Sci Adv｜吴俊男团队构建足细胞病分子图谱，揭示足细胞骨架损伤新机制

肾脏疾病是全球重要公共卫生负担，其中慢性肾脏病患者数量持续增加。肾小球滤过屏障的完整性，是维持正常肾功能的基础；而足细胞作为这一屏障的关键组成部分，承担着防止蛋白质异常漏出的重要功能。一旦足细胞受损，其足突结构会发生融合、消失甚至脱落，肾小球滤过屏障随之被破坏，临床上表现为蛋白尿、肾病综合征，并可能进一步进展为慢性肾脏病甚至终末期肾病。与其他肾脏细胞相比，足细胞再生能力有限，因此，如何理解足细胞损伤机制并寻找有效保护策略，一直是肾脏病研究中的重要问题。

以足细胞损伤为核心病理事件的疾病被称为足细胞病（podocytopathies，PCPs），包括微小病变病、局灶节段性肾小球硬化等经典类型，也包括膜性肾病、糖尿病肾病和肥胖相关性肾病等伴随明显足细胞损害的疾病。然而，足细胞病的发病机制复杂，涉及遗传、免疫、代谢和局部微环境等多重因素。加之足细胞数量少、结构特殊、研究资源相对有限，目前针对足细胞病的系统性单细胞和空间组学图谱仍然缺乏。

近日，浙江大学医学院附属邵逸夫医院吴俊男团队在Science Advances发表题为Single-cell and high-resolution spatial profiling of podocytopathies reveals core mechanisms of podocyte injury的研究论文。卿剑波博士和赵怡婷硕士为该论文第一作者。该研究构建了首个聚焦足细胞病的单核转录组和高分辨率空间转录组(10x Visium HD)数据库PodoAtlas (https://podoatlas.dftianyi.com)，系统描绘了足细胞病中的细胞状态、空间微环境和关键损伤通路，并发现PDE4DIP是维持足细胞骨架稳定的重要分子。

为解析不同足细胞病中足细胞损伤的共同规律，研究团队整合了五类代表性足细胞病患者样本，包括微小病变病、局灶节段性肾小球硬化、膜性肾病、糖尿病肾病和肥胖相关性肾病，并结合小鼠疾病模型开展跨物种分析。通过单核RNA测序，研究发现足细胞并不是简单分为“正常”和“受损”两种状态，而是存在连续变化的损伤轨迹。

在这一轨迹中，健康足细胞逐渐丢失经典足细胞标志物，并出现两类损伤相关状态。研究团队将其定义为ePOD和tPOD。拟时序分析提示，健康足细胞位于损伤轨迹的起点，而tPOD更接近终末损伤状态。更重要的是，tPOD比例升高与尿白蛋白肌酐比值、血清肌酐等肾损伤指标相关，提示这种足细胞状态变化可能反映疾病进展程度。

除了足细胞自身变化，研究团队还利用高分辨率空间转录组描绘了足细胞周围的局部微环境。结果显示，在足细胞病组织中，受损近端肾小管细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和T细胞在足细胞周围明显增加。这些细胞越多，患者肾功能下降速度越快。细胞通讯分析进一步提示，足细胞可能通过APP-CD74、SELL-PODXL等配体-受体互作与周围免疫细胞和损伤细胞发生联系，从而形成推动疾病进展的局部微环境。

在寻找关键调控分子时，研究团队发现PDE4DIP在足细胞损伤中持续下调。PDE4DIP主要表达于足细胞，并与WT1、NPHS1、NPHS2等足细胞核心基因处于同一共表达网络。多种足细胞病患者样本和小鼠模型均显示，PDE4DIP表达降低与肾功能下降、肾小球硬化和疾病进展密切相关。公共队列分析也提示，PDE4DIP表达较低的患者更容易进展至终末期肾病。

机制研究显示，PDE4DIP是维持足细胞细胞骨架稳定的关键分子。足细胞损伤刺激会降低PDE4DIP表达，进而削弱其与AKAP9共同维持的信号支架功能，导致RAS-ERK和AKT通路活性下降，最终造成肌动蛋白骨架紊乱和足突结构破坏。相反，恢复PDE4DIP表达可以缓解损伤刺激导致的骨架异常。

研究还发现，PDE4DIP受到足细胞关键转录因子WT1调控。缺氧可降低WT1对PDE4DIP启动子区域的调控能力，从而导致PDE4DIP表达下降。由此，研究提出了一条新的足细胞损伤机制链：缺氧环境削弱WT1活性，导致PDE4DIP下调，进而破坏AKAP9-RAS-ERK/AKT信号和细胞骨架稳定性，最终引起足细胞损伤和蛋白尿。

为了验证PDE4DIP在体内的功能，研究团队构建了足细胞特异性Pde4dip敲除小鼠。结果显示，即使没有额外药物或疾病刺激，仅缺失足细胞中的Pde4dip，小鼠也会随着年龄增长逐渐出现蛋白尿、肾功能下降、局灶节段性肾小球硬化和足突广泛融合。这进一步证明，PDE4DIP对维持足细胞结构和肾小球滤过功能具有不可替代的作用。

综上所述，该研究通过单核RNA测序和高分辨率空间转录组技术，构建了足细胞病领域重要的多组学资源PodoAtlas，系统揭示了足细胞损伤状态、空间微环境变化和疾病进展之间的关系。更重要的是，研究发现PDE4DIP是保护足细胞骨架稳定的新分子。这一发现不仅为理解足细胞病发病机制提供了新的视角，也为未来开发足细胞保护性治疗策略和预后评估工具提供了潜在靶点。

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adw9707

制版人： 十一

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