補體在兒童免疫中的新認識范文

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《臨床兒科雜志》2015年第六期

1補體系統及其活化調節

1.1補體調節因子近一半的補體相關蛋白具有調節作用，補體調節因子可與不同補體成分相互作用，使補體的激活與抑制處于精細的平衡狀態，調節的關鍵步驟為補體活化的起始、放大及膜攻擊復合物形成。具體為：①限制補體成分的過度消耗；②補體活化后消滅入侵的微生物或處理受損的細胞時保護人體正常細胞免受補體活化產物的攻擊；③調控具有生物學活性的補體片段的生成，從而調控炎癥和免疫反應。如果補體調節蛋白功能異常則可造成補體的異常活化，補體成分過度消耗，自身正常的細胞受到補體攻擊，釋放的大量炎癥反應介質誘發免疫炎癥反應，從而造成機體損害[6]。C3是3種補體活化途徑的交匯點，C3轉化酶是補體調節的關鍵靶點之一。H因子、I因子、膜輔助蛋白(membranecofactorprotein，MCP)、CR1可抑制C3轉化酶的形成，CR1和衰變加速因子(CD55，decay-acceleratingfactor，DAF)促進已形成的C3轉化酶解離，備解素(properdin，P因子)與C3bBb結合加強其裂解C3的作用。膜反應性溶解抑制物(CD59)則可抑制MAC形成。

1.2補體成分缺陷和/或活化異常補體活化異常可分為先天遺傳性和后天獲得性。前者是由基因缺陷所致，補體缺陷的患者易發生反復嚴重的細菌感染；早期經典途徑補體成分缺陷患者，如C1、C2和C4缺陷，易發生自身免疫性疾病；而調節因子缺陷可造成補體活化過度。后天獲得性補體活化異常更為常見，其原因根據發生率依次為：①免疫復合物造成的過度活化消耗，如系統性紅斑狼瘡(SLE)；②肝臟合成減少，許多肝病晚期可出現多種補體成分減少，如酒精性肝病；③尿液丟失過多，在嚴重腎病綜合征中一些補體成分也可從尿中丟失，然而只有分子量最小的D因子才會大量丟失。

2補體與腎臟疾病

在一些病理情況下，如自身抗體和免疫復合物引起的補體活化可導致細胞組織損傷，另一方面補體調節異常導致的過度活化同樣可招募炎癥細胞造成組織損傷。在急性損傷狀態(如膜損傷、凋亡、壞死)以及碎片(脂質、蛋白、色素及結晶等)沉積時，補體系統在機體對改變的自身組織免疫應答中發揮重要作用。如補體不能發揮正常的清除作用，而是持續不斷的對其進行免疫攻擊，則易發生自身免疫性疾病。血液循環中由肝臟產生并由經典和/或MBL途徑激活的補體可介導抗HLA抗體誘發的移植腎排斥反應和自身抗體相關的腎小球腎炎(包括膜性腎病、抗腎小球基底膜病和狼瘡性腎炎)；內皮細胞和/或腎小管細胞產生的補體與腎臟缺血再灌注損傷及進行性腎臟纖維化有關。遺傳性或獲得性的補體調節蛋白缺陷導致旁路途徑級聯反應過度活化，從而引起C3腎病和補體調控異常相關的溶血尿毒綜合征。中性粒細胞相關C5a/C5aR在抗中性粒細胞胞漿抗體（ANCA）介導的腎臟血管炎中也起著一定作用。測定C3和/或C4水平可幫助一些疾病的診斷及病情活動度的監測，其中SLE為代表。一般情況下C4減低、C3正常/減低常提示經典途徑活化，多由自身抗體或免疫復合物造成，如SLE、混合性冷球蛋白血癥、膜增生性腎小球腎炎Ⅰ型和Ⅲ型、血管神經性水腫等疾病。而C3減低、C4正常多提示旁路途徑過度活化，可通過檢測B因子和AH50(旁路途徑補體活性)進一步確定，見于膜增生性腎小球腎炎Ⅱ型、C3腎小球腎炎、部分性脂質營養不良、aHUS，這些患者中常可檢測到C3腎炎因子，或者C3和調節因子(H因子、I因子和MCP)的基因突變。

