張　炯　綜述　劉志紅　審校

腎臟損傷后的再生現(xiàn)象廣泛存在于人類和其他物種[1-3]。人類腎小管損傷后可發(fā)生的古老修復(fù)方式在幾乎所有物種中存在，該方式即完全的細(xì)胞再生修復(fù)[4]。這種修復(fù)的特征是細(xì)胞再生，死亡的腎小管上皮細(xì)胞被新生細(xì)胞所替代，腎小管結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)[4]。除細(xì)胞再生修復(fù)外，還存在一種再生修復(fù)方式為腎單位整體再生，然后者僅存于魚類和其他低等級(jí)物種中[4-6]。

器官發(fā)育過程中，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)可出現(xiàn)多種分類細(xì)胞和其細(xì)胞功能分化[6]。不同種類細(xì)胞特有的獨(dú)自再生方式對(duì)維持組織器官整體協(xié)調(diào)性起到重要作用[6,7]。能夠參與所有成熟組織器官再生過程的細(xì)胞被稱為干細(xì)胞(可分化為多種不同細(xì)胞亞型)或祖細(xì)胞(可向特異靶細(xì)胞定向分化)[6-8]。所有多細(xì)胞器官中的干細(xì)胞均有兩個(gè)重要特點(diǎn)：一是自我更新復(fù)制，即通過細(xì)胞周期進(jìn)行增生復(fù)制，產(chǎn)生與其有相同生物學(xué)特性的子代；二是能停留在未成熟分化階段，為后續(xù)細(xì)胞分化作準(zhǔn)備[6-8]。與干細(xì)胞類似，祖細(xì)胞可進(jìn)一步分化為一種或多種特定的細(xì)胞系，但是不具備或僅具備非常有限的自我增生復(fù)制能力[6-8]。一系列研究證實(shí)腎臟干細(xì)胞和祖細(xì)胞在腎臟發(fā)育和再生過程中起到非常重要作用[6-9]。我們將匯總近年關(guān)于腎臟干細(xì)胞和祖細(xì)胞在腎臟發(fā)育進(jìn)化和組織再生中的最新研究，了解這類細(xì)胞是如何保守地遺傳在人類和哺乳類動(dòng)物腎臟中的；在腎臟復(fù)雜的形成過程及損傷后修復(fù)過程中，祖細(xì)胞系統(tǒng)又是如何調(diào)控參與了細(xì)胞、組織再生過程的。

本綜述涉及相關(guān)名詞解釋見表1。

表1　名詞解釋

腎臟的發(fā)育進(jìn)化

了解腎臟的發(fā)育進(jìn)化過程，尤其是哺乳類動(dòng)物腎臟在外界環(huán)境干預(yù)情況下是如何進(jìn)化、發(fā)展至今天的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對(duì)于研究腎臟再生學(xué)非常重要。最早的原始的脊椎動(dòng)物生活在與自生細(xì)胞外液成分相同的含鹽水環(huán)境中，因此這些生物能夠自由攝取周圍海水而不影響體內(nèi)環(huán)境的組成成分。早期的脊椎動(dòng)物魚類在進(jìn)化過程中產(chǎn)生了排泄類器官，其主要作用是維持水生環(huán)境中滲透壓的變化，并發(fā)育形成了現(xiàn)在稱之為腎小球的一組血管叢，能夠?yàn)V過出自身血液中過多的水分[10]。

早在五億年前，即有現(xiàn)在認(rèn)為的功能性腎臟的原始魚類，諸如七鰓鰻和盲鰻出現(xiàn)了早期腎單位結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為單個(gè)巨大的腎單位排泄系統(tǒng)——前腎，濾過體腔中溶于水的代謝廢物和多于水分 (圖1A)。隨后，更高級(jí)魚類，如硬骨魚和鯊魚分支動(dòng)物腎單位就復(fù)雜許多。此類生物幼年階段，早期腎單位仍保留低等生物特點(diǎn)，但是成年后，原來(lái)的前腎腎單位完全被一個(gè)新的高級(jí)排泄系統(tǒng)所替代——中腎(圖1B)[9,10]。

