C3a/C3aR軸在腎臟疾病中的作用

張志誠 綜述 鄭敬民 審校

·基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)·

C3a/C3aR軸在腎臟疾病中的作用

張志誠 綜述 鄭敬民 審校

近年來，C3a/C3aR軸在腎臟疾病中的作用逐漸受到關(guān)注，在其相關(guān)腎臟疾病患者腎組織中均能檢測到C3a、C3aR的表達(dá)上調(diào)，上調(diào)程度與臨床病理指標(biāo)及腎臟預(yù)后顯著相關(guān)。一些研究表明，C3a能通過與炎癥細(xì)胞及腎臟組織細(xì)胞(腎小管上皮細(xì)胞、腎小球內(nèi)皮細(xì)胞等)上表達(dá)的C3aR相結(jié)合，使靶細(xì)胞活化，釋放多種炎性因子，來促進(jìn)腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展。但C3a/C3aR軸在腎臟疾病中的確切病理意義和作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究，本文就C3a/C3aR軸在腎臟疾病中的作用進(jìn)行綜述。

腎臟疾病 C3a/C3aR軸 腎臟損害 治療靶點(diǎn)

補(bǔ)體系統(tǒng)是一個(gè)具有復(fù)雜而精密調(diào)控機(jī)制的生物級聯(lián)反應(yīng)體系，其組成成分包括固有成分、調(diào)節(jié)因子及補(bǔ)體受體等[1]。補(bǔ)體系統(tǒng)也是先天性免疫的一個(gè)重要組成部分，在機(jī)體的固有免疫應(yīng)答中發(fā)揮作用。其通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬補(bǔ)體修飾后的病原體、趨化免疫細(xì)胞或直接溶解病原體等方面來保護(hù)機(jī)體免受感染，補(bǔ)體活化在包括腎臟疾病在內(nèi)的多種疾病的病理過程及進(jìn)展中也起著重要作用。以往人們對腎臟疾病中的補(bǔ)體系統(tǒng)功能的關(guān)注更多的是膜攻擊復(fù)合物(MAC)、C5b及C4d的效應(yīng)。然而，近年來在補(bǔ)體活化過程中，由補(bǔ)體C3通過C3轉(zhuǎn)化酶催化而裂解生成的小片段C3a及其特異性受體C3aR在腎臟疾病病理過程中的作用逐漸受到學(xué)者們關(guān)注。本文就C3a/C3aR在相關(guān)腎臟疾病和腎臟損害中發(fā)揮的作用進(jìn)行綜述。

C3a的生成和生物學(xué)特性

補(bǔ)體系統(tǒng)主要經(jīng)過三種途徑即經(jīng)典途徑、旁路途徑和甘露糖結(jié)合凝集素途徑進(jìn)行活化[2]，其活化后，補(bǔ)體C3通過C3轉(zhuǎn)化酶催化裂解生成大片段C3b和其代謝物(iC3b,C3dg)；小片段(C3a，C5a)及終末產(chǎn)物膜攻擊復(fù)合物(C5b-9)(圖1)。C5b-9能破壞靶細(xì)胞的磷脂雙分子層從而引起細(xì)胞損傷及壞死，同時(shí)也能活化中性粒細(xì)胞、上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞，使其參與炎癥反應(yīng)[3]。

圖1 三種補(bǔ)體活化途徑[3]MCP：膜輔助因子蛋白；DAF:衰變加速因子；CR1:C3b受體；MBL:甘露糖結(jié)合凝集素；MASP:MBL相關(guān)蛋白；MAC：膜攻擊復(fù)合物

