补体在儿童免疫中的新认识范文

《临床儿科杂志》2015年第六期

1补体系统及其活化调节

1.1补体调节因子近一半的补体相关蛋白具有调节作用，补体调节因子可与不同补体成分相互作用，使补体的激活与抑制处于精细的平衡状态，调节的关键步骤为补体活化的起始、放大及膜攻击复合物形成。具体为：①限制补体成分的过度消耗；②补体活化后消灭入侵的微生物或处理受损的细胞时保护人体正常细胞免受补体活化产物的攻击；③调控具有生物学活性的补体片段的生成，从而调控炎症和免疫反应。如果补体调节蛋白功能异常则可造成补体的异常活化，补体成分过度消耗，自身正常的细胞受到补体攻击，释放的大量炎症反应介质诱发免疫炎症反应，从而造成机体损害[6]。C3是3种补体活化途径的交汇点，C3转化酶是补体调节的关键靶点之一。H因子、I因子、膜辅助蛋白(membranecofactorprotein，MCP)、CR1可抑制C3转化酶的形成，CR1和衰变加速因子(CD55，decay-acceleratingfactor，DAF)促进已形成的C3转化酶解离，备解素(properdin，P因子)与C3bBb结合加强其裂解C3的作用。膜反应性溶解抑制物(CD59)则可抑制MAC形成。

1.2补体成分缺陷和/或活化异常补体活化异常可分为先天遗传性和后天获得性。前者是由基因缺陷所致，补体缺陷的患者易发生反复严重的细菌感染；早期经典途径补体成分缺陷患者，如C1、C2和C4缺陷，易发生自身免疫性疾病；而调节因子缺陷可造成补体活化过度。后天获得性补体活化异常更为常见，其原因根据发生率依次为：①免疫复合物造成的过度活化消耗，如系统性红斑狼疮(SLE)；②肝脏合成减少，许多肝病晚期可出现多种补体成分减少，如酒精性肝病；③尿液丢失过多，在严重肾病综合征中一些补体成分也可从尿中丢失，然而只有分子量最小的D因子才会大量丢失。

2补体与肾脏疾病

在一些病理情况下，如自身抗体和免疫复合物引起的补体活化可导致细胞组织损伤，另一方面补体调节异常导致的过度活化同样可招募炎症细胞造成组织损伤。在急性损伤状态(如膜损伤、凋亡、坏死)以及碎片(脂质、蛋白、色素及结晶等)沉积时，补体系统在机体对改变的自身组织免疫应答中发挥重要作用。如补体不能发挥正常的清除作用，而是持续不断的对其进行免疫攻击，则易发生自身免疫性疾病。血液循环中由肝脏产生并由经典和/或MBL途径激活的补体可介导抗HLA抗体诱发的移植肾排斥反应和自身抗体相关的肾小球肾炎(包括膜性肾病、抗肾小球基底膜病和狼疮性肾炎)；内皮细胞和/或肾小管细胞产生的补体与肾脏缺血再灌注损伤及进行性肾脏纤维化有关。遗传性或获得性的补体调节蛋白缺陷导致旁路途径级联反应过度活化，从而引起C3肾病和补体调控异常相关的溶血尿毒综合征。中性粒细胞相关C5a/C5aR在抗中性粒细胞胞浆抗体（ANCA）介导的肾脏血管炎中也起着一定作用。测定C3和/或C4水平可帮助一些疾病的诊断及病情活动度的监测，其中SLE为代表。一般情况下C4减低、C3正常/减低常提示经典途径活化，多由自身抗体或免疫复合物造成，如SLE、混合性冷球蛋白血症、膜增生性肾小球肾炎Ⅰ型和Ⅲ型、血管神经性水肿等疾病。而C3减低、C4正常多提示旁路途径过度活化，可通过检测B因子和AH50(旁路途径补体活性)进一步确定，见于膜增生性肾小球肾炎Ⅱ型、C3肾小球肾炎、部分性脂质营养不良、aHUS，这些患者中常可检测到C3肾炎因子，或者C3和调节因子(H因子、I因子和MCP)的基因突变。

