鄧啟烈 莫偉彬

（1.廣西師范大學體育學院 桂林 541004 ；2.廣西師范大學藥用資源化學與藥物分子工程教育部重點實驗室 桂林 541004）

“生命在于運動”是 18世紀法國啟蒙思想家伏爾泰（Voltaire，1694～1778）的一句名言。運動對保持健康所起的作用毋庸置疑。然而近年來，由于過度運動而引起的腎臟損傷的事例也 并不鮮見。國內(nèi)就曾有過由于過度運動所致急性腎衰的報道[1]。運動性蛋白尿的發(fā)生是腎臟疾病的早期事件。其中，足細胞相關(guān)分子在其產(chǎn)生發(fā)展過程中的作用不容忽視。深入研究蛋白尿的發(fā)生機制，對于在運動中保護腎臟、預(yù)防腎臟損傷、制定合理科學的運動方案有著重要的現(xiàn)實意義。

1 腎臟生理功能

中醫(yī)講腎為“水藏也”， “腎藏先天之精，為臟腑陰陽之本，生命之源，故腎為先天之本”。而運用現(xiàn)代醫(yī)學的手段對腎的研究早已深入到了微觀水平。

1.1 腎具有產(chǎn)生尿液、排出人體代謝廢物、毒物和藥物的作用

腎血流量約占全身血流量的1/4～1/5左右，由腎小球?qū)θ梭w血液進行過濾。99%的濾液經(jīng)腎小管被重新吸收到人體，葡萄糖、氨基酸、維生素、多肽類物質(zhì)和少量蛋白質(zhì)幾乎被腎全部重吸收，而肌酐、尿素、尿酸及其他代謝產(chǎn)物，則不被吸收或部分重吸收。此外，腎小管尚可排出藥物及毒物，如酚紅、對氨馬尿酸、青霉素類、頭孢霉素類等。

1.2 腎可調(diào)節(jié)人體內(nèi)水、電解質(zhì)、酸堿平衡，維持人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定

腎臟對進入其中的水分、多種電解質(zhì)、酸堿性物質(zhì)，按人體的需要，在神經(jīng)內(nèi)分泌及體液因素的調(diào)節(jié)下，進行重吸收。因此腎臟又被稱為保持內(nèi)環(huán)境(電解質(zhì)、滲透壓、酸堿度)穩(wěn)定的“調(diào)節(jié)器”。

1.3 腎具有內(nèi)分泌功能

腎臟可分泌血管活性激素和腎素、前列腺素、激肽類物質(zhì)等，參加腎內(nèi)外血管舒縮的調(diào)節(jié)；又能生成 1，25-二羥維生素D3及紅細胞生成素(EPO)，可作為腎移植術(shù)后腎功能監(jiān)測的指標。

總之，腎臟是通過排泄代謝廢物、調(diào)節(jié)體液、分泌內(nèi)分泌激素，以維持體內(nèi)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，保證人體新陳代謝的正常進行。

2 過度運動對腎臟的影響

2.1 過度運動對腎臟結(jié)構(gòu)的影響

過度運動對腎臟結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在腎小球濾過膜和腎小管上皮細胞的改變上。扈詩興等人[2]利用透射電鏡對不同負荷游泳大鼠的實驗顯示，過度訓(xùn)練組動物腎小體、血管球大小不一，結(jié)構(gòu)模糊；腎小囊間隙不一，囊壁粗糙。濾過屏障三層結(jié)構(gòu)融合，厚度增加。毛細血管有空內(nèi)皮變薄，基膜的三層結(jié)構(gòu)融合，呈一高電子密度帶；足突融合成片，裂孔消失。戚正本[3]研究了在大強度跑條件下，鼠腎亞細胞結(jié)構(gòu)的變化。發(fā)現(xiàn)鼠腎在大強度運動所致的條件下，腎小體毛細血管擴張、缺血；腎小球濾過膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通透性增加；線粒體受損，部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張呈管泡狀，次級溶酶體增加。劉麗萍[4]發(fā)現(xiàn)，實驗大鼠足細胞次級突膨脹，基膜增厚；近曲小管上皮細胞內(nèi)溶酶體減少，形成大量中空小體；線粒體減少，有溶解現(xiàn)象；上皮細胞與基膜分離。周永平等[5]也發(fā)現(xiàn)力竭游泳后鼠腎小球濾過膜部分內(nèi)皮細胞腫脹，上皮足突融合；近曲小管上皮微絨毛結(jié)構(gòu)不清，有融合粘連現(xiàn)象出現(xiàn)；線粒體腫脹，線粒體嵴減少，提示有缺血損傷。

