蛋白尿的發(fā)生機(jī)制

關(guān)于蛋白尿的發(fā)生機(jī)制遺傳性蛋白尿包括一組以腎小球功能障礙和蛋白尿?yàn)橹饕R床表現(xiàn)的罕見遺傳性綜合征。遺傳性蛋白尿綜合征雖然少見，但通過對這類疾病的研究，使腎臟病學(xué)界在其遺傳學(xué)、生物化學(xué)和形態(tài)學(xué)上取得重要貢獻(xiàn)，這些研究同時促進(jìn)我們了解正常小球的濾過和蛋白尿產(chǎn)生的機(jī)制。第2頁,共44頁，2024年2月25日，星期天無論患者是表現(xiàn)為嚴(yán)重的先天腎綜、大量蛋白尿，還是表現(xiàn)為中等程度的蛋白尿，疾病常進(jìn)展到終末期腎臟?。‥SRD）；由于許多患者的發(fā)病年齡不盡相同，臨床表現(xiàn)可以出現(xiàn)變化，故對這些疾病進(jìn)行分類較為困難；近年來對某些疾病的遺傳學(xué)背景有了深入的研究，例如：某些遺傳性腎病綜合征和局灶節(jié)段腎小球硬化之間的重疊；第3頁,共44頁，2024年2月25日，星期天從臨床觀點(diǎn)來說，我們需要知道為什么某些遺傳性蛋白尿綜合征對治療有反應(yīng)，而有些卻無反應(yīng)？為了回答這問題，需要盡量進(jìn)行遺傳學(xué)檢測或研究；同時需要加強(qiáng)蛋白尿的發(fā)生機(jī)制的了解。第4頁,共44頁，2024年2月25日，星期天腎小球?yàn)V過屏障

TheGlomerularFiltrationBarrier第5頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共44頁，2024年2月25日，星期天FenestratedEndothelium

有孔的內(nèi)皮內(nèi)皮與濾過的關(guān)系還知之甚少：內(nèi)皮有許多開口，直徑為70-100nm故稱為“FenestratedEndothelium

”；內(nèi)皮在成熟的小球沒有幾何學(xué)上的隔膜，為血漿中的大分子的主要濾過屏障；近年來研究證實(shí)：足細(xì)胞由來的VEGF（vascularendothelialgrowthfactor）在內(nèi)皮的發(fā)生和維持開口非常重要；內(nèi)皮表面有許多帶負(fù)電荷的多糖-蛋白復(fù)合物：蛋白多糖、涎(唾液)蛋白，目前為止，尚缺少這些這些物質(zhì)參與濾過的直接證據(jù)。第7頁,共44頁，2024年2月25日，星期天GlomerularBasementMembrane

腎小球基底膜（GBM）GBM為無細(xì)胞性基質(zhì)，厚度為300-350nm，為毛細(xì)血管提供結(jié)構(gòu)支持；主要由IV型膠原（IV-col）,蛋白聚糖（proteoglycans）,層粘連蛋白（laminin）和巢蛋白（nidogen）等組成。第8頁,共44頁，2024年2月25日，星期天IV型膠原（IV-col）胎兒時期,三重螺旋IV-col分子包含有:1(IV)和2(IV)鏈,比例為2:1；成人階段包含3(IV),4(IV),和5(IV)鏈，比例為1:1:1；交叉連鎖的IV-col主要為GBM提供彈力，但不提供分子屏障和電荷屏障；這種觀點(diǎn)在Alport‘ssyndrome得到一定的支持，IV-col改變明顯，而蛋白尿卻不多。第9頁,共44頁，2024年2月25日，星期天AS：Diffuse,moderatetoseverebasketweavingofthelaminadensa(AandC)；segmental,mildtomoderatebasketweavingofthelaminadensa(BandD).LiuZhihong：NephrologyDialysisTransplantation200621(11):3146-3154第10頁,共44頁，2024年2月25日，星期天AandC：正常組織.5(IV)鏈染色；小球GBM(B)和EBM(D)of女性X-linkedAlportsyndrome.第11頁,共44頁，2024年2月25日，星期天Laminin對GBM的重要性層粘蛋白（Laminins，LM）為大的異源三聚體蛋白，主要與細(xì)胞分化和粘附有關(guān)；