2.1免疫复合物及自身抗体相关疾病沉积于肾小球上皮下和内皮下的免疫复合物可引起经典途径或MBL途径补体活化，导致炎症反应、中性粒细胞和巨噬细胞募集，从而介导组织损伤。多有CH50、C4、C3以及其他经典途径补体成分减低。如SLE、抗心磷脂抗体综合征、干燥综合征、混合型冷球蛋白血症、肾小球性肾炎(包括急性链球菌感染后肾小球肾炎)。自身抗体与血浆或膜蛋白等局部组织结合也可激活经典途径及MBL途径，具体机制与免疫复合物疾病相似，但是补体血清含量多正常，这是由于其合成速度可相应增快并代偿其轻度增加的分解速度。在这些组织可以检测到C1q、C4、C3和C5-9沉积。如自身免疫性溶血、抗肾小球基底膜病、膜性肾病等。

2.1.1感染后肾小球肾炎多见于链球菌感染后，为引起儿童急性肾炎最常见的原因，主要发病机制为抗原抗体免疫复合物引起肾小球毛细血管免疫炎症改变。病理多表现为增生性肾小球肾炎及C3沉积，伴或不伴免疫球蛋白沉积[7]。在病程2周内大约90%的患者有C3和CH50(总补体活性)的显著下降，部分患者的C4、C2水平也可降低，提示经典和旁路途径都可能存在活化[8]。C3和CH50多在发病4~8周后恢复正常。尽管大部分患者的肾炎综合征最终可获得完全缓解，但有部分患者会经历反复或迁延性肾炎，甚至发展为终末期肾病。近期有研究表明，这些慢性病程患者多存在旁路途径调节异常，如H因子或CFHR5(humancomplementfactorH-relatedprotein5)基因突变和/或C3肾炎因子[9]。

2.1.2SLE目前认为SLE发病主要是由于机体对凋亡细胞清除障碍，凋亡小体堆积，暴露大量自身抗原，诱发体内产生大量自身抗体和循环免疫复合物，并沉积于毛细血管壁、肾小球基底膜以及其他血管外组织中，激活补体，造成炎症反应和免疫病理损伤。动物模型支持补体活化在狼疮性肾炎中的病理作用，如H因子缺陷的MRL/lpr狼疮小鼠死于严重广泛的肾小球肾炎[10]，而阻断C5aR可减轻肾小球炎症[11]。SLE与补体缺陷之间有着复杂的关系，自身抗体和免疫复合物造成的补体大量激活和消耗可以造成继发性补体缺陷，并且SLE患者体内也经常存在针对补体的自身抗体，这也可以造成补体水平的下降。然而遗传性补体缺陷患者的SLE发病率却高于常人[12]，其机制可能为缺乏补体相关的调理素，导致沉积于肾小球的免疫复合物清除障碍，促发了FcR-相关的炎症反应。Gullstrand等[12]研究表明，补体介导的对凋亡细胞的调理和吞噬作用主要依赖经典途径，MBL途径和旁路途径则对巨噬细胞影响不大。因此经典途径补体C1q、C4和C2基因缺陷者易发生SLE。研究表明，在儿童时期发病的SLE患者家庭中完全性补体缺陷的发生率要远高于那些成人时期发病的家庭[14]。SLE患者表现低水平C4有着复杂原因，可能是补体消耗或者是等位基因缺陷，这两种原因也可以同时出现在1个患者中[15]。以下的观察可能有助于辨别：①补体消耗经常是多种补体成分同时减少，且其减少程度与疾病活动度有关；②遗传性补体缺陷特点是单一补体的固定性减少；③若仍不确定，可以测定补体等位基因的数量，基因分析有时可以发现C4基因缺失。

