足狀突細(xì)胞(podocyte)是腎臟中一種特殊類型的上皮細(xì)胞。在90%以上的所有慢性腎臟疾病當(dāng)中，足狀突細(xì)胞受損。如今，美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院發(fā)現(xiàn)一種意想不到但又常見的Wnt信號傳導(dǎo)途徑調(diào)控足狀突細(xì)胞再生，這也是第一次揭示這些細(xì)胞在腎臟發(fā)揮正常功能期間如何可以再生和自我更新。這一發(fā)現(xiàn)是一次重大的進(jìn)步以便人們有朝一日治療性地誘導(dǎo)這些細(xì)胞發(fā)生分裂，從而能夠用來治療慢性腎臟疾病。

醫(yī)學(xué)副教授斯Steven Artandi教授，也是該研究的主要作者，他說，“研究人員已經(jīng)研究這些細(xì)胞好多年了，但是流行性觀點(diǎn)一直是它們不能自我更新。如今我們發(fā)現(xiàn)足狀突細(xì)胞能夠?qū)δ承┏Ｒ姷男盘杺鲗?dǎo)途徑作出反應(yīng)從而進(jìn)入和離開細(xì)胞周期。”

足狀突細(xì)胞只在腎臟發(fā)現(xiàn)的，是它的血液過濾系統(tǒng)中一個不可或缺的結(jié)構(gòu)性組分。它們在腎小球(glomerulus)中肩靠肩站立在一起，而且將它們的長“腳”包裹在血液流經(jīng)的半通透性毛細(xì)血管周圍。在這些腳之間的狹窄縫隙允許諸如水和鹽之類的小分子通過，同時阻斷大的蛋白分子。

這種過濾過程是形成尿液的第一步，也是至關(guān)重要的，因?yàn)榧幢氵@樣一個細(xì)胞丟失就能夠留下一個能讓不需要的分子通過這道障礙的缺口。

這可能是為什么以前的研究人員在搜尋足狀突細(xì)胞自我更新特征時沒有獲得成功，因?yàn)槿魏芜@樣的更新或替換可能需要精細(xì)的協(xié)調(diào)以避免破壞這種過濾系統(tǒng)。因此，科學(xué)家們之前不得不作出結(jié)論：足狀突細(xì)胞即便能夠發(fā)生分裂的話，也是極其罕見的。

Artandi說，“人們習(xí)慣認(rèn)為人出生時帶著足狀突細(xì)胞，死時也是帶著同樣的足狀突細(xì)胞，在一生之中，人再也不制造新的足狀突細(xì)胞。”例外是某些罕見的腎臟疾病，在這些情形之中，足狀突細(xì)胞完全放棄它們的血液過濾職責(zé)，去分化為較少特化的發(fā)生分裂的細(xì)胞，并且這些去分化的細(xì)胞極少類似產(chǎn)生它們的足狀突細(xì)胞。因此，腎小球遭到破壞，病人腎臟不能發(fā)揮正常功能。一種這樣的疾病是HIV伴隨的腎病變(HIV-associated nephropathy, HIVAN)。

一個問題就是這樣的情形從進(jìn)化角度上來講說不同，特別是當(dāng)其他的上皮細(xì)胞通常能夠自我更新。Artandi說，“足狀突細(xì)胞是非常重要的，并且遭受著大量的物理脅迫。這就很難理解我們?yōu)槭裁磿腥绱舜嗳醯难哼^濾系統(tǒng)。”

為了更多理解腎臟生物學(xué)，Artandi和該研究第一作者M(jìn)arina Shkrel博士研究了端粒酶復(fù)合體中一種蛋白組分TERT的作用。盡管人們已經(jīng)對端粒酶作為一種參與細(xì)胞衰老的酶知之甚詳，Artandi實(shí)驗(yàn)室和其他人的最近研究已證實(shí)TERT也在很多類型的細(xì)胞再生中發(fā)揮著作用。

研究人員發(fā)現(xiàn)在成年的其他方面都健康的實(shí)驗(yàn)室小鼠中暫時增加TERT表達(dá)導(dǎo)致以前無動于衷的足狀突細(xì)胞快速去分化和發(fā)生分裂。結(jié)果，腎小球以一種類似患有HIVAN的人發(fā)生的情形的方式遭到破壞。相反地，阻止TERT過表達(dá)讓這些細(xì)胞停止分裂，再次特化為足狀突細(xì)胞并且恢復(fù)它們的正常功能。

當(dāng)Artandi和Shkreli密切研究患有HIVAN的人的腎小球時，他們發(fā)現(xiàn)TERT表達(dá)水平提高。同樣重要的是，在胚胎和干細(xì)胞自我更新中發(fā)揮重要作用的Wnt信號傳導(dǎo)途徑也被激活。此外，Artandi實(shí)驗(yàn)室以前的研究發(fā)現(xiàn)端粒酶活性與Wnt信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)聯(lián)。在HIVAN小鼠模式動物中，阻斷Wnt信號傳導(dǎo)途徑也會阻止去分化的足狀突細(xì)胞發(fā)生分裂，從而改善它們的功能。

Artandi說，“這就暗示著足狀突細(xì)胞在一生當(dāng)中可能利用眾所周知的再生途徑自我更新。”他相信，遭受慢性腎臟疾病的人們可能只是破壞他們的足狀突細(xì)胞自我更新的能力或者超過它們自我更新的速度。

現(xiàn)在，研究人員知道足狀突細(xì)胞能夠?qū)ΤＲ姷募?xì)胞信號作出反應(yīng)而能夠再生，他們的下一步研究就是了解這種再生過程是否在健康動物和人中發(fā)生。Artandi說，“如果我們能夠利用這種再生過程，我們可能有朝一日能夠治療患有慢性腎臟疾病的人們。”