPTL4)高表达和LDL 受体增加有关。


基于上述研究,改变胆固醇转运可能为治疗足细胞病提供新的方法。环糊精是美国FDA 批准用来治疗Niemann⁃Pick病的新药,与胆固醇形成可溶性复合物降低细胞组织中脂类沉积。


运用环糊精作为胞膜潜在的胆固醇受体,减少胞外胆固醇逆向转运,降低足细胞内胆固醇水平,可减轻炎性反应增加胰岛素敏感性,并缓解蛋白尿。鞘脂是细胞膜脂筏的主要组分,在肾脏细胞中,鞘脂参与维系足细胞的结构和功能,进而影响肾小球滤过屏障的稳定。


鞘脂可分成3 类:鞘磷脂、脑苷脂和神经节苷脂。多种足细胞病如糖尿病肾病、HIV 相关性肾病、FSGS、LN 均出现不同程度的肾脏鞘脂累积。


DKD 病理损伤出现肾小球增生肥大可能与鞘氨醇⁃ 1 ⁃ 磷酸(sphingosine⁃ 1 ⁃ phosphate,S1P)、葡萄糖脑苷脂(glucocerebroside,GlcCer)、GM3(神经节苷脂和N⁃乙酰神经氨酸组成)形式的鞘脂累积有关,DKD足细胞减少可能与神经酰胺及其代谢物如鞘氨醇累积有关。


研究发现,FSGS 患者鞘磷脂转运相关蛋白SMPDL3b(sphingomyelinphosphodiesterase acid⁃like 3b)表达下调,酸性鞘磷脂酶(acid sphingomyelinase,ASMase)活性降低,肾脏鞘磷脂累积。


鞘磷脂累积状态导致足细胞骨架重排、细胞凋亡信号通路启动的易感性增加。进一步研究发现,利妥昔单抗能特异增加足细胞SMPDL3b 表达和ASMase 酶活性,从而稳定足细胞细胞骨架和降低足细胞凋亡。


因此,利妥昔单抗增加难治性FSGS的临床缓解率,除与B 淋巴细胞清除机制相关外,还可能与调节足细胞鞘磷脂代谢有关。在MN 研究领域,血清M 型磷脂酶2 受体(M⁃typephospholipase A2 receptor,PLA2R)抗体作为特发性MN 的鉴别和病情监测指标已逐渐被接受。


Hoxha等的一项多中心前瞻性研究指出血清PLA2R 抗体水平是特发性MN患者蛋白尿缓解的一个***危险因素,PLA2R 抗体高水平患者蛋白尿缓解较低水平患者出现晚,且血清PLA2R抗体下降程度与MN 患者蛋白尿缓解呈线性关系。


PLA2R 抗体对应的抗原PLA2R 表达于人足细胞,但PLA2R抗体、PLA2R 如何参与MN 的发生仍不清楚,既往认为可能与免疫复合物沉积引发补体活化、C5b⁃9攻击复合物形成,继而激活蛋白酶、细胞因子、转录因子有关。


前期研究发现,在特发性MN 患者中,足细胞胞膜PLA2R 及其血清配体sPLA2 IB(Group IB secretoryphospholipase A2)呈高表达状态,sPLA2 IB 与足细胞表面PLA2R 结合,通过活化ERK1/2 及cPLA2a 信号通路,增加足细胞内花生四烯酸含量参与足细胞凋亡。


因此,阻断PLA2R 与其配体的结合可能为治疗特发性MN 提供新的靶点。另外,脂肪酸代谢也参与了足细胞损伤。在糖尿病及DKD 中饱和游离脂肪酸蓄积与内质网应激事件、足细胞凋亡有关,采用硬脂酰辅酶A 去饱和酶(stearoyl⁃CoAdesaturase⁃1,SCD⁃1)诱导饱和脂肪酸转换为单不饱和脂肪酸,能拮抗上述损伤事件的发生。因此,调整糖尿病及DKD患者饮食中脂肪酸摄入类型比例有望延缓疾病进展。


