CD2AP与肾小球足细胞裂孔隔膜功能损伤的分子机制

CD2AP与肾小球足细胞裂孔隔膜功能损伤的分子机制 CD2AP与肾小球足细胞裂孔隔膜功能损伤 的分子机制 国外医学儿科学分册2(X)5年1月第32卷第1期ForeianMedicalScience~SectionPediatri~.Januma,2O05,Vo1.32.No.1 CD2AP与肾小球足细胞裂孔隔膜功能损伤的分子机制 CD2一AssociatedProtein:itsRoleinthePathogenesisofPodocytesInjuryandProteinuriainGinme rulopa~es 毛建华(综述)杜立中(审校) (浙江大学医学院附属儿童医院肾内科,杭州310~6) 【摘要】CD2相关蛋白(CD2AP)是1998年首次发现的一种分子量约80kI),富含SH3结构的连接蛋白, 通过其SH3结构与CD2受体胞浆结构域的结合,促进T细胞与抗原呈递细胞的黏附,从而起到促进抗原呈 递的作用.近年来的研究发现,CD2AP也是重要的足细胞分子,通过参与细胞骨架组装,蛋白质降解,作为 信号分子参与信号转导及免疫辅助等功能,CIN2AP与肾小球性蛋白尿的发生密切相关,是维持肾小球滤过 屏障生理完整性的重要成分之一.但迄今为止相关研究主要集中于CJY2AP基因完全敲除或单倍体不足的 动物模型,其与人类肾小球疾病的关系尚待进一步阐明. 【关键词】肾小球膜;足细胞;蛋白尿 【中图分类号】R322.6【文献标识码】A【文章编号】1001.3512(2005)01.0015.03 作为血浆超滤和原尿生成的场所,肾小球滤过屏 障可分为三层:由内向外依次为带孔的内皮细胞,肾小 球基底膜,上皮细胞足突问的裂孔隔膜(slitdiaphragm, SD).现在的观点认为,上皮细胞足突问的SD是阻挡 绝大多数分子量大于白蛋白的蛋白质滤过的主要和最 后屏障". SD的分子结构长期未能明确,nephfin是第一个被 证实定位于SD的蛋白成分,1998年Kestila等发现 芬兰型先天性肾病综合征(CNV)系NPHS1基因变异导 致足细胞特异性分子nephnn功能不足所致.应用免 疫荧光及免疫电镜技术发现,nephrin高度特异性地 达于肾小球上皮细胞足突问的SD上,人体其他组织 仅大脑及胰腺有少量低度表达.目前已有比较充分的 证据表明CNF与nephrin的关系:(1)CNF患者有 NPHS1基因的突变;(2)小鼠静脉注射nephfin单克隆 抗体后不久即出现大量蛋白尿;(3)NPHS1基因敲除的 小鼠出生时或出生后不久即死于因大量蛋白尿引起的 一 系列病症,而这种小鼠没有其他系统表现的异常; (4)应用随机插入突变技术使NPHS1基因失活,这种 基因失活的小鼠表现出足突融合和重症蛋白尿,最后 出现系膜细胞增生及肾小球硬化.此后还发现了多种 位于SD上与肾小球性蛋白尿发生密切相关的重要分 子,如CD2相关蛋白(CD2AP),lx~docin,a—acfinin-4, 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(302656);浙江省医药卫 生优秀青年科技人才专项科研基金资助项目(2004QN014). 作者简介:毛建华(1969.),男,副主任医师,在读博士研究生,研究 方向为儿童后天原发性肾病综合征发病的遗传背景及免疫机制. podoplamin,GLEPP1,synaptopodin,wr.1,nephl.等,从 而使我们对蛋白尿发生机制的了解有了长足的进步. CD2AP又称CMS(eashgandwithmultipleSH3 domains)或METS一1(mesenehyrne—to-epithehumtransition proteinwithSH3domains),是1998年首次被发现的HJ, 是一种分子量约80kD,富含sm(Srchomology3)结构 的连接蛋白,属于免疫球蛋白超家族成员.最早是在 酵母双杂交筛选时,在T细胞及NK细胞胞浆中发现 的,认为其主要功能是通过其SH3结构与CD2受体胞浆 结构域的结合,促进T细胞与抗原呈递细胞的黏附,从 而使抗原呈递得以进行.但近年来的研究发现,CD2AP 也是足细胞分子之一j,与蛋白尿发生密切相关,也是 维持肾小球滤过屏障生理完整性的重要成分. 1CD2AP的基本结构 编码人CD2AP的基因是cd2ap,位于染色体6p12, 编码区有1920个bp,l7个外显子,蛋白质序列有639 个氨基酸,分子量为80kI)左右r5】.应用免疫共沉 淀及共聚焦扫描电镜技术发现,CD2AP和nephrin同为 肾小球SD上的主要成分,但与nephrin不同的是, CD2AP除在肾小球上皮细胞之外,在机体众多其他细 胞表面也有表达. 