2.2 過度運動對腎臟功能的影響

由于過度運動所導(dǎo)致的腎臟超微結(jié)構(gòu)的改變，和運動時血液的重新分配，缺血再灌注所引起的自由基代謝的增強，使得腎臟的功能發(fā)生了一系列的變化。

2.2.1 過度運動與血管緊張素Ⅱ

高強度運動時，人體內(nèi)血液發(fā)生重新分配，流向心臟、肌肉、肺等器官的量增加，腎血流量相對減少，短時間的高強度運動可使腎血流量下降達50%～ 75%。造成腎血流下降的機理一般認為主要是由于腎上腺髓質(zhì)分泌兒茶酚胺，腎臟交感神經(jīng)興奮性增強，引起腎血管收縮。近年來有研究指出運動可以增加腎組織中的腎素血管緊張素活性，引起腎血管收縮，造成腎血流量下降。

腎素是腎小球旁器中近球細胞合成和分泌的一種糖蛋白。它能使血漿中來自肝臟的血管緊張素原(即α2球蛋白)分解成 10肽,即血管緊張素Ⅰ,經(jīng)肺等部位時,在血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)作用下分解成8肽,即血管緊張素Ⅱ(AngⅡ),后者與其受體(ATR)結(jié)合，具有較強的縮血管作用。它通過中樞和外周機制使外周血管收縮,使動脈血壓升高。運動導(dǎo)致的腎臟血流量減少,可能與腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)有關(guān)。AngⅡ可剌激腎臟入球小動脈管壁平滑肌收縮,造成腎血流量下降，易導(dǎo)致氧化損傷。田振軍[6]的實驗也證實了過度訓(xùn)練可使血漿腎素和血管緊張素Ⅱ大幅度升高，提示腎組織發(fā)生的脂質(zhì)過氧化損傷可能與 RAS系統(tǒng)參與腎臟血流量的調(diào)節(jié)、與腎臟的血流量降低有關(guān)。

2.2.2 過度運動與自由基

研究表明，自由基是引起許多疾病和器官病理損傷的關(guān)鍵因素，是運動性蛋白尿和運動損傷產(chǎn)生的的重要基礎(chǔ)[7，8]。過度運動時，體內(nèi)血液重新分配，腎臟處于相對缺血狀態(tài)，運動后又存在一個再灌注過程，缺血再灌注形成的高氧狀態(tài)會引發(fā)自由基產(chǎn)生過多，超出了機體抗氧化酶系的清除能力，使其在生物膜上堆積，氧化不飽和脂肪酸，產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化自由基,后者能進一步引起不飽和脂肪酸的過氧化, 使腎小球基底膜和腎小管上皮細胞膜的細胞膜液態(tài)性、流動性以及通透性發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)完整性喪失，造成膜功能的障礙和生理功能的損傷，蛋白尿排出率升高。體外實驗也發(fā)現(xiàn)氧自由基可以分解基底膜的膠原成分，證實了氧自由基對濾過膜的損傷作用。

同時 腎組織中MDA升高，抗氧化酶SOD、GSH—Px下降，且尿蛋白升高的程度與抗氧化能力下降的程度相一致，間接說明運動性蛋白尿的增加可能部分是由于氧自由基損傷的后果[9，10]。郭林等[11]對大鼠力竭運動前后腎臟組織LPO、SOD活性和GSH-Px活性變化及尿液中R-GT、NAG排出率的研究發(fā)現(xiàn)，大鼠腎組織LPO水平顯著升高，SOD活性略有上升，GSH-Px出現(xiàn)明顯下降。尿液中R-GT、NAG的含量都顯著增加，并且LPO水平升高與R-GT、NAG含量增加有顯著相關(guān)性。揭示了過度運動對腎臟組織自由基代謝和腎小管結(jié)構(gòu)的影響。

