補體凝集素與呼吸系統疾病

王世雄 聶浩 張昊川 黃河 （.安徽醫科大學深圳二院臨床學院，深圳市第二人民醫院呼吸與危重癥醫學科，深圳 58035；.長江大學醫學部，荊州 43403）

補體凝集素途徑最早由日本MATSUSHITA等［1］學者提出，ficolin與MBL同為補體凝集素途徑的一類起始物，兩者具有相似結構與功能，但參與起始過程略有不同，ficolin激活補體途徑不需要Ca2+的參與，而MBL作為起始物需要Ca2+的活化才能激活補體凝集素途徑，ficolin與MBL同作為凝集素途徑中的一員，都可直接識別病原的某些糖類結構后，與MBL相關絲氨酸蛋白酶（MBL-associated serine protease，MASPs）結合并形成復合物，通過凝集素途徑觸發補體活化，從而介導一系列免疫反應，包括調理吞噬作用和細胞因子產生；另一方面可直接殺滅微生物，最終達到保護機體的作用。而呼吸系統疾病的發生發展與免疫、感染密切相關。近年來，越來越多的證據表明ficolin/MBL不但與呼吸系統感染疾病有關，而且與肺纖維化及其他相關疾病也呈顯著相關性［2-4］。

1 ficolin/MBL的結構和種類

ficolin與MBL蛋白分子結構相似，兩者含有共同結構區域為膠原樣區。ficolin特有的纖維蛋白原樣區作為識別病原的結構，而MBL的識別區域為C型蛋白樣區。在補體凝集素激活途徑中，ficolin/MBL蛋白通過纖維蛋白原樣區或C型蛋白樣區識別細菌、真菌等病原微生物的病原相關分子模式配體（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），并通過膠原樣區結合MASPs蛋白，激活補體發揮生物學效應。MBL根據基因編碼不同，分為多種類型，在人和動物之間的類型基本相同，而ficolin在人和動物之間的種類略有不同，目前發現人類的ficolin有3大類，為M-ficolin（ficolin-1或FCN1）、L-ficolin（FCN2）以及H-ficolin（FCN3），在小鼠中主要為ficolin-A（類似于人L-ficolin）和ficolin-B（FCN-B）。由于ficolin發現較晚，目前對其研究機制尚不明確。因此，以下主要介紹ficolin的種類。

M-ficolin主要存在于中性粒細胞和單核細胞胞質的分泌顆粒中，在血清中很難檢測到，這提示Mficolin并非血清型蛋白，而是一種細胞分泌蛋白。然而，目前對其分子結構及具體機制尚處于初步探索階段，缺少實驗數據支持。因此對M-ficolin的研究有待進一步探討。

L-ficolin/P35和H-ficolin主要存在于血清中，在肝臟中表達，目前研究的焦點主要在于L-ficolin。在人體內，L-ficolin可與3種類型的MASPs結合即MASP-1、MASP-2和MASP-3，啟動補體凝集素途徑，發生免疫學反應，從而保護機體［5］；此外，有動物實驗證實L-ficolin可通過增強中性粒細胞對鼠傷寒桿菌的攝取，從而可能增強小鼠抵感染的能力［6］。Lficolin主要作用機制是通過與MASPs結合啟動補體凝集素途徑或者直接介導細胞的調理吞噬作用。

H-ficolin主要由支氣管上皮細胞及Ⅱ型肺泡細胞等合成并分泌到支氣管和肺泡間，神經膠質瘤細胞中也可產生少量H-ficolin。H-ficolin具有耐細菌膠原酶的作用，參與維持組織穩態和介導凋亡細胞的清除。此外，H-ficolin可抑制人單核細胞中病毒復制，并誘導產生相關細胞因子，間接殺滅病毒［7］。