LM的解剖學(xué)功能：聚集成GBM上的LM網(wǎng)絡(luò)。在胎兒時期的GBM內(nèi)的LM-10(α5:β1:γ1),成年后逐漸被LM-11(α5:β2:γ1)取代；LMβ2基因敲除小鼠會出現(xiàn)LM-11缺失、蛋白尿和新生兒死亡。LMβ2基因突變會引起Pierson‘s綜合征,一種早期發(fā)生的先天性、致命性綜合征。第12頁,共44頁，2024年2月25日，星期天電鏡掃描顯示GBM的陰離子部位在基底膜蛋白多糖的硫酸樣肝素、軟骨素和硫酸軟骨素集聚蛋白支鏈上。陰離子數(shù)量影響濾過，數(shù)量減少可以發(fā)生蛋白尿；小球GBM的電荷改變可能不會是一個關(guān)鍵作用，因?yàn)殪o脈注射氨基葡聚糖降解酶，對基底膜的三層結(jié)構(gòu)上的氨基葡聚糖降解，卻不產(chǎn)生蛋白尿。電荷改變的動物在白蛋白負(fù)荷超載時易于產(chǎn)生蛋白尿。第13頁,共44頁，2024年2月25日，星期天PodocyteSlitDiaphragm（足細(xì)胞裂孔隔膜）足細(xì)胞裂孔隔膜（PSD）于腎小球?yàn)V過直接和重要的相關(guān)；PSD上的某些蛋白參與蛋白尿的發(fā)生；這些蛋白構(gòu)成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在參與組成PSD的同時，并與細(xì)胞內(nèi)的肌動蛋白細(xì)胞骨架相鏈接。這些蛋白參與濾過的信號轉(zhuǎn)換；這些蛋白功能障礙或其相關(guān)的基因突變，均能引起蛋白尿。第14頁,共44頁，2024年2月25日，星期天足細(xì)胞裂孔隔膜蛋白第15頁,共44頁，2024年2月25日，星期天電鏡成像(A、B)和電子-DSA體層攝影數(shù)字減影血管造影(C)觀察足細(xì)胞裂孔

第16頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共44頁，2024年2月25日，星期天A,nephrin在細(xì)胞內(nèi)有一段的片段，跨膜段(TM),和N-端細(xì)胞外段。近端為fibronectin(FN)，遠(yuǎn)端為N-端，有8個IgG-樣的基序相鏈；B：nephrin分子間的嗜同種受體反應(yīng)；在鄰近的足突裂隙中心相互交織，形成一種拉鏈樣的主鏈。第18頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共44頁，2024年2月25日，星期天CD2AP

CD2AP是一種胞內(nèi)蛋白，最先認(rèn)為是一種T淋巴細(xì)胞CD2調(diào)節(jié)蛋白；這種蛋白存在于腎小球足突裂膜孔區(qū)域，與nephrin和podocin的胞內(nèi)部分相互作用，參與細(xì)胞的內(nèi)吞作用和信號傳遞；大多數(shù)CD2AP敲除小鼠將在6-7周死于腎綜；存在CD2AP

等位基因缺陷的人，將出現(xiàn)一種復(fù)雜的腎病表現(xiàn)；表現(xiàn)為不同程度的腎炎和腎小球硬化；因此，CD2AP

被認(rèn)為是腎小球腎炎的易感基因。第20頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

FAT1andFAT2FAT1和FAT2為巨大的裂孔膜跨膜蛋白，包含34串聯(lián)的鈣粘蛋白樣復(fù)合體。FAT1缺失小鼠可以導(dǎo)致裂孔隔膜消失、蛋白尿、前腦和眼缺陷，以及圍產(chǎn)期死亡；