2.2.3 過度運動與生化指標的改變

血漿尿酸(PTr)、血漿尿素氮(BNU) 、肌酐（Cr）的含量，長期以來是衡量腎臟功能的重要指標。

尿素氮是蛋白質(zhì)代謝的終產(chǎn)物，是體內(nèi)主要的非蛋白氮，占血液中非蛋白氮總量的 1/3～2/3。它在肝臟由鳥氨酸循環(huán)合成，經(jīng)腎小球濾過后排出體外。當腎功能受損時，腎上球濾過率減少，尿素的清除率減低，致使這些含氮的產(chǎn)物在體內(nèi)蓄積而潴留，血中非蛋白含量增高，尿素排出量減少，血中尿素增加。是腎功能檢查的一項敏感的指標。

肌酐是肌酸和磷酸肌酸的代謝終產(chǎn)物，24h排出量恒定,不被腎小管重吸收，幾乎全部由腎臟排出。尿酸是體內(nèi)嘌呤核苷酸氧化分解的代謝終產(chǎn)物。.正常情況下，體內(nèi)的尿酸的生成和排泄處于動態(tài)平衡狀態(tài)。當腎功能受損或大強度運動的情況下，體內(nèi)產(chǎn)生過多來不及排泄或者尿酸排泄障礙，致使血清含量升高。

田振軍[6]的實驗結(jié)果表明，一般訓(xùn)練時,，BUN、PTr和Cr明顯增加；過度訓(xùn)練可導(dǎo)致BUN、PTr和Cr大幅度升高。說明過度運動時，體內(nèi)組織分解代謝加快，蛋白質(zhì)及氨基酸的分解代謝加強，腎功能受損。

3 運動性蛋白尿

運動性蛋白尿，自從由德國學者Vonleube提出以來，已有100多年的研究歷史了。尿蛋白的產(chǎn)生主要是因為腎小球功能障礙，通透性增加，引起蛋白質(zhì)濾出以及腎小管重吸收受阻等原因而引起。研究發(fā)現(xiàn)，蛋白尿的產(chǎn)生與運動強度、運動項目、年齡、外界環(huán)境及運動員的自身狀況密不可分。其中運動強度對尿蛋白的排出量影響最大。在同一運動負荷時，隨著運動強度的增加，尿蛋白出現(xiàn)的陽性率和排泄量也隨之增加。。

蛋白尿是腎功能不全的早期表現(xiàn)，長期蛋白尿可引起腎小球硬化，直接導(dǎo)致腎小管間質(zhì)損傷，它可作為獨立的致病因子存在。近年來，隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展，有助于人們從分子水平對蛋白尿產(chǎn)生的產(chǎn)生機制進行了深層次的研究。

4 蛋白尿產(chǎn)生的機制

腎小球是產(chǎn)生原尿的器官，其濾過屏障對蛋白尿的產(chǎn)生至關(guān)重要。在正常的情況下，低分子量及帶正電荷的物質(zhì)較易通過濾過屏障，而大分子和帶負電荷的物質(zhì)，特別是大部分的血漿蛋白基本上不能濾過，這就是腎小球的選擇通透性。腎小球濾過屏障結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為毛細血管內(nèi)皮細胞、腎小球基底膜(Glomerular base-ment memberane, GBM)以及位于外側(cè)足細胞(Podocyte)與足突之間的裂孔隔膜(Slit dia-phragm，SD)。1974年Rodwald和Karnovsky利用蛋白追蹤技術(shù)顯示，腎小球濾過膜中限制血漿蛋白通過的主要部位為基底膜和臟層上皮細胞處，其中足細胞的足突間裂孔隔膜（slit diaphragm，SD）的作用尤為關(guān)鍵，是大分子蛋白濾過的最后一道屏障。

足細胞(Podocyte)是附著在GBM外側(cè)高度分化的細胞，由胞體、初級突起和稱之為足突的二級突起組成。足細胞足突通過緊鄰腎小球基底膜的裂孔隔膜相互連接，相鄰的足突之間有直徑為30～40nm的裂孔。裂孔隔膜(slit diaphragm SD)則是連接足細胞相鄰足突的蛋白復(fù)合體, 是一種比白蛋白還小的多孔超濾膜，允許水和小分子溶劑自由通過，但大分子的血漿蛋白不能通過。裂孔隔膜的完整性是決定腎小球濾過屏障通透性的關(guān)鍵，而裂孔隔膜上的裂孔膜蛋白與蛋白尿的發(fā)生密切相關(guān)[12]。