四、循环因子与足细胞病

循环因子在足细胞病发病机制中的作用逐渐受到重视,MCD和FSGS的发生被认为与循环因子密切相关。ANGPTL4 是MCD 的非免疫相关循环因子,与血管源性因子血管生成素有相似的结构,也被认为是过氧化物酶体增殖活化受体(peroxisome proliferator ⁃ activatedreceptor,PPAR)的靶向基因。


研究发现,ANGPTL4是肾病综合征发生中的关键因子,参与低白蛋白血症和高三酰甘油血症的发生。肾病综合征时机体存在两种形式的ANGPTL4:低唾液酸化的ANGPTL4 和正常唾液酸化的ANGPTL4。


在嘌呤霉素肾病和MCD 肾组织中,足细胞来源的低唾液酸化ANGPTL4 表达增高,与蛋白尿密切相关。MCD、MN、FSGS、塌陷型肾小球病变(GC)患者骨骼肌、心脏、脂肪组织来源的唾液酸化的ANGPTL4 水平增加,机制与上述组织PPAR高表达以及血浆高游离脂肪酸状态反馈性增加上述组织对FFA 的摄取有关。


研究发现,补充外源性唾液酸前体(ManNAc),增加ANGPTL4 的唾液酸化水平,可显著减少MCD大鼠(减少40%以上)及DKD 模型蛋白尿,其机制可能跟唾液酸化的ANGPTL4 与肾小球内皮细胞的αvβ5 整合素结合有关。


唾液酸化的ANGPTL4 会抑制上述组织中脂蛋白脂酶(lipoproteinlipase,LPL)活性,阻断三酰甘油转换为游离脂肪酸,导致高三酰甘油血症发生。静脉注射重组突变型ANGPTL4(缺乏抑制LPL 活性相关结构域)可降低FSGS和DKD 大鼠模型蛋白尿并降低血脂。


ANGPTL4 是机体自身正常的循环蛋白,通过负反馈调节作用参与肾病综合征高三酰甘油血症的发生并能减少蛋白尿。因此,研究ANGPTL4有望成为安全高效治疗足细胞病的新方向。


五、靶向治疗与足细胞病


足细胞损伤与肾小球疾病关系密切,随着足细胞损伤机制的深入研究以及近年来靶向药物技术的发展,为研发特异性针对肾脏乃至肾脏细胞的靶向治疗药物提供了契机。


前期研究发现,嘌呤霉素、血管紧张素Ⅱ**足细胞引起足细胞受损出现足突融合甚至消失、足细胞凋亡的过程中,nephrin 磷酸化水平较正常状态下明显降低。


MN、MCD 以及部分FSGS 患者足细胞c⁃maf 诱导蛋白(c⁃mafinducing protein,c⁃mip)呈高表达状态,高表达的c⁃mip 与Fyn 激酶结合并抑制后者活性,导致nephrin磷酸化水平下降,足细胞足突融合,蛋白尿形成。


针对VEGF的抗癌治疗可导致患者发生MCD或FSGS样肾脏病变,机制与RelA活性被抑制诱导c⁃mip高表达有关。因此,c⁃mip可通过参与足细胞nephrin磷酸化改变介导足细胞损伤。


基于此,Zhang等发现静脉注射荧光标记的c⁃mipsiRNA能定位于小鼠肾小球,通过下调足细胞c⁃mip表达,拮抗其后LPS诱导的nephrin去磷酸化及蛋白尿形成。但是,上述研究中,c⁃mip siRNA 静脉注射在构建MCD 动物模型之前,说明c⁃mip siRNA 静脉注射对LPS 诱导的MCD动物模型可能有一定的预防作用,c⁃mip siRNA 对足细胞病的疗效及安全性需要进一步研究评判。


足细胞凋亡涉及多种信号通路的激活,特异性抑制凋亡通路中的关键因子可提供足细胞病治疗新方向。在FSGS、DKD 患者及其动物模型中Notch 通路活化,细胞内Notch1结构域高表达,与足细胞凋亡和蛋白尿形成相关。


