補體在腎移植缺血再灌注損傷中的作用與機制

李佳蔚 戎瑞明

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·綜述·

補體在腎移植缺血再灌注損傷中的作用與機制

李佳蔚 戎瑞明

補體系統是機體免疫系統的重要組成部分，在固有免疫和適應性免疫調節過程中起到了重要作用。補體系統的激活可以加深腎移植缺血再灌注損傷的程度，補體激活產生的膜攻擊復合物可以對組織產生直接損傷，3條激活途徑(經典途徑、旁路途經和甘露糖結合凝集素途徑)的中間產物均可以通過介導炎癥反應對移植腎產生間接損傷。近年來研究發現，抑制補體激活途徑對移植腎可以起到保護作用，對于移植后腎功能恢復也有促進作用。因此，抑制補體激活過程可以成為器官移植一個新的研究方向，為臨床治療提供新的思路。

補體； 腎移植； 缺血再灌注損傷； 補體抑制劑

缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury, IRI)是腎移植中常見的問題，往往會導致腎移植術后發生移植腎失功、腎臟纖維化以及急/慢性排斥反應[1]。因此，減輕移植腎損傷，延長移植腎存活時間，控制缺血再灌注的損傷程度、增強對腎臟的保護作用是目前亟待解決的問題，也是國內外研究的熱點。

補體系統是人體免疫系統的重要組成部分，在炎癥反應、應激過程以及移植免疫中都發揮了重要的作用[2-3]。近年來，許多研究表明，補體系統旁路途徑和甘露糖結合凝集素(mannan-binding lectin，MBL)途徑的激活是引起腎移植過程中IRI的重要原因，在動物模型中發現，C3a、C5a以及膜攻擊復合物(membrane attack complex，MAC)在短時和長時IRI中均起到了重要作用[4-5]。本文旨在討論國內外對補體系統在腎移植IRI中作用與機制的研究進展，為臨床預防和治療腎移植IRI提供新的思路。

1 腎移植IRI過程中補體系統的激活

補體系統由30余種蛋白質組成，是固有免疫系統和適應性免疫系統的重要組成部分。補體系統的激活主要通過3種途徑：(1)與IgG或IgM結合形成免疫復合物導致的經典途徑；(2)細菌表面糖蛋白引起的MBL途徑；(3)在細胞表面自發激活的旁路途徑[5-6]。3種途徑對腎移植過程中IRI的發生均起到了一定作用，并導致腎小管細胞損傷，進而引起移植腎功能的缺失[1, 3, 5]。

1.1 補體經典途徑的激活與作用

補體經典途徑的激活依賴于適應性免疫系統抗原抗體復合物與C1q的相互作用。C1q激活了2個C1r和2個C1s，隨后活化C1s并分解C4和C2，形成經典途徑中的C3轉化酶(C4b2a)，進而將C3分解形成C3a和C3b[2]。動物實驗已經表明，C3a作為一種過敏毒素，在IRI過程中可以通過誘導輔助性T細胞2(helper T cell 2，Th2)的活化間接對組織產生損傷[7]。在小鼠腎臟缺血再灌注模型中，敲除C3基因表現出明顯的腎臟保護作用，因此初步斷定補體C3在IRI病理生理過程中對腎臟有一定的損傷作用[4,8]。

1.2 補體MBL途徑的激活與作用

MBL途徑由MBL與病原微生物表面碳水化合物結構相連而激活，進而與絲氨酸蛋白酶結合形成MBL相關絲氨酸蛋白酶(MBL associated serine protease，MASP)，介導補體分子的分解過程[5]。目前，已發現3種MASP：MASP-1、MASP-2和MASP-3，其中MASP-2可以分解補體分子C2和C4，產生與經典途徑相同的C3轉化酶(C4b2a)[2]。近年關于MBL的研究發現，在器官移植過程中MBL缺失可以導致肝移植和胰腎聯合移植術后感染風險增加；臨床數據也表明MBL在器官IRI以及移植后排斥反應中起到了重要作用，其中MBL與IgM的相互作用是引起MBL途徑介導移植后器官損傷的主要原因[9]。

1.3 補體旁路途徑的激活與作用

補體激活的旁路途徑主要是由抗體非依賴的微生物表面成分、生物材料和血液中的纖維蛋白溶酶原激活形成旁路途徑的C3轉化酶(C3bBb)。這樣形成的C3轉化酶具有與其他兩種途徑相同的作用，繼續介導下游補體的激活，最終產生MAC直接損傷移植物[5-6]。

2 補體激活導致移植腎IRI的機制

2.1 補體激活對腎組織的直接損傷作用

IRI的進程復雜，包括中性粒細胞的浸潤、促炎蛋白對血管內皮細胞的作用、氧化應激反應以及補體系統的激活[10]。早期研究發現，在小鼠腎IRI模型中，補體的局部沉積和膜表面補體調節因子是導致IRI的重要原因[11-12]。Crry是一種可以與C3和C5轉化酶相結合的補體抑制劑，可以起到減輕IRI的作用[7]。Zhou等[12]發現了C3、C5和C6缺失小鼠在腎臟缺血再灌注過程中損傷較輕，而C4缺失小鼠腎臟仍會受缺血再灌注的影響，但采用C5a抗體并不能起到對腎臟的保護作用；提示在腎臟缺血再灌注中，并非通過C5a介導的中性粒細胞富集產生炎癥反應，而是由MAC直接攻擊腎臟細胞而導致損傷[7,13]。腎臟IRI主要累及腎小管上皮細胞，由于大部分補體分子都具有較大的分子量，能夠通過血管內皮間隙滲透到血管外的分子極少，因此主要是在血管外區域生成的補體分子對腎小管產生損傷。研究發現，內皮細胞、系膜細胞、腎小球上皮細胞和腎小管上皮細胞都可以產生補體分子，其中C3是發生IRI的主要原因，可能是由于腎小管上皮細胞缺少相關的調節蛋白[7]。