FAT2缺失只引起蛋白尿；

P-cadherin（鈣粘蛋白）和連接粘附分子-4（junctionaladhesionmolecule4）也證實(shí)存在于裂孔隔膜，但前者并非腎小球?yàn)V過必不可少的；后者的作用有待于進(jìn)一步闡明。第21頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第22頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

Podocin足細(xì)胞裂孔隔膜處足突質(zhì)膜上有特異表達(dá)的寡聚體；對激素抵抗的先天性腎病綜合征的原位基因(NPHS2)克隆過程中發(fā)現(xiàn)了Podocin單獨(dú)存在于裂孔隔膜上，發(fā)夾樣的膜連接蛋白，兩端插入細(xì)胞內(nèi)。

Podocin與細(xì)胞內(nèi)的nephrin、Neph1和CD2AP的細(xì)胞內(nèi)段相互作用；Podocin基因敲除小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的蛋白尿，而且出生幾天后即死亡。第23頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第24頁,共44頁，2024年2月25日，星期天ZO-1一種廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)和隔膜區(qū)的與上皮細(xì)胞緊密聯(lián)結(jié)項(xiàng)關(guān)的蛋白；功能上和Nephrin家族相互作用，確切作用好有待于探討。第25頁,共44頁，2024年2月25日，星期天最近又發(fā)現(xiàn)5種亞細(xì)胞蛋白：高度腎小球特異性、在足細(xì)胞內(nèi)表達(dá)、異常表達(dá)可能與腎小球腎病有關(guān)。Dendrin

Ehd3；Sh2d4a；Plekhh22310066E14RikJAmSocNephrol18:689-697,2007

第26頁,共44頁，2024年2月25日，星期天PodocyteInjuryandProteinuria腎小球性蛋白尿是腎小球受損的標(biāo)志；正常情況下，分子量比白蛋白大的蛋白質(zhì)不能夠通過濾過屏障，而低分子量蛋白質(zhì)能通過，且部分在近端小管被重吸收；正常情況下每日排出的尿蛋白為0－150mg；蛋白尿的定義為通過丟失在尿中的蛋白質(zhì)每日超過150mg。3(or3.5)g/每天的蛋白尿被定義為”腎病范圍的蛋白尿”（nephrotic-rangeproteinuria）。許多腎小球疾病的蛋白尿的產(chǎn)生是因?yàn)樽慵?xì)胞受損或與之關(guān)聯(lián)。第27頁,共44頁，2024年2月25日，星期天足細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性受損可以導(dǎo)致嚴(yán)重的蛋白尿甚至出現(xiàn)高血壓；電鏡可以發(fā)現(xiàn)足突消失，足細(xì)胞扁平，裂孔隔膜缺失；嚴(yán)重者可見足細(xì)胞空泡、偽包囊形成和足細(xì)胞基底膜分離。由于高度分化的足細(xì)胞很難（幾乎不能）復(fù)制，隨著時間的推移，可以出現(xiàn)足細(xì)胞耗竭，腎小球硬化＆慢性腎衰竭。第28頁,共44頁，2024年2月25日，星期天CytoskeletalMake-upofPodocytes細(xì)胞骨架是一種纖維結(jié)構(gòu)，為細(xì)胞的穩(wěn)定和動態(tài)功能提供保證；細(xì)胞類型不同，細(xì)胞骨架也隨著改變，主要的超微結(jié)構(gòu)：微絲（microfilaments，直徑7－9nm)，中間絲（intermediatefilaments，10nm)，和微管（microtubules，24nm），這些纖維結(jié)構(gòu)組成不同的亞單位。在足細(xì)胞，細(xì)胞骨架構(gòu)成腎小球的濾過屏障和足突：微管和中間絲為足細(xì)胞足突和細(xì)胞主體的支架，足突含有稠密的肌動蛋白網(wǎng)，由CD2AP和NCK等交織成基底外側(cè)膜的裂孔膜。肌動蛋白和足細(xì)胞底層的灶性黏附分子如整合素（integrins）和蛋白聚糖（dystroglycans）錨鏈在一起。第29頁,共44頁，2024年2月25日，星期天在足突有兩種機(jī)動蛋白群：細(xì)胞膜下的薄皮層肌動蛋白和足突中心的稠密的肌動蛋白束。肌動蛋白在足突弓部形成一個環(huán)狀束,弓部的這些蛋白束位于足突的中心部位，并通過微管相關(guān)蛋白鏈接微管。在外周,肌動蛋白束錨鏈在靠近足細(xì)胞底部細(xì)胞膜的胞漿中。第30頁,共44頁，2024年2月25日，星期天足細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整對于維護(hù)裂孔隔膜和足細(xì)胞－基質(zhì)之間的連接的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。保持濾過裂孔的開放和足細(xì)胞與毛細(xì)血管之間的黏附，足突內(nèi)形成一些專門的細(xì)胞骨架。其主要的功能就是維系這些裂孔膜多蛋白復(fù)合物和毛細(xì)血管基底膜之間的黏附；腎小球的濾過是一個動態(tài)的過程，需要機(jī)械力和濾過膜的通透性。足細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞骨架保證了足細(xì)胞的收縮以適應(yīng)濾過時的毛細(xì)血管擴(kuò)張。第31頁,共44頁，2024年2月25日，星期天F-actinFormstheStructuralSupportinPodocyteFootProcesses