2.1.3IgA肾病是最常见的原发性肾小球肾炎，主要特点为反复发作的肾炎、系膜细胞及基质增生和含聚合体低糖基化IgA1的特异性免疫复合物沉积。C3c、C3d、C4d和C5b-9沉积可在受累的肾小球系膜区中检测到(C1q不能被检测到)，并且与疾病的严重性及预后相关。提示旁路和/或MBL途径补体活化可能参与发病。实验证据提示溶细胞性MAC可引起系膜细胞活化，导致系膜细胞和基质增生。

2.1.4过敏性紫癜(Henoch–Schönleinpurpura，HSP)是我国儿童最常见的系统性血管炎，以皮肤紫癜、关节肿胀、消化道黏膜出血甚至肾炎等为主要临床症状。其中有30%~50%的患者有紫癜性肾炎(HSPN)，大部分人只有轻微病变，有一小部分患者表现为肾病综合征或肾衰竭。HSPN主要是由沉积于系膜区含IgA1的免疫复合物造成。在紫癜患者的皮肤和肾小球中可以检测到补体C3，血浆中可检测到补体劽解产物(如C3a、C4a、C5a)[17]，B因子及备解素降低提示旁路途径补体系统激活可能在疾病进展中起主要作用，其中系膜增生和足细胞改变均有补体参与。目前认为HSPN和IgAN的病生理相似，75%~100%的IgA肾病和过敏性紫癜患者可见到C3及备解素在肾小球系膜区的沉积[18]。HSPN与IgAN相比更常见肾小球上皮下和内皮下的IgA及C3沉积[19]，这可能是导致其临床特点不同的原因，即HSPN的肾炎多表现为急性，而IgA肾病则更为隐匿。IgA肾病患者肾脏活检有MBL沉积者与无MBL沉积者相比肾功能更差且尿蛋白量更多[20]，提示MBL途径也和HSPN发病有关；病初有C4d肾小球系膜、血管襻沉积是临床预后欠佳的危险因素之一[21]，但C4缺陷者也容易发生HSPN，这可能与IgA-免疫复合物清除障碍有关[22]。

2.1.5局灶节段性肾小球硬化(focalsegmentalglo-merulosclerosis，FSGS)其病理机制仍未完全明确，但是受累的肾小球中经常可以见到IgM和C3沉积[23]。有一些FSGS病例可见fH和C3突变[24]，在DAF缺陷小鼠的小鼠模型中可观察到IgG相关的FSGS[25]，均支持补体调节异常在一些病例中起一定作用。

2.1.6抗肾小球基底膜病靶抗原为IV型胶原3链非胶原区1[3(IV)NC1]的自身抗体为该病的主要致病因素。其典型免疫病理表现为IgG和多种补体成分沿肾小球毛细血管襻(GCW)呈弥漫性线状沉积[26]。由于MBL、C1q、fB、备解素因子和C5b-9均可在GBM检测到，提示经典和旁路途径均有参与。fB沉积密度和肾小球新月体形成相关，支持两者之间的病理联系。局部补体活化造成C3a和C5a介导的炎症反应和MAC介导的溶细胞作用一起促进了肾病发生和细胞外基质形成。

2.1.7ANCA相关性小血管炎抗中性粒细胞胞浆抗体可引发小血管炎症，其特点为血管和肾小球急性炎症部位的少量免疫球蛋白及多种补体成分沉积[27]。细胞因子诱导分化的中性粒细胞表达ANCA结合靶抗原蛋白酶3和髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)，引起局部补体活化，生成C5a并参与血管损伤。阻断补体活化可保护MPO-ANCA处理的小鼠模型免于发展为局灶坏死性肾小球肾炎[28]。在ANCA相关小血管炎患者的肾脏组织中可以检测到Bb、C3d、C3c和C5b-9沉积，而MBL和C4d则很少被检测到；此外在疾病进展中fB缺陷为保护性，但C4缺陷无保护作用，提示主要为旁路途径参与致病。C5缺陷有保护性，而C6缺陷无保护性，提示C5裂解具有致病性，而非MAC形成所致。