2.2 補體激活對腎組織的間接損傷作用

在IRI過程中，補體系統不僅在固有免疫中發揮作用，也可以通過調控適應性免疫系統增加損傷程度[3]。研究發現，補體分子可以通過與細胞表面相連起到增強T細胞和B細胞免疫應答的作用[14]。B細胞表面的補體受體與相應補體結合可以增加抗體的分泌；T細胞中補體的調節機制則較為復雜，由補體激活過程中釋放的多種細胞因子進行綜合調控，包括過敏毒素C3a和C5a，這兩種分子可以通過參與抗原介導的T細胞活化從而產生免疫反應。研究證實，C3a可以促進Th2發生免疫應答，C5a則可以阻止Th2的極化反應[15-16]。此外，一些補體調節蛋白家族，如膜輔因子蛋白CD46可以通過細胞因子和調節性T細胞的分化對T細胞激活進行調節，CD46與CD4+T細胞上的CD3交叉結合可以促進其釋放大量IL-10，產生炎癥反應[17]。

3 腎移植IRI過程中抗補體治療的方式

目前，補體系統在腎臟IRI過程中的作用已經得到了證實，動物實驗也證實，通過抑制補體系統可以有效降低IRI程度[11]。由于C3和C5在整個補體系統激活過程中都具有重要作用，因此抗補體治療的方式主要集中在抑制這兩種分子的作用上。研究發現，在大鼠和小鼠等腎移植模型中應用抗C5治療可以減輕移植后IRI程度[18-19]?？寡a體藥物主要通過與細胞膜蛋白中的FH段或Ⅰ型補體受體相連，或者抑制絲氨酸蛋白酶活性(C1抑制劑、抗MASP2抗體)等方式發揮抑制作用。目前常用的兩種補體抑制劑是抗C5單克隆抗體和可溶性補體受體1(soluble complement receptor 1，sCR1)。

依庫麗單抗是一種人源化抗C5分子的單克隆抗體，可以通過與C5分子高效結合，并抑制C5轉化酶的活性從而抑制C5分子的分解，阻礙C5a和C5b-9分子的形成，最終阻止補體的促炎、促血栓形成和溶解功能。在急性Ⅰ型抗體介導的排斥反應中，依庫麗單抗可以起到預防和治療的作用，但具有一定的局限性[19-20]。

sCR1是一種補體調節蛋白，在補體系統激活過程中可以起到重要的調節作用。這種可溶性補體受體可以抑制C3b和C4b的功能，同時促進C3和C5轉化酶的降解，達到抑制補體系統功能的作用。在大鼠腎移植模型中，sCR1制劑在急性腎損傷中可以起到腎臟保護作用，并延長移植物存活時間[19-20]。

4 展 望

在腎移植中，IRI是一個重要的病理生理過程，補體激活是產生損傷的重要原因。目前已經證實，補體系統的3條激活途徑均參與了損傷過程；同時，腎缺血再灌注動物模型證實抑制補體激活可以減輕腎臟IRI程度。雖然已有多種補體抑制劑投入使用，但關于補體系統在整個IRI過程中所起的作用，以及補體被抑制后的不良反應等問題，仍需要進一步的研究。

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(本文編輯：鮑夏茜)

李佳蔚, 戎瑞明. 補體在腎移植缺血再灌注損傷中的作用與機制[J/CD]. 中華移植雜志：電子版, 2016,10(4):190-192.

Role and mechanism of complement in kidney transplantation ischemia-reperfusion injury

LiJiawei,RongRuiming.

DepartmentofUrology,ZhongshanHospital,FudanUniversity,ShanghaiKeyLaboratoryofOrganTransplantation,Shanghai200032,ChinaCorrespondingauthor:RongRuiming,Email:rong.ruiming@zs-hospital.sh.cn

Complement system is an important part of human immune system, which plays a key role both in body’s innate and adoptive immune reaction. Activation of complement system could aggravate the damage degree of renal transplantation ischemia-reperfusion injury. The membrane attack complex produced by complement activation could cause direct damage to tissues. Furthermore, the intermediate products of three pathways of complement system activation could cause indirect damage to transplanted kidney by mediating inflammatory reaction. Some studies found that the inhibition of complement activation could protect grafts from immune injury and promote functional recovery of transplant kidneys. Therefore, inhibition of complement system activation could become a new research field in organ transplantation, which may provide new ideas for clinical therapy.

Complement; Kidney transplantation; Ischemia-reperfusion injury; Complement inhibitor

10.3877/cma.j.issn.1674-3903.2016.04.010

200032 上海，復旦大學附屬中山醫院泌尿外科 上海市器官移植重點實驗室

戎瑞明, Email: rong.ruiming@zs-hospital.sh.cn

2016-06-07)