C3a是一個(gè)大約包含77個(gè)氨基酸的多肽，是一種強(qiáng)效的炎性因子并能廣泛作用于免疫及非免疫細(xì)胞[4]。C3a能夠調(diào)節(jié)血管舒張，增加小血管的通透性，引發(fā)平滑肌的收縮。對于有吞噬功能的細(xì)胞(中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞)，C3a有強(qiáng)烈的化學(xué)趨化作用，使吞噬細(xì)胞遷移至組織的損傷或炎癥區(qū)域。C3a還能促進(jìn)嗜堿性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞釋放組胺，引發(fā)中性粒細(xì)胞的氧化猝發(fā)現(xiàn)象。C3a還參與組織的再生和纖維化過程，如Markiewski等[5]學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在肝組織再生中，C3a能促進(jìn)細(xì)胞因子、腫瘤壞死因子α(TNF-α)的生成。

C3aR的表達(dá)

C3a通過與其特異性受體C3aR結(jié)合從而發(fā)揮一系列生物學(xué)效應(yīng)。C3aR是一個(gè)7次跨膜受體，屬于G蛋白偶聯(lián)家族。在早期的研究中，人們在骨髓源性細(xì)胞上(如單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞[6]、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞[7]及肥大細(xì)胞[8]等)檢測到C3aR的表達(dá)，而近年來一些研究表明C3aR在腦、肺、心、腸道、肝臟、軟骨及腎臟等器官組織細(xì)胞中也有表達(dá)，并且在不同的生理病理狀態(tài)的組織細(xì)胞中表現(xiàn)出多樣的生理功能[9-10]。在腎臟組織中，腎小管上皮細(xì)胞[11]和足細(xì)胞[12]均能表達(dá)C3aR，且狼瘡模型小鼠(MRL/lpr小鼠)腎組織中，C3aR mRNA及蛋白表達(dá)明顯上調(diào)，這種表達(dá)上調(diào)在腎臟疾病發(fā)病前就已出現(xiàn)，說明C3a/C3aR異常激活參與腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展，而不是單純由疾病導(dǎo)致的伴隨現(xiàn)象。

在腎臟疾病中的作用

腎臟疾病的發(fā)病機(jī)制與補(bǔ)體系統(tǒng)激活的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，研究發(fā)現(xiàn)，腎臟疾病如各類免疫復(fù)合物介導(dǎo)的腎小球腎炎、C3腎小球病、移植腎的缺血再灌注損傷及抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)均有補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)的參與[13-14]。長期以來，C3a一直被認(rèn)為通過趨化并聚集炎性細(xì)胞在腎臟疾病中間接發(fā)揮作用，然而近期一些報(bào)道則顯示C3a/C3aR軸正?；虍惓；罨谀I臟疾病中起著更為直接和顯著的作用[15-17]。

狼瘡性腎炎(LN) 系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)患者體內(nèi)的大量循環(huán)免疫復(fù)合物沉積在腎臟可引起LN，是SLE最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，往往也提示預(yù)后不良[18]。補(bǔ)體活化對病理性免疫復(fù)合物的清除起著重要作用；另一方面，補(bǔ)體活化產(chǎn)物也促進(jìn)腎臟局部炎癥、纖維化及組織損傷。Bao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，C3aR特異性阻滯劑能夠顯著降低狼瘡小鼠(MRL/lpr小鼠)腎臟損害，延長小鼠生存時(shí)間，可能與C3a/C3aR的激活能增強(qiáng)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對腎臟的浸潤及IL-1β的分泌，加速腎臟細(xì)胞的凋亡有關(guān)。在臨床方面研究中，Mizuno等[19]選取LN-Ⅱ～Ⅴ型的患者及正常人的腎組織切片進(jìn)行C3aR免疫組化染色，腎小球組織學(xué)活動度評分則根據(jù)出現(xiàn)包括細(xì)胞增生、腎小球血管袢的破壞、蘇木小體、新月體、透明血栓、纖維蛋白血栓及階段性纖維蛋白沉積等在內(nèi)的腎小球病理陽性征的數(shù)目進(jìn)行計(jì)算評估。該研究者發(fā)現(xiàn)LN患者腎小球中內(nèi)皮細(xì)胞C3aR染色增強(qiáng)，且其增強(qiáng)程度與小球組織學(xué)活動度評分呈明顯相關(guān)性。表明LN患者的腎小球中C3aR表達(dá)顯著上調(diào)，且C3aR表達(dá)與腎小球損傷程度成正相關(guān)。以上發(fā)現(xiàn)都預(yù)示著C3a/C3aR軸正常或異常的活化在LN中有著重要的作用，C3aR可用作對LN活動性診斷的一種生物標(biāo)志物，也為治療LN提供了一個(gè)新的治療靶點(diǎn)。

