足細胞

足細胞
緑色で示されている足細胞は、腎小体のボーマン嚢の内側に並び、腎臓の濾過過程の主要な部分として毛細血管を包み込んでいる。
詳細
前駆中間中胚葉
位置腎臓のボーマン嚢
識別子
ラテンポドサイトス
メッシュD050199
FMA70967
微細解剖学の解剖学用語

ポドサイトは、腎臓のボーマン嚢内にある細胞で、糸球体の毛細血管を包み込んでいます。ポドサイトはボーマン嚢の上皮層を構成しており、この第3層で血液の濾過が行われます。[ 1 ]ボーマン嚢は血液を濾過し、タンパク質などの大きな分子を保持しながら、水、塩分、糖分などの小さな分子を尿の形成の第一歩として濾過します。様々な内臓に上皮層がありますが、内臓上皮細胞という名称は通常、嚢の内臓層に存在する特殊な上皮細胞であるポドサイトを指します。

足細胞には小柱と呼ばれる長い一次突起があり、これが小柄または足突起（このことから細胞はpodo- + -cyteと名付けられている）と呼ばれる二次突起を形成している。 [ 2 ]小柄は毛細血管に巻き付いて、その間にスリットを残す。血液はこれらのスリットで濾過され、それぞれは濾過スリット、スリット隔膜、またはスリット孔と呼ばれる。[ 3 ]小柄が毛細血管に巻き付いて機能するためには、いくつかのタンパク質が必要である。乳児がネフリンやCD2APなどのこれらのタンパク質に特定の欠陥を持って生まれると、腎臓が機能しない。これらのタンパク質には変異があり、いくつかの変異は将来腎不全になりやすい原因となることがある。ネフリンはスリット隔膜を形成するジッパーのようなタンパク質で、ジッパーの歯の間の空間は糖と水は通せるほど大きいが、タンパク質は通せないほど小さい。ネフリンの欠陥は先天性腎不全の原因である。 CD2APは足細胞の細胞骨格を制御し、スリット膜を安定化させる。[ 4 ] [ 5 ]

構造

ボーマン嚢と足細胞に包まれた糸球体毛細血管の図

ポドサイトは複雑な構造をしている。細胞体には主突起（一次突起）が伸びており、これがポドサイトの足突起（小柄）として二次突起を形成する。[ 6 ]一次突起は微小管と中間径フィラメントによって保持されている。足突起はアクチンを基盤とした細胞骨格を持つ。[ 6 ]ポドサイトは腎臓のネフロンのボーマン嚢の内層に見られる。足突起（小柄）は糸球体毛細血管に巻き付いて濾過スリットを形成する。[ 7 ]小柄は細胞の表面積を増加させ、効率的な限外濾過を可能にする。[ 8 ]

5000倍の電子顕微鏡写真で、糸球体毛細血管の周囲に多数の濾過スリットを形成するために互いに嵌合する足細胞の小柄。

足細胞は基底膜を分泌し維持する。[ 3 ]

有足細胞の基底外側領域に沿って多数の被覆小胞と被覆小窩があり、これは小胞輸送率が高いことを示しています。

有足細胞はよく発達した小胞体と大きなゴルジ体を有しており、タンパク質合成と翻訳後修飾の能力が高いことを示しています。

また、これらの細胞には多数の多小胞体やその他のリソソーム成分が見られ、エンドサイトーシス活性が高いことを示す証拠も増えています。

エネルギー需要

足細胞は糸球体濾過過程において大きな機械的ストレスを受けるため、足突起の構造的完全性を維持するためにかなりのエネルギーを必要とする。[ 9 ]

糸球体毛細血管圧の動的変化は、ポドサイトの足突起に引張力と伸張力の両方を及ぼし、細胞骨格に機械的ひずみを引き起こす可能性がある。同時に、糸球体限外濾過液の動きによって流体せん断応力が生じ、足突起の表面に接線方向の力が生じる。[ 10 ]

