摘要：怀孕，是生命繁衍的奇迹，也是女性身体经历的一场极限挑战。在这场挑战中，一个常常被忽视的器官，肾脏，正默默承受着巨大的负荷。你是否想过，为什么有些女性能够安然度过孕期，而另一些却会遭遇先兆子痫 (preeclampsia)这种凶险的妊娠并发症？为什么在慢性肾病

引言

怀孕，是生命繁衍的奇迹，也是女性身体经历的一场极限挑战。在这场挑战中，一个常常被忽视的器官，肾脏，正默默承受着巨大的负荷。你是否想过，为什么有些女性能够安然度过孕期，而另一些却会遭遇先兆子痫 (preeclampsia)这种凶险的妊娠并发症？为什么在慢性肾病 (Chronic Kidney Disease, CKD)的漫长战役中，性别似乎扮演着某种神秘角色？这些看似孤立的问题，背后可能隐藏着一个共同的生物学秘密。

9月4日，《Science》的研究报道“Estrogen-regulated renal progenitors determine pregnancy adaptation and preeclampsia”，为我们揭开了一个关于性别、激素、肾脏再生与母婴健康的深刻联系。

在医学领域，我们早已注意到一个现象：慢性肾病 (CKD) 的进展表现出显著的性别二态性 (sexual dimorphism)。总体而言，男性似乎更容易走向肾衰竭的终点。而女性的“保护光环”似乎在更年期后逐渐褪色，她们在绝经或卵巢切除后，患上 CKD 和心血管疾病的风险随之增高。这一切都将线索指向了在女性一生中周期性波动的物质，雌性激素。

肾脏的核心功能是过滤血液，形成尿液。这个精密的“过滤器”由数百万个肾单位组成，而其中的关键结构是肾小球 (glomerulus)。在肾小球中，有一群高度特化的细胞，名为足细胞 (podocytes)，它们像八爪鱼一样伸出无数精细的足突，相互交错，构成了血液滤过的最后一道物理屏障。足细胞一旦受损或脱落，这道屏障就会出现漏洞，导致蛋白尿，并最终引发肾小球硬化和肾功能衰竭。更棘手的是，成年人的肾脏被认为再生能力极为有限，损失一个足细胞，就如同失去一名无法替代的边防战士。

然而，近年来研究发现，肾脏中潜伏着一支“维修预备队”——肾脏祖细胞 (Renal Progenitor Cells, RPCs)。这些细胞在特定条件下有能力分化成新的足细胞，补充战损。那么，男女在肾脏健康上的差异，是否源于这支“维修预备队”的规模或战斗力不同呢？

实验结果初步揭示了惊人的性别差异。在发育初期的第20天，雄性和雌性小鼠肾小球中的RPCs数量并无二致。然而，青春期的“分水岭”悄然出现。从第30天开始，雌性小鼠肾小球内的RPCs数量显著多于雄性。随着时间推移，这种差异愈发明显。

更有趣的是这些细胞的去向。在雄性小鼠体内，RPCs倾向于沿着肾小囊壁进行克隆增殖，形成较长的细胞链，并且绝大多数最终分化为肾小管上皮细胞，并未直接参与到核心的过滤单位修复中。而在雌性小-鼠体内，一番截然不同的景象上演了：RPCs不仅增殖，还大量地从肾小囊壁“迁徙”至肾小球核心的毛细血管襻上，并在这里转变为表达足细胞标志性蛋白（如突触足蛋白 (synaptopodin)和肾脏蛋白 (nephrin)）的成熟足细胞。

数据提供了有力的支撑：在雌性小鼠中，高达 11.6%的肾小球都观察到了这种RPCs向足细胞的转化，而在雄性小鼠中，这个比例仅为1.1%。这种持续的“补充兵源”带来了显著的长期效应。到了第120天，雌性小鼠不仅拥有更多的足细胞，其足细胞密度（根据肾小球大小校正后）也显著高于雄性。