另外,研究发现Notch 通路活化还可介导nephrin 内吞,导致胞膜nephrin 降低。采用腹腔注射γ⁃分泌酶抑制剂dibenzazepine 阻断配体与Notch 的结合,可减少嘌呤霉素肾病模型蛋白尿形成。


六、干细胞治疗与足细胞病


足细胞病均伴有不同程度的足细胞损伤和丢失,研究足细胞能否通过再生来修复损伤的肾脏可为治疗足细胞病提供重要突破口。近年来研究显示在人和啮齿类动物中,骨髓源性的干细胞、壁层上皮细胞和球旁器肾素分泌细胞可能作为潜在前体干细胞再生代偿足细胞。


Kietzmann 等发现在稳定的人类壁层上皮细胞(human parietal epithelial cell,hPEC)中microRNA(miR)⁃193a 的表达水平与细胞分化有关,敲除miR⁃193a 的hPEC 细胞发生转分化,出现足细胞样的形态及特征蛋白表达。


另一项研究发现高表达miR⁃193a 的转基因小鼠出现广泛足细胞足突融合并发展为FSGS,抑制miR⁃193a 转基因小鼠中上述基因的表达可以缓解蛋白尿。因此,我们推测,下调miR⁃193a表达可能诱导hPEC定向分化为新的足细胞来代偿肾脏损伤。


此外,近年来诱导多潜能干细胞(induced pluripotentstem cell,iPS)的研究也有了较大突破。多能性相关因子KLF4、Oct4、Sox2、C⁃Myc能使体细胞重新编程为iPS,体外诱导iPS 可分化为肾脏细胞。


有趣的是,Hayashi 等发现正常足细胞表达高水平的KLF4,在阿霉素肾病、嘌呤霉素氨基核苷肾病、糖尿病肾病动物模型及FSGS、MCD、DKD 患者中KLF4 表达减少,诱导损伤足细胞KLF4 表达增加能够稳定足细胞骨架及减轻蛋白尿,KLF4 通过调节启动子区DNA 甲基化⁃表观遗传机制来影响足细胞形态和功能,高表达KLF4 的足细胞其上皮细胞⁃特征基因(如nephrin)启动子区低甲基化而间叶细胞⁃特征基因(如vimentin)启动子区高甲基化。因此,可望通过活化KLF4来重新编程损伤的足细胞为治疗足细胞病改善蛋白尿提供新策略。


七、结语


肾小球疾病的发病机制复杂、病理改变多样,缺乏特异性的治疗药物。目前用于蛋白尿性肾脏病治疗的药物主要可分为两类,一类是免疫抑制剂:糖皮质激素、环磷酰胺、硫唑嘌呤、苯丁酸氮芥、霉酚酸酯(mycophenolate mofetil,MMF)、神经钙蛋白抑制剂(CsA、FK506);另一类包括ACEI、ARB、活性维生素D等支持治疗药物。


但是免疫抑制剂常伴有显著不良反应(细胞毒性),导致药物安全范围窄,且存在停药后复发现象。因此,寻找新的特异性治疗足细胞病的药物显得尤为重要。随着足细胞损伤及再生机制研究的进一步展开,上述过程中的关键环节可为足细胞病治疗提供新靶点。


      中华肾脏病杂志2015年8月第31卷第8期            文章作者:张璐 梁伟 丁国华                 


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  • bbmc04+1感谢支持!感谢分享!
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发表于 2016-1-15 11:17 | 显示全部楼层
资料很详细   值得学习
发表于 2016-1-30 21:22 | 显示全部楼层
感谢您的支持与分享,学习了一下。
发表于 2016-2-15 11:57 | 显示全部楼层
谢谢分享    学习
发表于 2016-2-15 16:09 | 显示全部楼层
谢谢,学习了
发表于 2016-2-17 10:47 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享资源!!!!
发表于 2016-2-20 13:30 | 显示全部楼层
谢谢楼主,值得学习
发表于 2016-4-6 10:20 | 显示全部楼层
谢谢,学习了。
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