2.1免疫復合物及自身抗體相關疾病沉積于腎小球上皮下和內皮下的免疫復合物可引起經典途徑或MBL途徑補體活化，導致炎癥反應、中性粒細胞和巨噬細胞募集，從而介導組織損傷。多有CH50、C4、C3以及其他經典途徑補體成分減低。如SLE、抗心磷脂抗體綜合征、干燥綜合征、混合型冷球蛋白血癥、腎小球性腎炎(包括急性鏈球菌感染后腎小球腎炎)。自身抗體與血漿或膜蛋白等局部組織結合也可激活經典途徑及MBL途徑，具體機制與免疫復合物疾病相似，但是補體血清含量多正常，這是由于其合成速度可相應增快并代償其輕度增加的分解速度。在這些組織可以檢測到C1q、C4、C3和C5-9沉積。如自身免疫性溶血、抗腎小球基底膜病、膜性腎病等。

2.1.1感染后腎小球腎炎多見于鏈球菌感染后，為引起兒童急性腎炎最常見的原因，主要發病機制為抗原抗體免疫復合物引起腎小球毛細血管免疫炎癥改變。病理多表現為增生性腎小球腎炎及C3沉積，伴或不伴免疫球蛋白沉積[7]。在病程2周內大約90%的患者有C3和CH50(總補體活性)的顯著下降，部分患者的C4、C2水平也可降低，提示經典和旁路途徑都可能存在活化[8]。C3和CH50多在發病4~8周后恢復正常。盡管大部分患者的腎炎綜合征最終可獲得完全緩解，但有部分患者會經歷反復或遷延性腎炎，甚至發展為終末期腎病。近期有研究表明，這些慢性病程患者多存在旁路途徑調節異常，如H因子或CFHR5(humancomplementfactorH-relatedprotein5)基因突變和/或C3腎炎因子[9]。

2.1.2SLE目前認為SLE發病主要是由于機體對凋亡細胞清除障礙，凋亡小體堆積，暴露大量自身抗原，誘發體內產生大量自身抗體和循環免疫復合物，并沉積于毛細血管壁、腎小球基底膜以及其他血管外組織中，激活補體，造成炎癥反應和免疫病理損傷。動物模型支持補體活化在狼瘡性腎炎中的病理作用，如H因子缺陷的MRL/lpr狼瘡小鼠死于嚴重廣泛的腎小球腎炎[10]，而阻斷C5aR可減輕腎小球炎癥[11]。SLE與補體缺陷之間有著復雜的關系，自身抗體和免疫復合物造成的補體大量激活和消耗可以造成繼發性補體缺陷，并且SLE患者體內也經常存在針對補體的自身抗體，這也可以造成補體水平的下降。然而遺傳性補體缺陷患者的SLE發病率卻高于常人[12]，其機制可能為缺乏補體相關的調理素，導致沉積于腎小球的免疫復合物清除障礙，促發了FcR-相關的炎癥反應。Gullstrand等[12]研究表明，補體介導的對凋亡細胞的調理和吞噬作用主要依賴經典途徑，MBL途徑和旁路途徑則對巨噬細胞影響不大。因此經典途徑補體C1q、C4和C2基因缺陷者易發生SLE。研究表明，在兒童時期發病的SLE患者家庭中完全性補體缺陷的發生率要遠高于那些成人時期發病的家庭[14]。SLE患者表現低水平C4有著復雜原因，可能是補體消耗或者是等位基因缺陷，這兩種原因也可以同時出現在1個患者中[15]。以下的觀察可能有助于辨別：①補體消耗經常是多種補體成分同時減少，且其減少程度與疾病活動度有關；②遺傳性補體缺陷特點是單一補體的固定性減少；③若仍不確定，可以測定補體等位基因的數量，基因分析有時可以發現C4基因缺失。