这幅画面清晰地告诉我们：从青春期开始，在性激素的影响下，雌性的肾脏就已悄悄建立起一套更强大的自我维护和修复系统。她们的“维修预备队”不仅数量更庞大，而且行动更高效，随时准备补充“边防战士”，从而在整个育龄期为肾脏的健康提供了坚实的保障。

既然RPCs的性别差异在青春期后才显现，那么幕后推手几乎可以锁定为性激素。为了验证这一猜想，研究人员将战场从活体动物转移到了体外培养皿中，直接对人类的肾脏祖细胞 (human RPCs, hRPCs) 进行研究。

他们分别用雌激素 (17β-estradiol, 17βE)、孕酮 (progesterone, PG)和睾酮 (testosterone, TS)处理这些hRPCs。结果非常明确：雌激素和孕酮（效果稍弱）能够显著促进hRPCs的增殖，而睾酮则毫无影响。这还不是全部，雌激素和孕酮不仅让RPCs“增兵”，还为它们指明了方向——分化为足细胞。经过这两种激素处理后，hRPCs中足细胞关键基因肾脏蛋白 (NPHS1) 的信使RNA (mRNA) 和蛋白水平均显著上调。

研究人员进一步探究了激素的有效浓度范围，这个细节让研究更贴近生理现实。他们发现，雌激素在10至100 nM的浓度下即可发挥作用，这个范围恰好与女性在排卵期和怀孕期间体内的雌激素水平相吻合。而孕酮则需要在更高的浓度下才能起效，这与妊娠晚期的生理状态一致。

那么，雌激素是通过哪个“接收器”来发号施令的呢？通过使用不同雌激素受体的特异性激动剂，研究人员确认，雌激素对hRPCs的增殖和分化效应，主要由雌激素受体α (Estrogen Receptor α, ERα)所介导。

体外实验的成功，让研究人员信心倍增，他们决定回到小鼠模型中，进行最终的因果关系验证。他们构建了一种特殊的基因工程小鼠：在标记RPCs的同时，特异性地敲除这些细胞中的ERα基因（F-ERαKO小鼠）。这样一来，这些雌性小鼠的其他组织器官功能完全正常，但她们的肾脏“维修预备队”却无法接收到雌激素的信号。

这个模型的实验结果堪称关键。在为期120天的成年生活中，野生型雌性小鼠 (F-WT) 体内 11.2%的肾小球都出现了由RPCs分化而来的新足细胞，而在雄性小鼠中，这一比例仅为可以忽略不计的1.9%。然而，在F-ERαKO雌性小鼠体内，这个比例骤降至与雄性小鼠无异的水平。这无疑证实了，雌激素正是通过作用于RPCs上的ERα，赋予了雌性肾脏强大的再生潜能。

失去这种再生潜能的后果是立竿见影的。F-ERαKO小鼠表现出微量白蛋白尿和更高的血压，这些都是肾脏损伤的早期迹象，使她们的生理指标更接近于雄性小鼠。至此，一条清晰的分子通路被完整地描绘出来：

雌激素 → RPCs上的ERα → 促进RPCs增殖与分化为足细胞 → 维持足细胞数量与密度 → 保护肾脏功能

雌性在育龄期的肾脏健康优势，其生物学基础正在于此。

如果说育龄期雌性的肾脏是在进行常态化的“保养维护”，那么怀孕则是一场突如-其来的极限“压力测试”。为了满足母体与胎儿日益增长的代谢需求，孕期女性的肾小球滤过率 (Glomerular Filtration Rate, GFR)会惊人地增加40%到50%。这意味着在短短几个月内，流经肾脏并被过滤的血量急剧攀升。

这巨大的额外负荷，对足细胞这道滤过屏障构成了严峻的考验。肾脏是如何应对的？研究人员推测，面对这场可预见的“流量洪峰”，雌性的肾脏会主动出击，提前动员RPCs这支“维修预备队”来加固防线。