Microfilamentsarethepredominantcytoskeletalconstituentofthefootprocess.Theindividualsubunitsofactinareknownasglobularactin(G-actin),whereasthefilamentouspolymercomposedofG-actinsubunits(amicrofilament),iscalledF-actin.Themicrofilamentsarethethinnestcomponentofthecytoskeleton,measuring7nmindiameter.Similartomicrotubules,actinfilamentsarepolar,witharapidlygrowingplus(+)orbarbedendandaslowlygrowingminus(-)orpointedend.[36]Thetermsbarbedandpointedendareadaptedfromthearrow-likeshapeofmicrofilamentswiththeassociatedmotordomainofmyosinasseeninelectronmicrographs.Filamentselongateapproximately10timesfasterattheplus(+)thanattheminus(-)end.Thisphenomenonisknownasthetreadmilleffect.Theprocessofactinpolymerization,nucleation,startswiththeassociationofthreeG-actinmonomersintoatrimer.ATP-actinthenbindstheplus(+)end,andtheATPissubsequentlyhydrolyzed(halftime～2seconds)andtheinorganicphosphatereleased(halftime～6minutes),whichreducesthebindingstrengthbetweenneighboringunitsandgenerallydestabilizesthefilament.ADP-actindissociatesfromtheminusendandtheincreaseinADP-actinstimulatestheexchangeofboundADPforATP,leadingtomoreATP-actinunits.Thisrapidturnoverisimportantforthecell'smovementandsupportsthedynamicfeaturesofthefootprocesses.End-cappingproteinssuchasCapZpreventtheadditionorlossofmonomersattheendofthefilamentwhereactinturnoverisunfavorable.第32頁,共44頁，2024年2月25日，星期天遺傳性蛋白尿綜合征HereditaryProteinuriaSyndromes

第33頁,共44頁，2024年2月25日，星期天芬蘭型先天性腎病綜合征芬蘭型先天性腎病綜合征（CongenitalNephroticSyndromeoftheFinnishType，CNF)：由于nephrin基因突變所引起，在芬蘭這種疾病在新生兒發(fā)病率為1/8200，全球均有發(fā)病；大量蛋白尿、和腎病綜合征；出生前既有CNF；出生體重與正常新生兒相差25％；出生后迅速出現(xiàn)典型的低蛋白血癥；電鏡顯示組細(xì)胞融合、狹小裂縫和裂膜膜缺失。第34頁,共44頁，2024年2月25日，星期天激素抵抗腎病綜合征，Corticosteroid-ResistantNephroticSyndrome