2.1.8膜性肾病(membranousnephropathy,MN)是成人肾病综合征的常见病理类型，其免疫荧光特点是毛细血管袢颗粒状IgG和C3沉积。原发性膜性肾病可见MBL和低糖基化IgG的上皮下沉积，两者结合可引起补体MBL途径活化。有动物模型提示针对足细胞表达的磷脂酶A2受体1(PLA2R1)的自身抗体导致MAC插入足细胞，从而造成足突及裂孔隔膜的功能结构破坏，引起蛋白尿[29]。同时伴随的细胞外基质增生引起膜性肾病特征性的肾小球基底膜增厚。MAC可在膜性肾病患者的尿中检测到，并且被认为是进行性肾脏损伤的动态标志物。由此可推断MBL途径活化补体在MN中的致病作用

2.2C3转化酶调节异常相关的肾脏疾病旁路途径调节异常时肾脏组织更易受累的具体机制仍有待研究。目前认为可能和肾小球内皮细胞的窗孔样解剖结构，以及基底膜相对缺乏内源性补体调节因子有关。

2.2.1C3肾小球病包括致密物沉积病(DDD)、C3肾小球肾炎、家族性III型MPGN和补体H因子相关蛋白5肾病[31]，是一类以低C3血症和肾小球显著C3沉积、很少/无免疫球蛋白沉积为特点的肾脏疾病，为旁路途径活化和调节异常所致。C3肾小球病和多种因素有关：获得性的有C3肾炎因子，为旁路途径C3转化酶(C3bBb)的一种IgG类自身抗体，C3Nef与C3bBb结合，可以使此酶稳定，免遭灭活，从而造成C3的过度消耗和补体旁路途径持续活化；先天性补体和调节因子基因突变也可导致C3肾病，如H因子和I因子失活突变、C3功能获得性突变(对H因子介导裂解作用耐受)、H因子相关蛋白基因突变均有报道[32]。

2.2.2补体介导的血栓性微血管病(thromboticmicro-angiopathy，TMA)主要表现为血清肌酐升高、微血管病性溶血性贫血、血小板减少、ADAMDTS13活性≥5%、大便志贺毒素检测阴性。非典型溶血尿毒症性综合征(aHUS)是指排除产志贺毒素菌感染所致的HUS，病因多样，其中有约50%的患儿有补体调节异常，为了强调其病因及特殊性，2014年George等建议称这类疾病为补体介导的TMA。其补体调节异常原因包括①遗传性：主要是补体旁路途径活化的调控基因缺陷，如H因子基因、I因子基因、膜辅助蛋白基因，血清补体固有成分(B因子、补体C3)的基因突变也可参与其发病；②获得性：抗CFH、CFI的自身抗体导致补体调节因子功能障碍也引起aHUS。血浆疗法被认为是aHUS的一线疗法，自引入aHUS治疗后，aHUS病死率从50％下降到25％。血浆疗法基本上可以分成2类：血浆输注(plasmainfusion，PI)和血浆置换(plasmaexchange，PEX)[36]。PI是用功能蛋白替补缺损的补体成分和调节因子。PEX不但可以用功能蛋白替补补体调节因子，还可以去除体内突变的CFH、CFI、B因子、C3和H因子自身抗体等。Eculizumab可阻止补体末端复合物C5a的释放和C5b-9形成，有效抑制补体末端级联反应，给该疾病的治疗带来新的希望。此外针对有抗补体因子抗体的TMA患者，也可考虑使用免疫抑制剂降低抗体的滴度。大部分携带aHUS和C3肾小球病相关基因突变的人为杂合突变。目前认为，这些补体调节相关的等位基因突变使其携带者为易于患病的补体型。支持这个观点的一个现象就是，链球菌感染后肾小球肾炎通常为自限性疾病，但是有补体调节基因突变的患者则会发展为进行性的C3肾小球病。