他们让野生型 (P-WT) 和ERα敲除型 (P-ERαKO) 的雌鼠怀孕，并追踪其RPCs的动态变化。在怀孕的野生型小鼠体内，研究人员观察到了壮观的景象：RPCs沿着肾小囊壁进行了大规模的克隆性增殖，并如潮水般涌入肾小球内部，转化为新的足细胞。这一现象在未怀孕的同龄小鼠中完全看不到。这表明，雌性的肾脏为了适应怀孕，正在进行一场主动的、积极的结构性重塑。

然而，在那些RPCs无法响应雌激素信号的P-ERαKO小鼠中，这场至关重要的结构重塑失败了。它们的RPCs增殖和迁移能力大打折扣。数据显示，在分娩时，P-WT小鼠有 18.9%的肾小球中检测到了新生成的足细胞，而在P-ERαKO小鼠中，这一比例锐减至7.7%。

无法有效加固“滤过屏障”的后果是灾难性的。正常怀孕的小鼠，其血压在孕期应有生理性的下降。但P-ERαKO小鼠不仅没有出现血压下降，反而一路飙升，并伴随着进行性的蛋白尿。高血压和蛋白尿——这正是人类先兆子痫的核心临床表现。

全新致病模型：

至少在部分病例中，先兆子痫并非源于胎盘的初始缺陷，而是母体肾脏自身的适应性衰竭。

当肾脏的RPCs系统功能不全，无法在雌激素的驱动下产生足够的新足细胞来应对孕期超负荷的过滤需求时，“滤过屏障”就会崩溃，从而引发一系列类似先兆子痫的病理生理改变。这就像一座大桥，在交通流量预期将激增50%之前，如果工程队（RPCs）因为指挥系统（ERα）失灵而无法及时加固桥墩（足细胞），那么大桥的垮塌将是必然的结局。

这项研究的深刻之处不止于此，它进一步揭示了这种由RPCs功能障碍引发的“肾源性”先兆子痫，其影响将如涟漪般扩散，不仅危害母体，更会波及下一代的终生健康。

研究人员将他们的P-ERαKO模型与一种经典的、由药物L-NAME诱导的“内皮细胞功能障碍型”先兆子痫模型进行了对比。在L-NAME模型中，小鼠的血压和蛋白尿在分娩后能恢复正常。然而，P-ERαKO母亲的症状却在产后持续存在，她们表现出持续性的高血压、蛋白尿、肾小球硬化和血栓性微血管病，换言之，她们患上了慢性肾病 (CKD)。这提示我们，先兆子痫可能存在不同的亚型，一种是可逆的内皮系统问题，另一种则是源于肾脏结构损伤的、可能导致永久性后遗症的类型。

对胎盘和子代的影响同样令人警醒。与正常孕鼠相比，P-ERαKO小鼠的胎盘更小、纤维化更严重，并且会产生更多的sFlt-1，这是一种已知的、与先兆子痫发病密切相关的血管抑制因子。这些病变的胎盘直接导致了更小的窝仔数，而出生的幼崽也普遍存在体型偏小、肾脏重量不足的问题。

而对子代最深远的影响，藏在它们的肾脏结构中。通过先进的深度学习辅助3D成像技术，研究人员能够精确计算新生幼鼠肾脏中的肾单位数量。他们发现，由ERαKO母亲所生的后代，其天生的肾单位数量显著少于由健康母亲所生的后代。

“先天肾单位不足”并非一个小问题。它意味着这些孩子从生命起点开始，其肾脏的“储备功能”就打了折扣。这种先天性的脆弱，使其在未来的人生中更容易受到各种损伤因素的挑战。研究的长期追踪数据证实了这一点：P-ERαKO母亲的后代在成年后自发地出现了高血压。不仅如此，当研究人员用一种肾毒性药物（阿霉素）对这些成年后代进行攻击时，相比于健康母亲的后代，它们表现出远为严重的蛋白尿、更差的肾功能和更显著的肾脏组织损伤。并且，这种代际遗传的易感性在雄性后代中表现得尤为突出。