2a)2AP与蛋白尿的关系 目前,有众多动物实验表明,CD2AP功能异常和/ 或基因突变与蛋白尿发生有关.由于CD2AP可以把 肾病综合征(NS)患者的遗传缺陷因素与免疫功能紊 乱联系起来,因此,CD2AP被认为是一种重要的足细 胞分子. 1999年Shih等7报道,CD2AP基因敲除 国外医学儿科学分册20O5年1月第32卷第1期 ForeignMedicalSciencesSeet]ollofPediatrics,January20O5,Vo1.32.No.1 (CD2AP?一)的小鼠尽管有免疫功能缺陷,却在生后6, 7周死于因肾小球上皮细胞足突缺陷而致的蛋白尿和 肾功能衰竭,CD2AP一/一小鼠肾组织病理切片发现有系 膜细胞增生,细胞外基质沉着及肾小球硬化,电镜显示 广泛的足突融合,而且足细胞损伤可能是导致系膜细 胞异常增生的原因,上述研究提示CD2AP的正常表达 对于维持足细胞的形态及功能也是必要的. 2003年Kim等[6]进,步报道,CD2AP基因单倍缺 失的小鼠(CD2AP+/一)在出生后9个月左右出现肾小 球病变,其表现与CD2AP一/一小鼠发生肾功能不全之前 的表现相似,电镜显示CD2AP+/一小鼠系膜区,上皮 下,内皮下有免疫复合物沉着,然而检查CD2AP+/一小 鼠免疫系统的功能并未发现异常,提示CD2AP+/一小 鼠肾组织免疫球蛋白的沉着可能是由于肾脏对免疫球 蛋白的清除功能异常,而不是因为机体免疫系统异常, 产生大量免疫球蛋白所致. 这些研究结果]提示,CD2AP+/一小鼠肾组织中沉 着的抗体没有被肾小球足细胞有效清除,从而使这些 小鼠对肾小球损伤的易感性明显增加,这个结果至少 可以部分被有关CD2AP在溶酶体中功能的报道所证 实.CD2AP+/一小鼠对肾毒性抗体及免疫复合物的易 感性也明显高于野生型小鼠. 目前有关CD2AP在人类肾小球疾病中的报道较 少.Kim等报道2例局灶节段性肾小球硬化患者有 CD2AP基因的突变(外显子7,GC—CT),他们的结果 提示CD2AP基因的缺陷可能导致了肾小球固有细胞 内免疫复合物降解的不足,从而引发了肾小球病变及 蛋白尿的出现.Gagliardini等n0J报道rgA肾病患者肾 组织活检未发现CD2AP蛋白水平表达异常.Iyengar 等[1I]应用连锁分析也未发现212例有家族史的糖尿 病肾病患者的发病与CD2AP相关.Heidet等?J报道7 例甲髌综合征患者CD2AP表达也正常. 3C3)2AP功能及其突变后导致蛋白尿的分子机制 CD2AP广泛表达于人体各组织上皮细胞和T细 胞胞浆内,其功能可能是十分复杂的.据推测,在肾组 织CD2AP的主要功能可能有: 3.1参与细胞骨架组装的结构蛋白文献|1]报道, 作为一个结构蛋白,CD2AP通过SH3结构介导细胞骨 架的组织,和其他足细胞分子一起,参与维持足细胞 SD的形态和功能完整性.CD2AP是具有类似于衔接 子(adaptor)的功能,其羧基端能够连接nephrin的羧基 末端,从而将肾小球足突细胞SD与足突内细胞骨架 蛋白连接起来,起到稳定SD的作用. 3.2作为信号分子参与信号转导据报道n, nephrin,CD2AP和Podoein等分子在肾小球上皮细胞内 参与磷脂酰肌醇一3一激酶/丝氨酸一苏氨酸激酶(PI3K/ AKT)依赖的信号转导通路,而PI3K/AKT具有调节基 因表达,参与某些生长因子或淋巴因子诱导的靶细胞 应答,影响胞内糖类的转运,糖原的合成及蛋白质的合 成,抑制细胞凋亡等作用,是机体维持正常生命活动的 重要调节分子u.nephrin和CD2AP共同结合到PI3K 的亚单位,导致PI3K依赖性AKT的激活,尽管这条信 号通路的确切生理意义尚未完全明了,但nephrird CD2AP所诱导的磷酸化的其中一个底物是Bad,Bel一2 家族的一个前凋亡蛋白.磷酸化的Bad失去活性,细 胞凋亡不再出现,因此,正常生理情况下SD的完整性 可能具有抗足细胞凋亡的作用,而sD的分子结构异 常可能通过削弱AKT信号转导途径导致足细胞凋亡 的发生16,17]. 3.3与蛋白质降解有关传统的观点认为,很多免疫 复合物性肾小球疾病是由于机体免疫系统功能异常, 导致过量免疫复合物在肾小球局部沉着,或产生针对 自身组织的抗体所致.而还有人【6]认为,CD2AP同 时参与蛋白质降解途径,CD2AP-/一或CD2AP+/一小鼠由 于CD2AP基因的缺陷引起肾小球上皮细胞对血浆免 疫球蛋白清除能力的下降,从而导致了肾小球基底膜 上蛋白质的异常沉积.也就是说,小鼠肾小球基底膜 两侧免疫球蛋白的沉积反映了肾小球足细胞对血浆蛋 白质清除能力的下降,而不是免疫系统本身的异常. 