大約三億四千萬(wàn)年前，部分魚類向兩棲類動(dòng)物進(jìn)化。兩棲類動(dòng)物憑借肺臟可離開水環(huán)境生存，但是又必須回到水中繁殖，因?yàn)槠渎丫拖耵~類的卵一樣柔軟，且必須保持在潮濕環(huán)境中； 類似高級(jí)魚類，兩棲動(dòng)物首先發(fā)育一組前腎腎單位，隨后經(jīng)過變態(tài)發(fā)育，成蟲階段被中腎所替代(圖1)。同期，一類能夠完全生活在陸地上的動(dòng)物，即昆蟲登上了物種進(jìn)化史舞臺(tái)[10]。這類小體積的動(dòng)物意味著它們僅需要一個(gè)簡(jiǎn)單的排泄器官。的確，昆蟲類動(dòng)物尿液的產(chǎn)生依靠主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式，而不是壓力下驅(qū)動(dòng)的超濾和選擇性的重吸收[11]。

從大約3億年前到6 500萬(wàn)年前，是生命現(xiàn)象大規(guī)模從水中向陸地轉(zhuǎn)移時(shí)期，爬行類動(dòng)物是此期的主角，而促成此類物種繁衍的就是蛋的出現(xiàn)。與卵不同，蛋具有堅(jiān)硬的外殼和內(nèi)含羊水的生命支持系統(tǒng)，從而讓胚胎生活在類似水的環(huán)境中[10]。爬行類動(dòng)物腎臟早期發(fā)育兼具魚類和兩棲類動(dòng)物特點(diǎn)，即胚胎期腎臟發(fā)育經(jīng)歷了前腎和中腎；從孵育出生到個(gè)體成熟，這類早期腎臟逐漸退化，并被一個(gè)全新的更高級(jí)排泄器官替代——后腎(圖1C)。

原始的哺乳類動(dòng)物和鳥類的出現(xiàn)時(shí)間大約是1 700萬(wàn)年前[10]。哺乳類、鳥類和爬行類動(dòng)物統(tǒng)屬羊膜動(dòng)物。鳥類也需要具有堅(jiān)硬外殼的蛋來(lái)保護(hù)和孕育子代；哺乳類則更進(jìn)一步進(jìn)化，具有更高級(jí)的孕育系統(tǒng)即子宮，保證胚胎在體內(nèi)近似原始物種一樣的水環(huán)境中發(fā)育[10]。鳥類和哺乳類動(dòng)物一樣，不論是蛋，還是子宮，胚胎發(fā)育期先后經(jīng)歷前腎和中腎，隨后這些器官退化，取而代之的是發(fā)育成熟的后腎(圖1C)。值得注意的是，有別于爬行類動(dòng)物，鳥類和哺乳類動(dòng)物均進(jìn)化修飾了后腎成熟腎單位結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了一種新的位于近端腎小管和遠(yuǎn)端腎小管之間的發(fā)夾環(huán)，稱亨利氏袢。亨利氏袢的形成產(chǎn)生了尿液循環(huán)過程中的一個(gè)滲透梯度變化，以便于集合管對(duì)水的重吸收和尿液濃縮[10]。

圖1　腎臟的發(fā)育進(jìn)化[10]

腎單位的發(fā)育進(jìn)化

盡管不斷變化的外界環(huán)境和脊椎動(dòng)物體態(tài)差異，導(dǎo)致了不同物種間腎臟形態(tài)和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有所不同，但是腎臟的基本結(jié)構(gòu)——腎單位的發(fā)育進(jìn)化過程在不同物種間是相似的、保守的、逐步高級(jí)的。