IgA腎病(IgAN) IgAN是一種最常見的原發(fā)性腎臟疾病，是導(dǎo)致慢性腎衰竭的重要原因之一，特征性表現(xiàn)為IgA抗體和補(bǔ)體C3沉積于腎小球系膜區(qū)。部分學(xué)者認(rèn)為補(bǔ)體活化在IgAN發(fā)生、發(fā)展中起著決定性的作用[13，20]。有文獻(xiàn)報(bào)道與正常人相比，IgA腎病患者血漿中C3a的濃度增高[21]，Liu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，IgAN患者腎組織中C3a明顯蓄積于腎小管上皮細(xì)胞、小球系膜細(xì)胞及腎間質(zhì)浸潤細(xì)胞，而在相同的部位，C3aR表達(dá)也有顯著上升，且與患者蛋白尿的程度、腎功能及病理分級相關(guān)明顯?；颊哐獫{及尿液中C3a濃度均上升，與臨床表現(xiàn)及腎組織病理損傷程度明顯相關(guān)，推測抑制C3a/C3aR通路有助減輕IgAN腎組織損害的嚴(yán)重程度。這些都表明C3a/C3aR軸活化參與IgAN的腎臟損害，也在疾病進(jìn)展中發(fā)揮不可忽視的作用，預(yù)示著C3a/C3aR軸是治療IgAN的新靶點(diǎn)。但是，對C3a/C3aR在IgAN中的具體機(jī)制的研究仍極為有限，具體作用機(jī)制沒有闡述，需要進(jìn)一步的探索。

腎臟缺血-再灌注(I/R) 當(dāng)血管化組織在經(jīng)歷過長時(shí)間的缺血之后再次受到血液灌注而受到的損傷稱為I/R損傷，是器官移植手術(shù)難以避免的事件，并顯著影響移植器官的存活率[23-24]。眾多因素可促進(jìn)I/R損傷的發(fā)生發(fā)展，大量的研究表明補(bǔ)體激活在其中是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[25-26]。有研究發(fā)現(xiàn)在I/R損傷模型小鼠中，補(bǔ)體激活的終末產(chǎn)物C5b-9促進(jìn)腎臟I/R損傷的發(fā)生[27]。Peng等[28]的研究詳細(xì)地闡明了C3a/C3aR軸活化在I/R損傷的作用機(jī)制，認(rèn)為當(dāng)I/R時(shí)，補(bǔ)體系統(tǒng)激活生成C3a，而C3a通過與腎小管上皮細(xì)胞和粒細(xì)胞(單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)上的特異性受體C3aR結(jié)合，使這些細(xì)胞激活并且上調(diào)其促炎性因子和趨化因子(如TNF-α、白細(xì)胞介素1、膜輔助因子蛋白1等)的生成。這些炎性因子不僅能夠直接導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞的損傷，還能招募更多的炎性細(xì)胞到小管間隙，另外C3a也有直接趨化炎性細(xì)胞的作用，加重腎組織局部炎性反應(yīng),導(dǎo)致腎臟組織損傷，降低腎臟功能。