2.1.3IgA腎病是最常見的原發性腎小球腎炎，主要特點為反復發作的腎炎、系膜細胞及基質增生和含聚合體低糖基化IgA1的特異性免疫復合物沉積。C3c、C3d、C4d和C5b-9沉積可在受累的腎小球系膜區中檢測到(C1q不能被檢測到)，并且與疾病的嚴重性及預后相關。提示旁路和/或MBL途徑補體活化可能參與發病。實驗證據提示溶細胞性MAC可引起系膜細胞活化，導致系膜細胞和基質增生。

2.1.4過敏性紫癜(Henoch–Schönleinpurpura，HSP)是我國兒童最常見的系統性血管炎，以皮膚紫癜、關節腫脹、消化道黏膜出血甚至腎炎等為主要臨床癥狀。其中有30%~50%的患者有紫癜性腎炎(HSPN)，大部分人只有輕微病變，有一小部分患者表現為腎病綜合征或腎衰竭。HSPN主要是由沉積于系膜區含IgA1的免疫復合物造成。在紫癜患者的皮膚和腎小球中可以檢測到補體C3，血漿中可檢測到補體劽解產物(如C3a、C4a、C5a)[17]，B因子及備解素降低提示旁路途徑補體系統激活可能在疾病進展中起主要作用，其中系膜增生和足細胞改變均有補體參與。目前認為HSPN和IgAN的病生理相似，75%~100%的IgA腎病和過敏性紫癜患者可見到C3及備解素在腎小球系膜區的沉積[18]。HSPN與IgAN相比更常見腎小球上皮下和內皮下的IgA及C3沉積[19]，這可能是導致其臨床特點不同的原因，即HSPN的腎炎多表現為急性，而IgA腎病則更為隱匿。IgA腎病患者腎臟活檢有MBL沉積者與無MBL沉積者相比腎功能更差且尿蛋白量更多[20]，提示MBL途徑也和HSPN發病有關；病初有C4d腎小球系膜、血管襻沉積是臨床預后欠佳的危險因素之一[21]，但C4缺陷者也容易發生HSPN，這可能與IgA-免疫復合物清除障礙有關[22]。

2.1.5局灶節段性腎小球硬化(focalsegmentalglo-merulosclerosis，FSGS)其病理機制仍未完全明確，但是受累的腎小球中經常可以見到IgM和C3沉積[23]。有一些FSGS病例可見fH和C3突變[24]，在DAF缺陷小鼠的小鼠模型中可觀察到IgG相關的FSGS[25]，均支持補體調節異常在一些病例中起一定作用。

2.1.6抗腎小球基底膜病靶抗原為IV型膠原3鏈非膠原區1[3(IV)NC1]的自身抗體為該病的主要致病因素。其典型免疫病理表現為IgG和多種補體成分沿腎小球毛細血管襻(GCW)呈彌漫性線狀沉積[26]。由于MBL、C1q、fB、備解素因子和C5b-9均可在GBM檢測到，提示經典和旁路途徑均有參與。fB沉積密度和腎小球新月體形成相關，支持兩者之間的病理聯系。局部補體活化造成C3a和C5a介導的炎癥反應和MAC介導的溶細胞作用一起促進了腎病發生和細胞外基質形成。

2.1.7ANCA相關性小血管炎抗中性粒細胞胞漿抗體可引發小血管炎癥，其特點為血管和腎小球急性炎癥部位的少量免疫球蛋白及多種補體成分沉積[27]。細胞因子誘導分化的中性粒細胞表達ANCA結合靶抗原蛋白酶3和髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)，引起局部補體活化，生成C5a并參與血管損傷。阻斷補體活化可保護MPO-ANCA處理的小鼠模型免于發展為局灶壞死性腎小球腎炎[28]。在ANCA相關小血管炎患者的腎臟組織中可以檢測到Bb、C3d、C3c和C5b-9沉積，而MBL和C4d則很少被檢測到；此外在疾病進展中fB缺陷為保護性，但C4缺陷無保護作用，提示主要為旁路途徑參與致病。C5缺陷有保護性，而C6缺陷無保護性，提示C5裂解具有致病性，而非MAC形成所致。