從魚類到哺乳類動(dòng)物，成熟腎臟的發(fā)育均起源于中胚層。中腎的間葉質(zhì)成分通過與上皮組分中腎管相互作用，介導(dǎo)間葉細(xì)胞向胚芽頂端聚集，并向上皮細(xì)胞分化[9]。這些早期的上皮細(xì)胞逐漸形成一個(gè)球形結(jié)構(gòu)，即腎小囊；該小囊后續(xù)發(fā)生內(nèi)陷、延長(zhǎng)生長(zhǎng)，形成S形小體。血管向該小體的近端部分浸潤(rùn)生長(zhǎng)，形成后來(lái)的腎小球絲球體；與此同時(shí)，S形小體的中部和遠(yuǎn)端與尿囊胚芽部相連，形成一個(gè)單一的、連續(xù)的，由上皮細(xì)胞組成的管腔。這些位于S形小體中部和遠(yuǎn)端的連續(xù)分布細(xì)胞開始表達(dá)腎小管上皮細(xì)胞特征性蛋白[12]。腎小管各個(gè)節(jié)段進(jìn)行分段分化、發(fā)育、延伸，最終形成了連續(xù)的近端腎小管和遠(yuǎn)端腎小管[12]。尿胚芽另一端上皮細(xì)胞不斷增生、分化，形成了連接腎單位并插入輸尿管的集合管[10]。在整個(gè)腎臟發(fā)育階段，上述過程不斷重復(fù)，因此早期腎單位分布于腎臟中心，新的腎單位逐漸向外周拓展。魚類、兩棲類和爬行類動(dòng)物，在幼年中腎或后腎發(fā)育成熟后，后續(xù)生命過程中還會(huì)不斷有新的上述腎單位產(chǎn)生，以適應(yīng)成年動(dòng)物體重增加和損傷后修復(fù)的需要[10]。

值得注意的是，鳥類和哺乳類動(dòng)物，類似上述的后腎發(fā)育終止在剛出生的時(shí)候，圍產(chǎn)期不再有新生腎單位，而是獨(dú)特的亨利氏袢出現(xiàn)并發(fā)育成熟[13]。新生的哺乳類動(dòng)物腎臟中，沒有腎臟外髓和內(nèi)髓的明顯分界，也沒有髓袢升支細(xì)段。出生后，伴隨著腎乳頭的發(fā)生，亨利氏袢的升支細(xì)段迅速發(fā)育，連接著S3段的近端腎小管和靠近腎小球血管極的遠(yuǎn)端腎小管。上述大量腎單位的進(jìn)一步發(fā)育使腎臟出現(xiàn)明顯的皮質(zhì)和髓質(zhì)分區(qū)[13]。

腎單位的組織再生

除了亨利氏袢在腎臟發(fā)育后期出現(xiàn)外，腎單位的基本組織結(jié)構(gòu)發(fā)育貫穿著整個(gè)物種進(jìn)化過程。低等生物不論在胚胎時(shí)期，還是成年以后，廣泛存在腎單位整體再生現(xiàn)象。高等級(jí)物種再生現(xiàn)象只發(fā)生在腎單位的節(jié)段部位，屬于細(xì)胞水平再生。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究證實(shí)，腎臟干細(xì)胞和祖細(xì)胞在腎臟進(jìn)化、發(fā)育和細(xì)胞再生過程中扮演著重要角色[10]。接下來(lái)將進(jìn)一步詳細(xì)闡述不同物種，尤其是哺乳類動(dòng)物腎臟再生特點(diǎn)，及祖細(xì)胞系統(tǒng)在腎單位組織再生中的作用。

魚類魚類腎臟生發(fā)于造血組織，不是一個(gè)完全獨(dú)立的器官，腎單位周圍是造血系統(tǒng)的細(xì)胞外基質(zhì)和間質(zhì)成分[10]。這些來(lái)源于造血系統(tǒng)的間質(zhì)可在腎臟受到損傷后再生新的腎單位[5,14]。Diep等[14]通過腎移植技術(shù)研究了成年斑馬魚腎單位是如何再生的，研究者通過慶大霉素注射造成腎單位損傷模型，隨后，將帶有熒光標(biāo)記的供腎從頭側(cè)植入，新植入的腎臟可新生腎單位，并100%替代原有受損的腎臟區(qū)域。魚類腎臟形成早期過程表達(dá)多種轉(zhuǎn)錄因子，比如Lhx1/Lim1和Wt1。該作者發(fā)現(xiàn)lhx1a:EGFP+(Enhanced green fluorescent protein)細(xì)胞具有自我更新能力，提示這類細(xì)胞可能是斑馬魚腎臟的干細(xì)胞。上述研究證實(shí)了斑馬魚腎單位再生初期出現(xiàn)多個(gè)聚集的lhx1a：EGFP+細(xì)胞聚合體，呈簇的lhx1a：EGFP+細(xì)胞聚合體則成功地再生了33%腎單位，而單個(gè)的lhx1a：EGFP+細(xì)胞聚合體則不能新生完整腎單位。該結(jié)果表明，成年斑馬魚新生腎單位需要多種腎臟祖細(xì)胞參與進(jìn)行一系列不同的分化過程[12,14]。Diep等[14]通過對(duì)斑馬魚轉(zhuǎn)基因模型進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，lhx1a:EGFP+細(xì)胞聚合體是由最初的3～4個(gè)lhx1a:EGFP+細(xì)胞合并生長(zhǎng)，并最終分化為成熟的腎小球囊，表達(dá)wt1b。因?yàn)閣t1b+細(xì)胞仍具有進(jìn)一步分化的能力，但無(wú)自我增生、更新復(fù)制功能，所以認(rèn)為這類細(xì)胞是腎臟再生過程中的祖細(xì)胞。當(dāng)斑馬魚成年后，lhx1a+細(xì)胞則僅限于遠(yuǎn)端腎小管(圖2A)[10]，而wt1b+細(xì)胞則分布于腎小球包囊、尿極和近端腎小管。另有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斑馬魚足細(xì)胞損傷后，wt1b+細(xì)胞開始向包囊血管極聚集，提示其可能參與腎小球足細(xì)胞損傷后的再生修復(fù)過程[15,16]。所以，上述研究表明，成年魚類(斑馬魚)腎臟具有完全的腎單位再生功能，成熟腎臟中的干細(xì)胞和祖細(xì)胞參與該過程[14-17]。