近年來，這一觀點得到了越來越多的認可和研究，并相繼有多個足細胞相關(guān)分子（Podocyte associated molecules）被發(fā)現(xiàn)參與了蛋白尿的形成。

4.1 Nephrin與蛋白尿

Nephrin是1998年Kestila等[13]最早通過原位雜交發(fā)現(xiàn)的特異表達在腎臟的一種跨膜蛋白，屬免疫球蛋白超家族成員。研究證明 Nephrin是足突間鉸鏈狀多孔結(jié)構(gòu)主要成分，缺乏Nephrin可導(dǎo)致裂孔膜的完全喪失。在實驗性腎損害模型，包括氨基核苷嘌呤霉素腎病和氯化汞腎病、糖尿病腎病、大鼠腎大部切除等模型中，已有蛋白尿的產(chǎn)生和Nephrin表達缺乏之間的關(guān)系的報道。人類某些獲得性蛋白尿性腎臟疾病也存在Nephrin表達異常[14]；動物實驗和人類研究發(fā)現(xiàn)藥物干預(yù)緩解蛋白尿的同時，Nephrin的表達恢復(fù)了正常[15]。

4.2 Podocin與蛋白尿

Podocin是SD結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)分子，是一種在腎小球足細胞特異表達的跨膜蛋白，具有離子通道和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能，在足細胞形態(tài)形成和足突裂孔隔膜的結(jié)構(gòu)組織與功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。Podocin表達異常間接影響SD結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大量蛋白尿[16]。我國學者發(fā)現(xiàn)腎病綜合征患兒出現(xiàn)大量蛋白尿時，腎組織中Podocin表達量明顯減少且分布異常[17]。牛霞[18]用免疫膠體金電鏡檢測腎損傷大鼠腎小球蛋白podocin的表達和足細胞形態(tài)及對蛋白尿的影響，證實蛋白尿的發(fā)生與腎小球足細胞裂隙膜蛋白 podocin的減少或缺失有關(guān)，提示人類獲得性腎病變化特征與動物模型基本一致。

4.3 CD2AP（CD2-associated protein）也是近年來研究發(fā)現(xiàn)的重要的足細胞分子，是參與SD與細胞骨架間聯(lián)系的接頭蛋白。CD2AP不但能與Nephrin的胞內(nèi)功能域相互作用，而且可和肌動蛋白(Actin)相互結(jié)合，可能起到將 Nephrin錨定在Actin細胞骨架上的作用。并在蛋白尿的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，是維持腎小球濾過屏障生理完整性的重要成分之一。敲除CD2AP的小鼠可以在出生后1-2周出現(xiàn)蛋白尿，6-7周死于腎衰竭[19]。趙非[20]用免疫組化技術(shù)觀察CD2AP在不同時間點腎病模型大鼠腎小球中的表達和分布變化，發(fā)現(xiàn)腎小球足細胞CD2AP表達量的變化與腎病模型大鼠24 h尿蛋白定量的變化存在著負相關(guān)，說明CD2AP在足細胞中表達量的改變可能是腎小球濾過屏障功能異常的病理生理基礎(chǔ)。

由此可見，足細胞相關(guān)分子在蛋白尿的產(chǎn)生和發(fā)展過程中有著不可忽視的作用。為我們研究過度運動與腎臟損傷的分子機制提供了新的思路和線索。

5 結(jié)論

腎為臟腑陰陽之根，“先天之本”，諸臟之陽全賴腎陽以煦之，諸臟之陰全賴腎陰以濡之，故各臟腑的盛衰都有賴于腎的健旺。腎臟是人體重要的排泄和分泌器官，對機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定起著重要的作用。過度運動所引起氧自由基的大量產(chǎn)生和腎小體超微結(jié)構(gòu)的改變，是蛋白尿形成的組織基礎(chǔ)；長期的、持續(xù)性的蛋白尿會造成慢性腎病的進展，進而發(fā)展成為腎實質(zhì)的慢性纖維化，加重腎臟的損傷。過度運動可以引起腎臟損傷已是不爭的事實。因此，認識與運動性蛋白尿發(fā)生有關(guān)的足細胞蛋白分子，從分子水平深入研究探索其發(fā)生機制，對于我們認識蛋白尿發(fā)生的疾病病因，認識過度運動對腎臟的危害，避免過度運動的慢性損傷，保護腎臟，科學合理的安排運動時間和強度具有重要的現(xiàn)實意義。

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