综述:肾脏基质在发育与疾病中的作用

【字体: 时间:2025年07月30日 来源:Nature Reviews Nephrology

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  这篇综述系统阐述了肾脏基质(stroma)在器官发育和疾病中的关键作用。作为介于肾上皮(epithelia)和内皮(endothelia)之间的"暗物质",基质细胞通过介导细胞间通讯,参与肾脏形态发生(patterning)、组织稳态维持及损伤修复,其发育起源与功能机制为肾脏研究提供了新视角。

  

肾脏基质的发育起源

肾脏作为人体最复杂的器官之一,其功能单位由高度模式化的上皮小管(epithelial tubules)和血管网络(endothelial networks)构成。介于这两类结构之间的基质(stroma)由异质性细胞群组成,胚胎学研究揭示其起源于中胚层(mesoderm)的Foxd1+祖细胞群。谱系追踪实验显示,基质细胞在肾脏形态发生过程中呈现动态迁移特征,通过分泌BMP4、FGF等形态发生素(morphogens)建立三维空间信号梯度。

基质对上皮-内皮系统的调控

最新证据表明,基质细胞通过旁分泌(paracrine)机制协调肾单位(nephron)的空间排布。单细胞RNA测序(scRNA-seq)发现基质亚群特异性表达Wnt2b和Rspo3,这些分子通过β-catenin通路诱导上皮分支形态发生(branching morphogenesis)。在血管网络构建中,基质源性VEGFA和PDGFB驱动内皮细胞(endothelial cells)的趋化性迁移,实验性敲除基质细胞会导致肾小球(glomeruli)毛细血管丛排列紊乱。

成体肾脏中的基质功能

成年肾脏基质表现出显著的塑性(plasticity),在缺血再灌注损伤(IRI)模型中,Gli1+基质细胞亚群被激活并分泌IGF1,促进小管上皮再生。值得注意的是,慢性肾病(CKD)患者的基质出现异常活化,产生过量ECM蛋白导致纤维化(fibrosis)。基因编辑技术证实,选择性消融TGF-β1高表达的基质亚群可显著改善纤维化表型。

未解之谜与研究前景

当前对肾脏基质的认知仍存在三大盲区:其一,基质细胞异质性(heterogeneity)的分子基础尚未完全解析;其二,基质与免疫微环境(immune niche)的互作机制不明;其三,基质在肾癌(RCC)微环境中的作用存疑。解决这些问题需要开发新型谱系示踪工具(如CRISPR-Cas9条形码系统)和空间多组学(spatial omics)技术,这将为肾脏疾病的靶向治疗开辟新途径。

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