昆蟲類果蠅的腎臟類似于脊椎動(dòng)物的腎小管，無(wú)腎小球結(jié)構(gòu)[18,19]。果蠅的腎小管系統(tǒng)來(lái)源于生發(fā)層小管，包括兩條上皮管狀結(jié)構(gòu)：一條較長(zhǎng)的較早發(fā)育小管，連接著血液淋巴管中腸；一條較短的發(fā)育后期小管，于后腸伴行[18,19]。這種小管有兩類細(xì)胞組成，一類是腎小管上皮細(xì)胞，另一類是臨近中胚葉來(lái)源的細(xì)胞。這些細(xì)胞相互作用，通過間充質(zhì)向上皮轉(zhuǎn)分化促進(jìn)上皮組織結(jié)構(gòu)形成。該系統(tǒng)中的每部分小管分為四段：起始段、移行段、主段和近段(也稱為低位小管和輸尿管)[18,19]。Singh等[19]科學(xué)家通過基因標(biāo)記細(xì)胞系示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在果蠅低位小管與輸尿管連接處散在分布一類具有再生、分化潛能的細(xì)胞，能分化出該物種成熟腎臟中所有類型的細(xì)胞(圖2B)[10,19]。

兩棲類盡管尚無(wú)兩棲類動(dòng)物腎臟干細(xì)胞或祖細(xì)胞方面的深入研究報(bào)道，但是兩棲類動(dòng)物有著與魚類相似的基本腎臟組織結(jié)構(gòu)[10]。兩棲類動(dòng)物腎臟已經(jīng)進(jìn)化為一個(gè)獨(dú)立的排泄器官，造血系統(tǒng)組織不再散在分布于腎臟間充質(zhì)組織，而是分布在腎臟外周生發(fā)區(qū)域[10]。兩棲類動(dòng)物在整個(gè)生命過程中均可再生完整的腎單位，該現(xiàn)象甚至可在已經(jīng)變態(tài)發(fā)育成熟的青蛙的中腎組織中觀察到[20]。

爬行類爬行類動(dòng)物首次出現(xiàn)了后腎組織結(jié)構(gòu)，但無(wú)明顯的皮質(zhì)和髓質(zhì)分區(qū)[10]。成年蓍草多刺蜥蜴[21]和綠海龜[22]等爬行類動(dòng)物后腎中仍可見與魚類和兩棲類完全一樣的腎單位再生方式，新生腎單位來(lái)源于成熟腎臟外周生發(fā)區(qū)。蓍草多刺蜥蜴成年后可不斷產(chǎn)生新的腎單位以適應(yīng)體型增長(zhǎng)的需要[21]。這些發(fā)現(xiàn)說明，爬行類動(dòng)物遺傳保留了魚類所具有的持續(xù)腎單位再生方式。有意思的是，當(dāng)腎臟進(jìn)化至爬行類動(dòng)物后腎階段，此種再生現(xiàn)象仍存在。