2 ficolin/MBL與慢性氣道炎癥性疾病

慢性氣道炎癥性疾病是主要由炎癥細胞、各種細胞因子等參與的一大類呼吸系統疾病統稱，常伴有慢性感染，以COPD、支氣管擴張、哮喘等為代表。

2.1 ficolin/MBL與慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD） COPD是一種可預防和治療的疾病，其特征是持續呼吸道癥狀和氣流受限。當前的流行病學調查顯示全球COPD患者約3億，已成為全球第三大死亡原因［8］。HODGE等［9］進行了一項臨床研究顯示COPD組與非COPD組相比，COPD受試者氣道中功能性MBL含量顯著降低，COPD合并吸煙者相比COPD不吸煙的患者，MBL則降低更顯著且氣道中的巨噬細胞數量與MBL呈正相關。另外，有研究表明攜帶MBL基因變異的COPD患者呼吸道感染更重，且有更多的住院次數［10］。此外，亦有基礎實驗顯示LPS誘導肺損傷的模型中，Ficolin-A缺乏組小鼠肺部炎癥更重，生存率低，同時在此實驗中也揭示了補充ficolin的小鼠能夠更好預防LPS誘導的肺損傷［11］。另一項動物治療性實驗中亦顯示MBL霧化給藥可使小鼠體內肺泡巨噬細胞的胞吞能力顯著恢復，并減輕氣道炎癥［12］。這些發現有力地支持了ficolin/MBL可作為COPD及吸煙者的一種新型治療方案，主要針對巨噬細胞的靶向療法。

2.2 ficolin/MBL與支氣管擴張癥 支氣管擴張癥（簡稱支擴）是常見的慢性呼吸系統疾病，隨著高分辨率CT（High reso-lution CT，HRCT）的普及，其患病人數逐年上升，在某些地區甚至有超過COPD的趨勢。臨床上此類患者常有反復咳嗽、咳痰及感染，目前關于該病因的主要觀點為感染和免疫功能缺陷或異常，但未有明確定論。國外學者的一項臨床研究顯示支擴患者血清中L-ficolin缺乏的頻率明顯高于對照組，且缺乏程度更高，但兩者之間的MBL水平差異無統計學意義［13］；肺炎患者與對照組相比，MBL功能不全在肺炎患者中更常見，但L-ficolin平均水平明顯高于對照組。因此推測，兩者結果不同，可能由于高水平的L-ficolin在肺炎患者中起急性期炎癥反應物的作用；而在支擴患者中，導致L-ficolin水平降低的機制和過程暫不明確，需進一步探討。此外，丹麥學者發現MBL基因缺失的囊性纖維化支擴患者肺功能損傷更嚴重，生存率更低［14］。同時也有研究證實MBL低表達或基因缺失的非囊性纖維化支擴患者，細菌定植率更高，支氣管擴張程度更高，預后更差等，這與囊性纖維化支擴的結果基本一致［15-16］。上述研究高度提示L-ficolin/MBL缺乏很可能是影響支擴的易感因素，亦是支擴預后的一種預測因素。同時，間接表明支擴的發生、發展可能跟自身免疫相關。因此，在發生支擴前測定血補體凝集素的水平，將支擴、ficolin/MBL和免疫之間的關系研究更有臨床價值。

2.3 ficolin/MBL與支氣管哮喘 支氣管哮喘是一種異質性、多因素的慢性炎癥性呼吸道疾病，主要表現為氣道炎癥和氣道高反應。哮喘發生機制中最主要的免疫因素是嗜酸性粒細胞和免疫球蛋白E（IgE），而凝集素補體途徑產生的C3a可以激活嗜酸性粒細胞、肥大細胞等，使得支氣管平滑肌收縮，C5a與哮喘氣道高反應的發展有直接聯系，從而在哮喘的發生、發展中起著重要作用［17］。早期研究提示僅在反復呼吸道感染的情況下，L-ficolin不足與哮喘或過敏性鼻炎呈顯著相關性［18］。最近的文獻僅表明兒童中高血清MBL水平與過敏或哮喘有關，且具體機制未有定論［19］。雖ficolin和MBL的功能和結構類似，這些結果的差異提示ficolin和MBL在參與炎癥相關機制中可能有所不同，同時要考慮哮喘的異質性，且ficolin/MBL在哮喘中研究鮮有報道，缺乏大數據支持。因此，ficolin/MBL與哮喘的研究有待進一步探索。

