蛋白尿的发生机制

Podocyte Slit Diaphragm（足细胞裂孔隔膜）
足细胞裂孔隔膜（PSD）于肾小球滤过直接和重要的 相关； PSD上的某些蛋白参与蛋白尿的发生； 这些蛋白构成复杂的结构，在参与组成PSD的同时， 并与细胞内的肌动蛋白细胞骨架相链接。 这些蛋白参与滤过的信号转换； 这些蛋白功能障碍或其相关的基因突变，均能引起 蛋白尿。
内皮与滤过的关系还知之甚少：




内皮有许多开口，直径为70 -100 nm 故称为 “ Fenestrated Endothelium ” ； 内皮在成熟的小球没有几何学上的隔膜，为血浆中 的大分子的主要滤过屏障； 近年来研究证实： 足细胞由来的VEGF（vascular endothelial growth factor）在内皮的发生和维持 开口非常重要； 内皮表面有许多带负电荷的多糖-蛋白复合物：蛋白 多糖、涎(唾液)蛋白，目前为止，尚缺少这些这些 物质参与滤过的直接证据。
FAT1 and FAT2

FAT1和 FAT2 为巨大的裂孔膜跨膜蛋白 ，包含 34 串联的 钙粘蛋白样复合体。 FAT1缺失 小鼠可以导致 裂孔隔膜消失、蛋白尿 、 前脑和眼缺陷，以及围产期死亡； FAT2缺失 只引起蛋白尿； P-cadherin （钙粘蛋白）和连接粘附分子-4 （junctional adhesion molecule 4） 也证实存在 于裂孔隔膜 ，但前者并非肾小球滤过必不可少的； 后者的作用有待于进一步阐明 。
J Am Soc Nephrol 18: 689-697, 2007
Podocyte Injury and Proteinuria

肾小球性蛋白尿是肾小球受损的标志； 正常情况下，分子量比白蛋白大的蛋白质不能够通过滤过屏 障，而低分子量蛋白质能通过， 且部分在近端小管被重吸收； 正常情况下每日排出的尿蛋白为 0 － 150 mg；蛋白尿的定 义为通过丢失在尿中的蛋白质每日超过150mg。 3 (or 3.5) g/每天 的蛋白尿被定义为”肾病范围的蛋白尿” （nephrotic-range proteinuria）。 许多肾小球疾病的蛋白尿的产生是因为足细胞受损或与之关 联。
蛋白尿的发生机制临床肾脏 病
饶向荣


遗传性蛋白尿包括一组以肾小球功能障碍 和蛋白尿为主要临床表现的罕见遗传性综 合征。 遗传性蛋白尿综合征虽然少见，但通过对 这 类疾病的研究， 使肾脏病学界在其遗 传学、 生物化学和形态学上取得重要贡 献，这些研究同时促进我们了解 正常小 球的滤过和蛋白尿产生的机制。
电镜扫描显示GBM的阴离子部位在基底膜蛋白多糖的硫酸 样肝素、软骨素和硫酸软骨素集聚蛋白支链上。
阴离子数量影响滤过，数量减少可以发生蛋白尿；
小球GBM的电荷改变可能不会是一个关键作用，因为静脉 注射氨基葡聚糖降解酶，对基底膜的三层结构上的氨基葡 聚糖降解，却不产生蛋白尿。 电荷改变的动物在白蛋白负荷超载时易于产生蛋白尿。
ZO-1
一种广泛存在于细胞内和隔膜区的与上皮细 胞紧密联结项关的蛋白； 功能上和 Nephrin家族相互作用，确切作用 好有待于探讨。

最近又发现5种亚细胞蛋白：高度肾小球
特异性、 在足细胞内表达、 异常表达 可能与肾小球肾病有关。 Dendrin Ehd3； Sh2d4a； Plekhh2 2310066E14Rik

AS ： Diffuse, moderate to severe basket weaving of the lamina densa (A and C)； segmental, mild to moderate basket weaving of the lamina densa (B and D). Liu Zhihong：Nephrology Dialysis Transplantation 2006 21(11):3146-3154
A and C： 正常组织. 5(IV) 链染色；小球GBM (B) 和EBM (D) of 女性 X-linked Alport syndrome.
Laminin对GBM的重要性