鳥類鳥類后腎組織有一個(gè)顯著特點(diǎn)是出現(xiàn)了亨利氏袢，使腎單位呈現(xiàn)放射樣分布；集合管和血管叢圍繞、伴行在亨利氏袢周圍，共同構(gòu)成了鳥類腎臟的髓質(zhì)區(qū)，腎臟皮髓區(qū)分界明顯[10]。鳥類出生后腎臟新生腎單位的能力很快喪失，成熟發(fā)育的鳥類后腎組織不在具有完整腎單位再生能力，取而代之的是局部細(xì)胞水平再生[23]。

哺乳類成年哺乳類動(dòng)物腎臟均為后腎組織，特點(diǎn)是由亨利氏袢和集合管形成了深髓質(zhì)區(qū)，使腎臟結(jié)構(gòu)類似金字塔或椎體結(jié)構(gòu)；與其他物種還有顯著區(qū)別的是，哺乳類動(dòng)物腎單位數(shù)目一定，基本上與動(dòng)物自身體重呈比例[10]。哺乳類動(dòng)物大約在出生前后即停止新生腎單位，但是遺傳保留著由腎臟干細(xì)胞和祖細(xì)胞參與的細(xì)胞水平的再生，起到維持局部組織結(jié)構(gòu)和損傷后修復(fù)的功能。

圖2　各類物種腎臟祖細(xì)胞的分布[10，14，19，36-39]

嚙齒類最近越來(lái)越多研究證明，嚙齒類動(dòng)物腎臟存在祖細(xì)胞。Kobayashi等[24]通過建立同源轉(zhuǎn)錄因子Six2基因標(biāo)記細(xì)胞系示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)，腎臟祖細(xì)胞群位于后腎間充質(zhì)組織，在腎臟胚胎發(fā)育過程中可新生腎小囊、S形腎小體，并分化出皮質(zhì)腎單位多種上皮類細(xì)胞，包括足細(xì)胞、近端和遠(yuǎn)端腎小管上皮細(xì)胞、連接管上皮細(xì)胞，但不參與形成間質(zhì)細(xì)胞、血管細(xì)胞和集合管細(xì)胞。Barker等[25]發(fā)現(xiàn)富亮氨酸重復(fù)序列G蛋白偶聯(lián)受體5(Lgr5)是S形小體期腎臟祖細(xì)胞的一個(gè)標(biāo)志物，該類祖細(xì)胞主要參與腎小管升支粗段，遠(yuǎn)端小管回旋部及連接管的形成。雖然一些科學(xué)家推斷成熟腎臟祖細(xì)胞位于腎間質(zhì)或集合管區(qū)域[26-28]。但是，相關(guān)的該區(qū)域細(xì)胞系示蹤研究并不能證實(shí)。相反，新近的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠腎單位受損后，相應(yīng)的受損細(xì)胞可被腎小管或腎單位其他部位上皮細(xì)胞進(jìn)行局部再生修復(fù)[29]，這些參與修復(fù)過程的細(xì)胞被證實(shí)是腎臟上皮祖細(xì)胞[29-34]，因?yàn)檫@些細(xì)胞表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志物[31,33]，有克隆和再生能力[29-34]。Humphreys等[35]研究發(fā)現(xiàn)，腎小管上皮細(xì)胞在缺血損傷后的再生過程中，祖細(xì)胞表現(xiàn)的是一種隨機(jī)分布的增生和再生分化，而非在某一固定區(qū)域出現(xiàn)聚集的祖細(xì)胞亞群。另外，Langworthy等利用活化T細(xì)胞核因子1蛋白(NFATc1)建立了兩個(gè)基因標(biāo)記小鼠模型(NFATc1-P2-LacZ和NFATc1-P2-Cre)，同樣應(yīng)用細(xì)胞系示蹤技術(shù)證實(shí)小鼠腎臟中有一類表現(xiàn)為對(duì)細(xì)胞死亡具有很強(qiáng)抵抗性的細(xì)胞亞群，可新生腎小管上皮細(xì)胞[34]。因此，目前認(rèn)為，腎小管內(nèi)存在祖細(xì)胞亞群，在腎臟受損過程中不易死亡，可進(jìn)行自我更新復(fù)制，并進(jìn)一步分化，恢復(fù)腎小管上皮細(xì)胞數(shù)目，修復(fù)腎小管組織結(jié)構(gòu)和功能。