複雑な足突起構造を維持するために、足細胞はその構造と細胞骨格組織を維持し、上昇した糸球体毛細血管圧に対抗し、毛細血管壁を安定させるために、かなりのATP消費を必要とする。[ 10 ]

関数

腎臓における濾過バリア（血液-尿）の模式図。A . 糸球体の内皮細胞；1. 孔（窓）。B . 糸球体基底膜：1. 内層 2. 緻密層 3. 外層C. 足細胞：1. 酵素および構造タンパク質2. 濾過スリット3. 横隔膜

足細胞には小柱と呼ばれる一次突起があり、糸球体毛細血管を包み込んでいます。[ 2 ]小柱には、さらに小柄または足突起と呼ばれる二次突起があります。 [ 2 ]小柄は互いに噛み合って、濾過スリットと呼ばれる細い隙間を作り出します。[ 3 ]スリットは、ネフリン、ポドカリキシン、P-カドヘリンなどの多くの細胞表面タンパク質で構成されるスリット膜で覆われており、血清アルブミンやガンマグロブリンなどの大きな高分子の通過を制限し、血流中にとどまるようにします。[ 11 ]スリット膜が正しく機能するために必要なタンパク質には、ネフリン、[ 12 ] NEPH1、NEPH2、[ 13 ]ポドシン、CD2AP、[ 14 ] FAT1などがあります。[ 15 ]

有足細胞とスリット横隔膜のタンパク質組成。

水、ブドウ糖、イオン塩などの小さな分子は、濾過スリットを通過して尿細管液中に限外濾過液を形成し、これがネフロンによってさらに処理されて尿が生成されます。

ポドサイトは糸球体濾過率（GFR）の調節にも関与しています。ポドサイトが収縮すると、濾過スリットが閉じます。これにより、濾過に利用可能な表面積が減少し、GFRが低下します。

臨床的意義

足細胞損傷の形態学的パターン。[ 16 ]

足細胞の足突起の喪失（すなわち、足細胞の消失）は微小変化病の特徴であり、そのため足突起病と呼ばれることもある。[ 17 ]

濾過スリットの破壊や足細胞の破壊により、大量のタンパク質が血液から失われる 重度のタンパク尿を引き起こす可能性があります。

その一例が、先天性疾患であるフィンランド型ネフローゼです。この疾患は新生児期のタンパク尿を特徴とし、末期腎不全に至ります。この疾患は、ネフリン遺伝子の変異によって引き起こされることが判明しています。

2002年、ブリストル大学のモイン・サリーム教授は、初の条件付き不死化ヒト足細胞株を作製した。[ 18 ]これは、足細胞を研究室で増殖させ、研究することができることを意味した。それ以来、多くの発見がなされてきた。ネフローゼ症候群は、糸球体濾過バリアの破壊があると発症する。足細胞は濾過バリアの一層を形成する。遺伝子変異は足細胞の機能不全を引き起こし、濾過バリアが尿中タンパク質の損失を抑制できなくなる可能性がある。現在、遺伝性ネフローゼ症候群で役割を果たすことが知られている遺伝子は53個ある。[ 19 ]特発性ネフローゼ症候群では、遺伝子変異は知られていない。これまで知られていなかった循環透過性因子によって引き起こされると考えられている。[ 20 ]最近の証拠は、この因子がT細胞またはB細胞によって放出される可能性があることを示唆している。[ 21 ] [ 22 ]ネフローゼ症候群患者の血漿をポドサイト細胞株に処理することで、ポドサイトが循環因子に対して示す特異的な反応を理解できる。循環因子がPAR-1受容体を介してポドサイトへシグナル伝達している可能性を示す証拠が増えている。[ 23 ]

尿中の足細胞の存在は、子癇前症の早期診断マーカーとして提案されている。[ 24 ]

参照

参考文献

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