层粘蛋白（Laminins，LM） 为大的异源三聚体蛋白， 主要与细胞分化和粘附有关； LM的解剖学功能 ：聚集成GBM上的LM网络。 在胎儿时期的 GBM内的LM-10 (α5: β1:γ1), 成 年后逐渐被LM-11 (α 5: β 2: γ 1)取代； LMβ2 基因敲除小鼠 会出现 LM-11缺失、蛋白尿和 新生儿死亡。 LMβ2 基因突变会引起Pierson‘s 综合征, 一种 早 期发生的先天性、致命性综合征。
从临床观点来说，我们需要知道为什 么某些遗传性蛋白尿综合征对治疗有 反应，而有些却无反应？
为了回答这问题， 需要尽量进行遗 传学检测或研究； 同时需要加强蛋白尿的发生机制的了 解。
肾小球滤过屏障 The Glomerular Filtration Barrier
Fenestrated Endothelium 有孔的内皮
Podocin

足细胞裂孔隔膜处足突质膜上有特异表达的寡聚 体； 对激素抵抗的先天性肾病综合征的原位基因 (NPHS2)克隆过程中发现了 Podocin单独存在于裂孔隔膜上，发夹样的膜连接 蛋白，两端插入细胞内。 Podocin 与细胞内的 nephrin 、Neph1和CD2AP 的细胞内段相互作用； Podocin基因敲除小鼠出现严重的蛋白尿，而且出 生几天后即死亡。
IV型胶原 （IV-col）
胎儿时期, 三重螺旋 IV-col分子包含有: 1(IV) 和2(IV) 链,比例为 2:1 ； 成人阶段包含 3(IV), 4(IV), 和 5(IV) 链， 比例为 1:1:1 ； 交叉连锁的 IV-col 主要为GBM提供弹力，但 不提供分子屏障和电荷屏障； 这种观点在 Alport‘s syndrome 得到一定的 支持， IV-col 改变明显，而蛋白尿却不多。



无论患者是表现为严重的先天肾综、大量 蛋白尿，还是表现为中等程度的蛋白尿， 疾病常进展到终末期肾脏病（ESRD）； 由于许多患者的发病年龄不尽相同，临床 表现可以出现变化，故对这些疾病进行分 类较为困难； 近年来对某些疾病的遗传学背景有了深入 的研究，例如：某些遗传性肾病综合征和 局灶节段肾小球硬化之间的重叠；
Glomerular Basement Membrane 肾小球基底膜（GBM）

GBM为无细胞性基质， 厚度为 300 -350 nm ， 为毛细血管提供结构支持； 主要由IV型胶原（ IV-col）, 蛋白聚糖 （proteoglycans）, 层粘连蛋白（ laminin） 和巢蛋白（nidogen ）等组成。

足细胞裂孔隔膜蛋白
电镜成像 (A 、B) 和电子-DSA体层摄影数字减影 血管造影 (C) 观察 足细胞裂孔
A, nephrin在细胞内有一段的片段， 跨膜段 (TM), 和 N-端细胞外段 。 近端为 fibronectin (FN) ，远端为N-端，有8个 IgG-样的 基序相链； B：nephrin 分子间的嗜同种受体反应； 在邻近的足突裂隙中心相互 交织 ，形成一种拉链样的主链。
足细胞结构完整性受损可以导致严重的蛋 白尿甚至出现高血压； 电镜可以发现足突消失，足细胞扁平，裂 孔隔膜缺失；严重者可见足细胞空泡、伪 包囊形成和足细胞基底膜分离。 由于高度分化的足细胞很难（几乎不能） 复制，随着时间的推移，可以出现足细胞 耗竭，肾小球硬化＆慢性肾衰竭。

Cytoskeletal Make-up of Podocytes
F-actin Forms the Structural Support in Podocyte Foot Processes

Microfilaments are the predominant cytoskeletal constituent of the foot process. The individual subunits of actin are known as globular actin (G-actin), whereas the filamentous polymer composed of G-actin subunits (a microfilament), is called F-actin. The microfilaments are the thinnest component of the cytoskeleton, measuring 7 nm in diameter. Similar to microtubules, actin filaments are polar, with a rapidly growing plus (+) or barbed end and a slowly growing minus (-) or pointed end.[36] The terms barbed and pointed end are adapted from the arrow-like shape of microfilaments with the associated motor domain of myosin as seen in electron micrographs. Filaments elongate approximately 10 times faster at the plus (+) than at the minus (-) end. This phenomenon is known as the treadmill effect. The process of actin polymerization, nucleation, starts with the association of three G-actin monomers into a trimer. ATP-actin then binds the plus (+) end, and the ATP is subsequently hydrolyzed (half time ∼2 seconds) and the inorganic phosphate released (half time ∼6 minutes), which reduces the binding strength between neighboring units and generally destabilizes the filament. ADP-actin dissociates from the minus end and the increase in ADP-actin stimulates the exchange of bound ADP for ATP, leading to more ATP-actin units. This rapid turnover is important for the cell's movement and supports the dynamic features of the foot processes. End-capping proteins such as CapZ prevent the addition or loss of monomers at the end of the filament where actin turnover is unfavorable.