其他關(guān)于嚙齒類動(dòng)物祖細(xì)胞的研究還有，Appel等[36]觀察到有一類祖細(xì)胞亞群分布于腎小球包囊壁上的壁層細(xì)胞中，認(rèn)為其可能是足細(xì)胞特異的祖細(xì)胞，細(xì)胞系示蹤技術(shù)顯示，位于包囊壁的部分壁層上皮細(xì)胞亞群可自我增生復(fù)制，并從尿極到血管極逐步分化，最終轉(zhuǎn)變?yōu)樾律淖慵?xì)胞。除小鼠外，在成年大鼠腎小球中也發(fā)現(xiàn)了腎臟祖細(xì)胞存在[37]。Benigni等[37]在包囊上分別發(fā)現(xiàn)了三類細(xì)胞亞群：幼稚的祖細(xì)胞、轉(zhuǎn)分化中的祖細(xì)胞(即同時(shí)表達(dá)祖細(xì)胞和足細(xì)胞標(biāo)記物)及壁層足細(xì)胞(僅表達(dá)足細(xì)胞標(biāo)記物)。當(dāng)然，也有研究發(fā)現(xiàn)位于包囊的壁層上皮祖細(xì)胞亞群，向足細(xì)胞分化過程中，是從非血管極以外的區(qū)域向絲球體移行的[38,39]。

通過嚙齒類動(dòng)物一系列基因標(biāo)記細(xì)胞系示蹤技術(shù)研究，可以得出結(jié)論，哺乳類動(dòng)物腎臟存在不同種類的祖細(xì)胞亞群，這些細(xì)胞分布于腎小管和包囊壁，參與了腎臟發(fā)育過程和組織損傷后腎小管上皮細(xì)胞、腎小球內(nèi)上皮細(xì)胞再生過程(圖2C)。

圖3　人類腎臟發(fā)育過程中的祖細(xì)胞系統(tǒng)[10，41-46]

人類研究者利用干細(xì)胞標(biāo)記物CD133[40]和后腎間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物CD24發(fā)現(xiàn)并證實(shí)人類腎臟存在祖細(xì)胞[41]，并發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞可分化為腎小球內(nèi)和腎小管上皮細(xì)胞(圖2C,圖3)[10,42-45]。目前研究表明，CD133+/CD24+細(xì)胞是腎小管上皮細(xì)胞和足細(xì)胞共同的祖細(xì)胞[46]。在胚胎期，這類腎臟祖細(xì)胞位于腎小囊和S形小體[46]，保留了可同時(shí)向腎小球和腎小管上皮細(xì)胞分化的能力[44]。在接下來(lái)的腎小球和近端腎小管發(fā)育及最終形成腎皮質(zhì)區(qū)過程中起重要作用。在妊娠第8～9周，由大量間充質(zhì)成分構(gòu)成的非成熟后腎期，腎臟祖細(xì)胞量達(dá)最富集狀態(tài)；在隨后的發(fā)育過程中，該類細(xì)胞數(shù)量又逐漸減少，最終僅占成年人類腎臟固有細(xì)胞數(shù)量的2%左右[46]。腎臟發(fā)育成熟后，該類細(xì)胞分布于包囊壁[42,43]和散在于延長(zhǎng)后的腎小管中(圖2C,圖3)[10,44,45]。能分別向腎小球上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞分化的祖細(xì)胞位于腎小球尿極處，即腎小球上皮和腎小管上皮結(jié)合的部位(圖3)[10,43]。

作為足細(xì)胞的祖細(xì)胞，僅存在于包囊壁上，同時(shí)表達(dá)足細(xì)胞和祖細(xì)胞相關(guān)的分化標(biāo)志物，此類細(xì)胞只能再生足細(xì)胞(圖3)[10,45]。而腎小管上皮細(xì)胞的祖細(xì)胞存在于皮質(zhì)小管中，包括S3節(jié)段區(qū)域，共表達(dá)CD133、CD24和近端腎小管上皮細(xì)胞標(biāo)志物，也只能負(fù)責(zé)再生新的腎小管上皮細(xì)胞(圖3)[10,45,46]。目前，有方法將屬于腎小管的祖細(xì)胞和屬于腎小球的祖細(xì)胞從包囊壁上區(qū)分出來(lái)，即前者不表達(dá)CD106[45]。位于包囊壁CD106+祖細(xì)胞有著向腎小球足細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞雙向分化的潛能，但是CD106-祖細(xì)胞已經(jīng)出現(xiàn)了腎小管上皮的表型特征，不能向足細(xì)胞分化[45]。