2.3改变的自身组织(组织损伤和细胞凋亡)触发固有免疫补体功能异常影响对凋亡、衰老细胞及其产物的清除，这些细胞碎片持续存在、堆积会引发炎症反应。随着机体年龄增长，组织损伤和细胞凋亡不断发生，可有碎片沉积于血管导致粥样硬化、沉积于脑组织造成阿尔兹海默病、沉积于视网膜造成年龄相关性黄斑变性、沉积于肾脏造成aHUS等。这些疾病中补体血清水平多正常，通过免疫荧光法可检测到组织沉积的补体成分；根据碎片的本质不同，可激活不同途径的补体。补体激活的产物如C3a、C5a、MAC通过释放炎症因子及吸引更多炎症细胞聚集到病灶周围，从而实现炎症的放大作用。aHUS是由损伤的肾脏内皮细胞所触发的疾病，尤其是补体旁路途径活化异常者更易患病且预后更差。如何调控宿主在不引发过度固有免疫反应的情况下，有效清除改变的自身组织是未来需要研究的关键部分。

2.4异体成分引起的排斥反应白蛋白、IgG等血浆成分可在生物材料上形成一层蛋白膜，C3被其吸附时导致旁路途径活化。此外近10年以来的研究表明，免疫细胞，包括T淋巴细胞和抗原提呈细胞，在与抗原特异B淋巴细胞相互作用时可产生旁路途径补体成分。局部补体系统活化产生C3a和C5a片段分别与其受体(C3aR和C5aR)结合可促进效应T细胞增殖分化、发动免疫攻击，同时抑制调节T细胞的产生和作用。如透析膜、体外循环和同种异型移植排斥反应[43]等。在2013年对小鼠模型的研究表明，抗供者HLA抗体可与主动脉内皮细胞结合激活补体、产生MAC插入主动脉内皮细胞，引起内皮细胞转录因子非典型活化，产生大量趋化因子和细胞因子并表达黏附分子，促使T细胞介导对移植动脉的炎症损伤。这一发现支持补体为介导组织损伤的致病性体液和细胞同种免疫的桥梁。目前认为移植肾脏组织的C4d沉积是抗体介导同种异体排斥反应的关键诊断标准。对抗体介导肾脏移植排斥反应者的小规模临床研究显示，抗C5单克隆抗体结合血浆置换的治疗可改善预后。

2.5组织缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤是由组织缺氧、线粒体损伤、ATP耗竭以及再灌注时氧自由基产生所致。内皮细胞损伤最先发生，Toll样受体调控随后的炎症反应，细胞因子、趋化因子及补体进一步放大炎症反应。局部经典、旁路和MBL途径补体成分同时激活并沉积于缺血组织，产生C3a、C5a和MAC发挥效应，心肌、肾脏及肌肉等均可发生。并且有越来越多的证据表明，肾源性(内皮细胞和/或肾小管上皮细胞产生)补体是引起肾脏缺血再灌注损伤的主要介质。尽管补体的异常活化与肾小球疾病的相关性早已被发现，但是对其认识仍在进一步进展中。补体系统作为固有免疫中不可或缺的一部分，不仅是连接固有免疫和获得性免疫的桥梁，也是介导组织损伤的致病性体液和细胞同种免疫的桥梁。深入的机制研究不但有利于了解导致相关肾脏免疫和/或炎症性疾病的病理生理，还可能为靶向治疗基于补体活化的疾病提供新的思路。儿童期起病的肾脏疾病可能较成人有更大比例与补体相关基因缺陷有关，需提高对这类疾病的认识，必要时进行基因检测，以获得更明确的诊断，达到现代医学提倡的个体化精准化的治疗目的。

作者：肖慧捷 徐可 丁洁 单位：北京大学第一医院