2.1.8膜性腎病(membranousnephropathy,MN)是成人腎病綜合征的常見病理類型，其免疫熒光特點是毛細血管袢顆粒狀IgG和C3沉積。原發性膜性腎病可見MBL和低糖基化IgG的上皮下沉積，兩者結合可引起補體MBL途徑活化。有動物模型提示針對足細胞表達的磷脂酶A2受體1(PLA2R1)的自身抗體導致MAC插入足細胞，從而造成足突及裂孔隔膜的功能結構破壞，引起蛋白尿[29]。同時伴隨的細胞外基質增生引起膜性腎病特征性的腎小球基底膜增厚。MAC可在膜性腎病患者的尿中檢測到，并且被認為是進行性腎臟損傷的動態標志物。由此可推斷MBL途徑活化補體在MN中的致病作用

2.2C3轉化酶調節異常相關的腎臟疾病旁路途徑調節異常時腎臟組織更易受累的具體機制仍有待研究。目前認為可能和腎小球內皮細胞的窗孔樣解剖結構，以及基底膜相對缺乏內源性補體調節因子有關。

2.2.1C3腎小球病包括致密物沉積病(DDD)、C3腎小球腎炎、家族性III型MPGN和補體H因子相關蛋白5腎病[31]，是一類以低C3血癥和腎小球顯著C3沉積、很少/無免疫球蛋白沉積為特點的腎臟疾病，為旁路途徑活化和調節異常所致。C3腎小球病和多種因素有關：獲得性的有C3腎炎因子，為旁路途徑C3轉化酶(C3bBb)的一種IgG類自身抗體，C3Nef與C3bBb結合，可以使此酶穩定，免遭滅活，從而造成C3的過度消耗和補體旁路途徑持續活化；先天性補體和調節因子基因突變也可導致C3腎病，如H因子和I因子失活突變、C3功能獲得性突變(對H因子介導裂解作用耐受)、H因子相關蛋白基因突變均有報道[32]。

2.2.2補體介導的血栓性微血管病(thromboticmicro-angiopathy，TMA)主要表現為血清肌酐升高、微血管病性溶血性貧血、血小板減少、ADAMDTS13活性≥5%、大便志賀毒素檢測陰性。非典型溶血尿毒癥性綜合征(aHUS)是指排除產志賀毒素菌感染所致的HUS，病因多樣，其中有約50%的患兒有補體調節異常，為了強調其病因及特殊性，2014年George等建議稱這類疾病為補體介導的TMA。其補體調節異常原因包括①遺傳性：主要是補體旁路途徑活化的調控基因缺陷，如H因子基因、I因子基因、膜輔助蛋白基因，血清補體固有成分(B因子、補體C3)的基因突變也可參與其發病；②獲得性：抗CFH、CFI的自身抗體導致補體調節因子功能障礙也引起aHUS。血漿療法被認為是aHUS的一線療法，自引入aHUS治療后，aHUS病死率從50％下降到25％。血漿療法基本上可以分成2類：血漿輸注(plasmainfusion，PI)和血漿置換(plasmaexchange，PEX)[36]。PI是用功能蛋白替補缺損的補體成分和調節因子。PEX不但可以用功能蛋白替補補體調節因子，還可以去除體內突變的CFH、CFI、B因子、C3和H因子自身抗體等。Eculizumab可阻止補體末端復合物C5a的釋放和C5b-9形成，有效抑制補體末端級聯反應，給該疾病的治療帶來新的希望。此外針對有抗補體因子抗體的TMA患者，也可考慮使用免疫抑制劑降低抗體的滴度。大部分攜帶aHUS和C3腎小球病相關基因突變的人為雜合突變。目前認為，這些補體調節相關的等位基因突變使其攜帶者為易于患病的補體型。支持這個觀點的一個現象就是，鏈球菌感染后腎小球腎炎通常為自限性疾病，但是有補體調節基因突變的患者則會發展為進行性的C3腎小球病。