此外，利用CD133、CD24分別結(jié)合升支粗段細(xì)胞標(biāo)記物Tamm-Horsfall糖蛋白和遠(yuǎn)端回旋支小管和連接管位置細(xì)胞標(biāo)志物噻嗪類的NaCl協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(NCCT)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，還有部分腎小管祖細(xì)胞位于升支初段[47]、遠(yuǎn)端回旋支和連接管處(圖3)[10,45]。盡管部分腎小管祖細(xì)胞位于髓質(zhì)區(qū)[47]，但是這些細(xì)胞并不共表達(dá)亨利氏袢降支細(xì)段和升支細(xì)段細(xì)胞標(biāo)志物[45]。目前研究尚未發(fā)現(xiàn)來(lái)源于后腎間充質(zhì)組織的集合管中有腎小管祖細(xì)胞存在[45,47]，而且也未能在亨利氏袢的升支細(xì)段發(fā)現(xiàn)祖細(xì)胞。這些研究提示，亨利氏袢結(jié)構(gòu)在發(fā)育過程中一次形成，損傷后可能難以修復(fù)[45]。

最近的還有研究證實(shí)，人類腎小管祖細(xì)胞也有著較強(qiáng)的抗死亡能力[45,46]。盡管腎小管祖細(xì)胞僅占成熟腎臟所有腎小管細(xì)胞數(shù)目的2%，但是這種抗死亡的能力使其存活，可自我更新復(fù)制，并參與組織再生[40,46]。不論在急性腎損傷，還是急性腎小管壞死(ATN)和腎移植物功能延遲恢復(fù)患者中，均可見腎小管祖細(xì)胞增殖現(xiàn)象[40-42,45,48,49]。而且，在ATN患者中，腎小管祖細(xì)胞增殖能力與患者的預(yù)后有重要關(guān)系[49]。

上述一系列的科學(xué)研究證實(shí)，哺乳類動(dòng)物腎臟再生已經(jīng)不像古老的魚類祖先一樣可新生完整腎單位，而是保守地遺傳進(jìn)化了干細(xì)胞和祖細(xì)胞參與的細(xì)胞水平再生[4]。為什么哺乳類動(dòng)物會(huì)喪失再生完整腎單位的能力呢？從進(jìn)化論的角度來(lái)看，哺乳類動(dòng)物腎單位在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，為了適應(yīng)環(huán)境需要而不斷修飾腎臟結(jié)構(gòu)和功能，如出現(xiàn)亨利氏袢，形成皮質(zhì)和髓質(zhì)分區(qū)，腎臟結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜；此外，哺乳類動(dòng)物腎臟進(jìn)化發(fā)展到從胚胎期即開始產(chǎn)生足夠數(shù)量的腎單位，這點(diǎn)也可能就導(dǎo)致了以后腎單位不可再生的缺陷[10]。哺乳類動(dòng)物腎臟祖細(xì)胞散在分布，目前研究也僅證實(shí)不同部位的祖細(xì)胞具有向靶細(xì)胞定向分化的能力，尚未發(fā)現(xiàn)具有全能分化功能的干細(xì)胞亞群[10]。

結(jié)　　論

物種進(jìn)化過程中腎臟的發(fā)育進(jìn)化受到外界環(huán)境影響，呈現(xiàn)一種保守式的、逐步高級(jí)進(jìn)化模式。腎臟祖細(xì)胞系統(tǒng)保守地遺傳在各個(gè)進(jìn)化階段的物種中，在腎臟發(fā)育和損傷后起到局部細(xì)胞再生和腎單位新生作用。祖細(xì)胞參與的細(xì)胞再生是哺乳類動(dòng)物組織再生中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究腎臟祖細(xì)胞再生機(jī)制，對(duì)了解人類腎臟發(fā)育進(jìn)化，研究腎臟再生醫(yī)學(xué)，解決腎臟疾病治療具有重要的科學(xué)意義。

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