糖尿病腎病(DN) DN是一種慢性進(jìn)展性腎臟纖維化疾病，也是糖尿病最常見的微血管病變并發(fā)癥，大部分DN患者都可能進(jìn)展為終末期腎病[29]。糖基化終末產(chǎn)物、蛋白激酶C活化、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)及氧化應(yīng)激等多種因素參與了糖尿病腎臟損害的發(fā)生發(fā)展，近年來有研究顯示在DN患者中檢測到甘露糖結(jié)合凝集素(MBL)水平明顯增高[30]，而在糖尿病模型小鼠的腎小球中能檢測到過量補(bǔ)體C3沉積[31]，我們既往研究中也發(fā)現(xiàn)[32-33]，DN患者及糖尿病小鼠的腎小管上皮細(xì)胞及腎小球內(nèi)皮細(xì)胞C3aR表達(dá)均顯著上調(diào)，且上調(diào)程度與DN疾病進(jìn)展有一定相關(guān)性，但具體機(jī)制并不清楚，提示補(bǔ)體系統(tǒng)促進(jìn)DN的疾病進(jìn)展。腎小管間質(zhì)纖維化、腎小球硬化都是DN腎臟損害的重要表現(xiàn)[34]。已有文獻(xiàn)報(bào)道，促炎因子C3a能通過激活TGF-β1/CTGF(CTGF)旁路而引起人腎小管上皮細(xì)胞(HK2細(xì)胞)發(fā)生上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(EMT)[15]。Li等[16-17]研究發(fā)現(xiàn)，在高糖環(huán)境下，C3a/C3aR軸的過度活化能夠激活Wnt/β-catenin、TGF-β/smad3、IKBα等信號通路的活性，從而引起DN患者及糖尿病小鼠腎小球內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化和腎小球纖維化，加速腎小球硬化。C3aR阻滯劑(C3aRA)顯著減輕糖尿病小鼠腎小球內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化及腎纖維化的程度，預(yù)示著C3aRA有可能成為治療糖尿病腎臟疾病的一種潛在的治療方法。

小結(jié)：目前已經(jīng)確定C3a/C3aR軸參與一些腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展過程。作為一種促炎介質(zhì)，C3a能趨化炎癥細(xì)胞(中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)遷移至腎臟組織，激活炎性細(xì)胞使其分泌眾多炎性因子，參與炎癥反應(yīng)，介導(dǎo)腎臟組織損傷。另外，在高糖環(huán)境下，C3a能夠直接與表達(dá)在腎小管上皮細(xì)胞、腎小球內(nèi)皮細(xì)胞及系膜細(xì)胞上的C3aR結(jié)合，活化靶細(xì)胞，促進(jìn)腎纖維化及腎小球硬化等腎臟損害進(jìn)展。運(yùn)用C3aRA可顯著減輕相關(guān)腎臟疾病腎損害的程度，提示C3a/C3aR軸將成為腎臟疾病治療的一個(gè)新靶點(diǎn)。但是需要注意的是，C3a/C3aR軸在相關(guān)腎臟疾病(LN、IgAN等)中的確切的病理及作用機(jī)制并未闡釋清楚，仍需要更進(jìn)一步的研究探索。

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(本文編輯 律 舟)

Complement C3a/C3aR axis and kidney diseases

ZHANGZhicheng，ZHENGJingmin

NationalClinicalResearchCenterofKidneyDiseases，JinglingHospital，SouthernMedicalUniversity，Nanjing210016，China

Recently, C3a/C3aR axis in kidney diseases have been a concern among nephrologists. C3a and C3aR have been reported increased in the kidney of patients with renal diseases and correlated with clinical and pathological indexes. Recent studies suggested that, via engaging with C3aR, C3a could contribute to the development and progression of kidney diseases by inducing activation of target cells such as leukocytes, renal tubular epithelium cells, endothelial cells and expression of various inflammatory cytokines. However, the exact mechanism and pathological process remains to be elucidated. In this article we will describe the recent developments in this important area and focus on the role of C3a/C3aR in kidney diseases.

renal diseases C3a/C3aR axis kidney injury therapeutic target

10.3969/cndt.j.issn.1006-298X.2016.04.013

國家自然科學(xué)基金(81370828)

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院腎臟科 國家腎臟疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 全軍腎臟病研究所(南京， 210016)

2016-05-10