2.3改變的自身組織(組織損傷和細胞凋亡)觸發固有免疫補體功能異常影響對凋亡、衰老細胞及其產物的清除，這些細胞碎片持續存在、堆積會引發炎癥反應。隨著機體年齡增長，組織損傷和細胞凋亡不斷發生，可有碎片沉積于血管導致粥樣硬化、沉積于腦組織造成阿爾茲海默病、沉積于視網膜造成年齡相關性黃斑變性、沉積于腎臟造成aHUS等。這些疾病中補體血清水平多正常，通過免疫熒光法可檢測到組織沉積的補體成分；根據碎片的本質不同，可激活不同途徑的補體。補體激活的產物如C3a、C5a、MAC通過釋放炎癥因子及吸引更多炎癥細胞聚集到病灶周圍，從而實現炎癥的放大作用。aHUS是由損傷的腎臟內皮細胞所觸發的疾病，尤其是補體旁路途徑活化異常者更易患病且預后更差。如何調控宿主在不引發過度固有免疫反應的情況下，有效清除改變的自身組織是未來需要研究的關鍵部分。

2.4異體成分引起的排斥反應白蛋白、IgG等血漿成分可在生物材料上形成一層蛋白膜，C3被其吸附時導致旁路途徑活化。此外近10年以來的研究表明，免疫細胞，包括T淋巴細胞和抗原提呈細胞，在與抗原特異B淋巴細胞相互作用時可產生旁路途徑補體成分。局部補體系統活化產生C3a和C5a片段分別與其受體(C3aR和C5aR)結合可促進效應T細胞增殖分化、發動免疫攻擊，同時抑制調節T細胞的產生和作用。如透析膜、體外循環和同種異型移植排斥反應[43]等。在2013年對小鼠模型的研究表明，抗供者HLA抗體可與主動脈內皮細胞結合激活補體、產生MAC插入主動脈內皮細胞，引起內皮細胞轉錄因子非典型活化，產生大量趨化因子和細胞因子并表達黏附分子，促使T細胞介導對移植動脈的炎癥損傷。這一發現支持補體為介導組織損傷的致病性體液和細胞同種免疫的橋梁。目前認為移植腎臟組織的C4d沉積是抗體介導同種異體排斥反應的關鍵診斷標準。對抗體介導腎臟移植排斥反應者的小規模臨床研究顯示，抗C5單克隆抗體結合血漿置換的治療可改善預后。

2.5組織缺血再灌注損傷缺血再灌注損傷是由組織缺氧、線粒體損傷、ATP耗竭以及再灌注時氧自由基產生所致。內皮細胞損傷最先發生，Toll樣受體調控隨后的炎癥反應，細胞因子、趨化因子及補體進一步放大炎癥反應。局部經典、旁路和MBL途徑補體成分同時激活并沉積于缺血組織，產生C3a、C5a和MAC發揮效應，心肌、腎臟及肌肉等均可發生。并且有越來越多的證據表明，腎源性(內皮細胞和/或腎小管上皮細胞產生)補體是引起腎臟缺血再灌注損傷的主要介質。盡管補體的異常活化與腎小球疾病的相關性早已被發現，但是對其認識仍在進一步進展中。補體系統作為固有免疫中不可或缺的一部分，不僅是連接固有免疫和獲得性免疫的橋梁，也是介導組織損傷的致病性體液和細胞同種免疫的橋梁。深入的機制研究不但有利于了解導致相關腎臟免疫和/或炎癥性疾病的病理生理，還可能為靶向治療基于補體活化的疾病提供新的思路。兒童期起病的腎臟疾病可能較成人有更大比例與補體相關基因缺陷有關，需提高對這類疾病的認識，必要時進行基因檢測，以獲得更明確的診斷，達到現代醫學提倡的個體化精準化的治療目的。

作者：肖慧捷 徐可 丁潔 單位：北京大學第一醫院