该研究系统地探讨了在疾病状态下肾小囊壁细胞（PECs）是否可以作为成体足细胞的潜在祖细胞，从而在足细胞耗竭后参与足细胞再生和肾小球修复。研究团队利用PEC-reporter小鼠模型，通过特异性诱导永久性标记PECs，追踪其在局灶性节段性肾小球硬化症（FSGS）模型中的迁移、活化和分化情况。
研究背景和方法
足细胞是肾小球滤过屏障的重要组成部分，在维持肾小球功能上具有不可替代的作用。然而，在疾病状态下，成体足细胞无法通过自身增殖进行补充，一旦足细胞数量减少到一定阈值以下，肾小球会发生硬化和功能损伤。邻近的PECs被认为具有分化为足细胞的潜力，可能在足细胞耗竭后充当足细胞祖细胞的角色。
本研究通过使用PEC-reporter小鼠模型，在特定时间窗口内通过添加四环素（doxycycline）诱导PECs表达β-半乳糖苷酶（β-gal），从而对PECs进行永久性标记。随后，通过给这些小鼠注射细胞毒性抗足细胞抗体诱导FSGS模型，造成足细胞的急剧耗竭，以观察PECs是否会迁移至肾小球丛并分化为足细胞样细胞。
主要研究发现
PECs的迁移和CD44活化：
在健康小鼠中，标记的PECs仅局限于肾小囊内的Bowman囊，并未迁移至肾小球丛。
在FSGS诱导的第7天，实验小鼠的足细胞数量显著减少，且大量PECs从肾小囊迁移到肾小球丛，显示出在疾病状态下PECs的迁移特性。
此外，迁移到肾小球丛的PECs表达CD44，这是细胞活化的标志。第7天到第14天，CD44阳性的PECs逐渐增多，表明PECs在迁移过程中经历了活化状态，参与到肾小球的病理变化中，可能促进了肾小球硬化的进展。
PECs的分化与足细胞再生：
到第28天，部分迁移到肾小球丛的PECs不再表达CD44，而是表达足细胞特异性蛋白（如p57、podocin和synaptopodin）。这些PECs呈现出足细胞样细胞的表型，表明它们可能已分化为足细胞，参与肾小球的修复。
同时，第28天时，实验小鼠的足细胞数量显著增加，肾小球硬化程度有所减轻。这一发现提示PECs的分化可能为肾小球再生提供了一种替代途径，并在一定程度上缓解了因足细胞缺失导致的肾小球硬化。
足细胞数量增加的来源验证：
为排除足细胞数量增加是由于足细胞增殖而非PECs分化所致，研究团队进行了BrdU（5-溴-2’-脱氧尿苷）染色，以检测细胞增殖。
实验结果显示，在整个疾病过程中，肾小球丛中几乎没有检测到BrdU阳性细胞。这表明足细胞数量的恢复并非由于足细胞自身增殖，而是由于PECs迁移至肾小球丛并分化为足细胞。
PECs的不同分化路径：
实验揭示了PECs在肾小球中的两种不同分化路径：一种是表达CD44和磷酸化ERK（p-ERK）的活化PECs，这些细胞与肾小球硬化和纤维化形成相关；另一种是失去CD44和p-ERK表达的PECs，它们开始表达足细胞特异性蛋白，可能在肾小球修复中发挥作用。
三重染色实验结果显示，CD44阳性的PECs未同时表达足细胞标志蛋白，这表明CD44阳性活化状态的PECs主要参与纤维化反应，而未参与足细胞再生。相反，不表达CD44的PECs逐步转化为足细胞样细胞，这一亚群在疾病后期促进了足细胞数量恢复和肾小球修复。
ERK信号与PECs分化路径的关系：
研究团队进一步观察到，在FSGS状态下，PECs的p-ERK信号与CD44的表达密切相关。p-ERK阳性PECs仅限于Bowman囊区域，且与CD44共表达，而未出现在转化为足细胞的PECs中。
这一结果提示p-ERK信号可能促使PECs保持活化状态并参与纤维化进程，而不利于其向足细胞样细胞的分化。因此，抑制p-ERK信号或许能在未来促进PECs向足细胞的分化。
研究总结与临床意义
综上所述，这项研究通过PEC-reporter小鼠模型，首次验证了PECs在疾病状态下可作为成体足细胞的潜在祖细胞，参与足细胞的再生与肾小球修复。研究提出了PECs在肾小球疾病中的分化路径模型：在足细胞耗竭早期，PECs迁移至肾小球丛并激活CD44和p-ERK信号，主要参与纤维化反应；随着疾病进展，部分PECs失去CD44和p-ERK的表达，并逐步分化为足细胞样细胞，有助于肾小球结构和功能的恢复。
该研究结果为FSGS等肾小球疾病的修复机制提供了新的视角，提示通过调控PECs的分化路径，可以在临床上促进足细胞再生，从而减轻肾小球硬化。未来，针对p-ERK信号的抑制或PECs的定向分化调控，可能为慢性肾病患者提供新的治疗策略。
原文链接：
https://www.kidney-international.org/article/S0085-2538(15)60986-3/fulltext