家族性抵抗型腎病綜合征（Familialautosomalrecessivecorticosteroid-resistantnephrotic

syndrome，SRNS,orNPHS2

），在兒童早些時候就出現(xiàn)蛋白尿，免疫調(diào)節(jié)治療無效，較早進(jìn)展到腎小球輕微改變和FSGS；病因?yàn)镹PHS2

突變；NPHS2

突變還可以出現(xiàn)家族性遲發(fā)FSGS；所有形式的由于NPHS2

突變導(dǎo)致的腎病激素均無效。第35頁,共44頁，2024年2月25日，星期天Pierson'sSyndrome

Pierson‘ssyndrome是一種少見的先天性的常染色體隱性遺傳性疾??；臨床為新生兒大量蛋白尿、腎病綜合征，在2個月內(nèi)因?yàn)檫M(jìn)展到明顯的腎衰竭而死亡；病理為彌漫性系膜增生,特征性的視覺異常，由于瞳孔固定、縮小所致。突變的基因位于染色體3p21,純合子或兼雜合子的突變；上述基因突變導(dǎo)致LM-β2鏈異常，導(dǎo)致LM-11(α5:β2:γ1)

GBM功能改變.LM-β2鏈缺失小鼠

表現(xiàn)為類似于人的病變。第36頁,共44頁，2024年2月25日，星期天甲-臏綜合征Nail–PatellaSyndrome

常染色體顯性遺傳，存活新生兒發(fā)生率1/50,000同時出現(xiàn)指甲、骨骼、眼和腎臟相對稱性的病變；腎病的發(fā)作和預(yù)后差別很大，從兒童早期就出現(xiàn)腎衰竭到終生無明顯的腎病臨床癥狀。特征性的病例改變?yōu)槟I小球基底膜增厚、斷裂，伴隨纖維絲沉積。發(fā)病原因是：LMX1B

突變，功能喪失；LMX1B

在腎臟由足細(xì)胞表達(dá)，作為一種轉(zhuǎn)錄因子，參與大多數(shù)足細(xì)胞蛋白質(zhì)表達(dá)的調(diào)節(jié)。例如：nephrin,podocin,

CD2AP,and3(IV)and4(IV)膠原鏈。

足細(xì)胞基因失調(diào)，被認(rèn)為是甲-臏綜合征的腎病發(fā)生的關(guān)鍵機(jī)制。第37頁,共44頁，2024年2月25日，星期天常染色體顯性遺傳性局灶節(jié)段性腎小球硬化

AutosomalDominantFocalSegmentalGlomerulosclerosis

常染色體顯性遺傳性FSGS是一組在青春期和在成人后早些時候發(fā)病的一組異質(zhì)性的遺傳性疾病；主要表現(xiàn)為輕度蛋白尿起病，逐漸進(jìn)展到節(jié)段性硬化，最終進(jìn)入ESRD。已經(jīng)描繪出其病變基因，２個位點(diǎn)：FSGS1：染色體19q13(OMIMnumber603278)FSGS２：染色體11q21–22(OMIMnumber603965).第38頁,共44頁，2024年2月25日，星期天FSGS1是由于ACTN4突變所致，導(dǎo)致輔肌動蛋白actinin-4.編碼異常，輔肌動蛋白（Actinins）是肌動蛋白纖維－十字鏈接蛋白，廣泛分布于全身不同組織；-Actinin-4在足細(xì)胞內(nèi)大量表達(dá)，形成足突上F-actin絲；疾病狀態(tài)下-actinin-4與F-actin親和力增加，干擾了足細(xì)胞內(nèi)肌動蛋白的正常組裝；表達(dá)類似高親和力的-actinin-4則出現(xiàn)類似于人的ＦＳＧＳ改變；缺少-actinin-4則出現(xiàn)足細(xì)胞斷裂和ＥＳＲＤ。第39頁,共44頁，2024年2月25日，星期天TRPC6基因,