这种观点也得到了其他有关CD2AP与免疫辅助功能 研究结果的支持u引. 3.4免疫辅助功能在T细胞与APC细胞之间的免 疫突触结构中,CD2AP通过其SH3结构与CD2受体胞 浆结构域的结合,促进T细胞与抗原呈递细胞的黏附, 从而使抗原呈递得以进行,起到参与免疫稳定的作 用..但与此同时,在T细胞激活之后,CD2AP又参 与了T细胞表面抗原识别受体(TCR)的内在化和降 解,以阻止已活化的T细胞因过度刺激而死亡.因此, CD2AP的免疫辅助功能似乎是双向的,在早期抗原呈 递阶段,CD2AP通过稳定免疫突触结构起到促进抗原 识别和呈递的作用,而在T细胞激活之后,通过促进 TCR的降解,起到避免过度免疫反应,防止T细胞死亡 的作用,引. 4目前存在的问题 迄今为止,关于CD2AP的研究尚有一些关键的问 题有待解答:(1)CD2AP与人类蛋白尿的关系尚待阐 明.相关研究主要集中于CD2AP基因完全敲除 (CD2AP一/一)或单倍体不足(CD2AP+/一)的小鼠,仅有1 篇文献报道发现2例局灶节段性肾小球硬化患者有 CD2AP基因的突变.(2)很多关于CD2AP在人肾小球 国外医学儿科学分册2005年1月第32卷第1期ForeignMedicalSciencesS(~tioglofPedian4cs.Janus~20晒,V01.32.No.1 上皮细胞的功能研究都采用体外培养细胞,如Li等] 以及Huber等l】引.事实上,经体外培养和相应物质刺 激以维持生长后,足细胞的功能和状态往往可能发生 很大的变化,与体内状态有明显的区别,不能真实再现 体内环境中相关基因表达及功能的变化.(3)应用免 疫斑点法发现,患者B细胞中CD2AP表达下调,但 该患者肾小球原位足细胞中CD2AP表达变化如何却 不得而知.与此同时,虽然CD2AP单倍体不足可以导 致肾小球病变的发生的想法是非常有意义的,但仅仅 发现2例患者. 众所周知,NS的发生往往与免疫功能紊乱有关, 而最近数年的研究表明,部分患者的发病也与某些肾 小球足细胞相关基因功能的缺陷有关.尽管1999年 就发现CD2AP基因缺陷可能与蛋白尿发生有关,但近 年来进展不多,关于CD2AP与人类蛋白尿患者的报道 很少.CD2AP是一个免疫分子,其基因缺陷不仅引起 免疫功能的异常,同时还引起蛋白尿和肾小球病变,因 此,CD2AP基因突变,功能变化与蛋白尿发生关系的 研究可能把NS发病机制中的遗传缺陷因素与免疫功 能紊乱联系起来,把先天和后天因素联系在一起研究 有助于深刻揭示NS发生的遗传基础,作用机制和可 能的影响因素. 参考文献 1$erJ,votlGersdorffG,SimonsM,eta1.Novelconceptsinunderstanding andmana~tofglomorularProteinurla[J].NephrolalTransplant, 2002,17(6):951—955. 2KestilaM,IkkeriU,MaunikkoM,eta1.Podfionallydonedgenefora novelglomerularprotein—nephrin—ismutatedincongenitalnephtt~csyndron~ [J].MolCell,1998,1(4):575-582. 3RoselliS,HeidetL,SichM,eta1.Earlyglcrnemlarfiltrationdefectand 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(收稿日期:2OO44)5—20) (本文编辑:程晓秋) ? 消息? 欢迎订阅2005年《国外医学?儿科学分册》 《国外医学?儿科学分册》是中华人民共和国卫生部主管,中华医学会和中国医科 大学主办的国家级医学学术 类期刊,《国外医学》系列刊物之一,儿科学类核心期刊.本刊主要以综述形式报道 近10年,特别是近5年国际范 围儿科领域的先进医学科学信息和有特色的儿科临床经验,报道意识超前,普及与提高并重.适合儿科及相关学 科的中高级临床,教学和科研工作者阅读. 2005年本刊仍为双月刊,大16开本,64页,单月26日出版,国内外公开发行,中国连续出版物号:ISSN 1001—3512CN21—1201/R.邮发代号:8—73.每期定价6元,全年定价36元.欢迎新老读者到当地邮电局(所) 办理订阅手续.也可向本刊编辑部联系订阅,编辑部地址:沈阳市和平区三好街36号,邮政编码:110004,电话: 024—83956563,传真:024—23845727,电子邮件:ekfcbjb@online.In.cn. 本刊编辑部