疾病的代际循环链条：

母亲RPCs功能缺陷 → 无法适应妊娠 → 发生“肾源性”先兆子痫 → 影响胎盘功能 → 子代宫内发育受限，天生肾单位数量减少 → 子代成年后患高血压和CKD的风险剧增。

母亲在孕期未能成功完成的肾脏适应，最终以一种“健康负债”的形式，传递给了她的孩子。

这项在小鼠模型中得出的结论，是否能在人类身上找到印证？研究人员通过分析人类肾脏活检样本，给出了肯定的答案。他们发现，与绝经后女性和任何年龄段的男性相比，处于育龄期的年轻女性肾脏中拥有更多的RPCs（以CD133+细胞为标志）和足细胞（以WT1+细胞为标志）。此外，他们成功地从孕妇的尿液中培养出了RPCs，但在非孕健康女性的尿液中却无法做到，这有力地表明，人类的RPCs在怀孕期间同样处于被激活的状态。

在分子机制层面，该研究也通过单细胞RNA测序技术为我们提供了新的线索。无论是在小鼠还是人类中，雌性的RPCs都表现出更高的核糖体和泛素-蛋白酶体系统活性。这暗示着它们的蛋白质合成与降解机器处于“高度戒备”状态，随时准备快速响应增殖和分化的信号。一个有趣的发现是，抑制蛋白酶体反而能促进RPCs向足细胞分化。这表明蛋白酶体系统可能扮演着一个“刹车”的角色，防止RPCs过早分化，而雌激素的作用之一，或许就是巧妙地“松开”这个刹车。

这项研究为我们打开了思考肾脏疾病、性别差异与妊娠并发症的全新视角，也留下了一系列引人深思的问题。我们能否通过评估女性RPCs的功能或数量，来筛查先兆子痫的高危人群？既然先兆子痫可能存在“肾源性”和“内皮源性”等不同亚型，这是否意味着我们需要对患者进行更精准的分型，并采取截然不同的产后随访和干预策略？未来是否可能开发出靶向RPCs的疗法，用于保护高危孕妇的肾脏，甚至治疗某些类型的慢性肾病？

从进化角度看，这项研究或许揭示了一段壮丽的生理适应史。为了应对怀孕这一巨大的生理挑战，雌性哺乳动物的肾脏在漫长的演化过程中，被迫“训练”出一套由雌激素精密调控的、高效的再生与重塑机制。这套机制在大多数情况下是雌性的“福音”，是她们顺利完成生命繁衍使命的通行证。然而，一旦这套机制因遗传或后天因素失灵，曾经的保护伞就会变成一把“达摩克利斯之剑”，不仅引发凶险的先兆子痫，更可能开启一个跨越代际的慢性病“魔咒”。

科学的魅力，正在于此，它让我们得以窥见生命在最微观层面上的巧妙“设计”，以及这些“设计”在宏观的健康与疾病中所激起的层层涟漪。

参考文献

Conte C, Angelotti ML, Mazzinghi B, Melica ME, Antonelli G, Carangelo G, Landini S, Raglianti V, Ravaglia F, Cirillo L, Fantini C, Dafichi T, Klaus M, Lucenteforte E, Molli A, De Chiara L, Peired AJ, Lazzeri E, Anders HJ, Lasagni L, Romagnani P. Estrogen-regulated renal progenitors determine pregnancy adaptation and preeclampsia. Science. 2025 Sep 4;389(6764):1016-1023. doi: 10.1126/science.adp4629. Epub 2025 Sep 4. PMID: 40906846.

声明：本文仅用于分享，不代表平台立场，如涉及版权等问题，请尽快联系我们，我们第一时间更正，谢谢！

来源：生物探索一点号1