3 ficolin/MBL與呼吸系統感染性疾病

感染在呼吸系統中最常見的，它可單獨存在，同時其他呼吸系疾病也多伴有感染。主要包括病毒、細菌和一些特殊感染病原。

3.1 ficolin/MBL與病毒性肺炎 病毒感染在生活中最為常見，往往為上呼吸道感染，在人體免疫力下降明顯或病毒毒力較強的情況下，才可能發展為下呼吸道感染（肺炎）。我國學者在A型H1N1流感病毒感染的小鼠模型中發現pcDNA-L-ficolin質粒注射的小鼠肺組織下降較輕，肺組織中病毒基因表達較低，IFN-γ、IL-4等炎癥因子表達水平高［20］。與此同時，VERMA等［21］同時進行了臨床和基礎實驗，結果提示患流感的人血清和肺泡灌洗液中H-ficolin指標明顯升高，且在體外研究中初步表明H-ficolin具有抗A型流感的抗病毒活性。這些數據均提示ficolin在抵御A型H1N1流感病毒中有一定保護作用。此外，最近由于新型冠狀病毒感染（COVID-19）的全球蔓延，導致呼吸道感染造成的死亡人數高于預期數倍。多項文獻對其機制研究發現，COVID-19與SARS病毒相似，病毒表面突觸蛋白通過與人體血管緊張素轉化酶2（ACE2）受體結合相互作用后進入氣道，由于ACE2受體在氣道上皮細胞中表達［22-23］。因此，COVID-19病毒與ACE受體結合后在氣道定植或持續慢性感染，致使呼吸系統進一步破壞，其病理表現為彌漫性增殖性肺泡損傷，2型肺泡細胞增生、肺泡水腫、淋巴細胞浸潤以及肺泡內嗜中性白細胞少量募集等［24］。國外研究發現COVID-19組較其他病毒組，其血清MBL水平顯著增高，同時觀察到MBL、FCN3在肺部組織中均有不同程度表達，且MBL表達更高［25］。以上結果表明ficolin/MBL可能通過某種途徑，激活補體，同時可能起著拮抗ACE2受體的作用。同時有文獻報道提示COVID-19患者免疫血栓形成風險更大，血管損害嚴重，其具體病理生理過程尚不清楚［26］。不過，大量補體激活后可增加C3a和C5a的產生，經過一系列反應可引發細胞因子風暴和促進血管通透性［27］，因此猜測這可能是COVID-19患者免疫血栓事件風險增加的原因，但目前未有足夠的基礎研究及循證醫學支持，需要進一步研究，尚不能定論。

3.2 ficolin/MBL與細菌性肺炎 鏈球菌肺炎在細菌性肺炎及社區獲得性肺炎中都是較常見的。荷蘭的一項研究中，發現FCN-A在小鼠抵抗肺炎鏈球菌感染時可起到保護作用，而MBL也可作為補體途徑激活的起始物，但這項研究中MBL不參與肺炎鏈球菌感染，似乎與FCN-A介導的凝集素途徑相互獨立［28］。以此推測，ficolin才是抵抗鏈球菌感染的潛在關鍵分子，對于不同細菌的感染，參與激活補體的凝集素可能不同，同時間接表明MBL在人類抵御肺炎鏈球菌感染方面可能是有限的。對社區獲得性肺炎的一項調查顯示，肺炎鏈球菌組與對照組間的ficolin-2相比差異無統計學意義，與其他病原組之間的MBL和ficolin比較差異也無統計學意義［29］。還有與其結果相反的調查，MBL-2基因缺陷的患者發生肺炎鏈球菌侵襲的風險更大，并與肺炎鏈球菌易感性顯著相關［30］。因此，對于ficolin/MBL在抵抗肺炎鏈球菌之間到底有無保護機制？如何保護的？尤其是臨床上，這些都值得商榷，且迫切需要迫在眉睫解決。

3.3 ficolin/MBL與特殊感染性肺炎 真菌與結核分枝桿菌感染相關肺炎均屬于特殊病原引起的感染。在一項對慢性肺曲霉病的研究中發現，MBL缺乏與曲霉病的各種表現相關，且MBL基因的多態性決定了肺曲霉病患者肺部炎癥程度［31］。BIDULA等［32］在體外實驗中發現L-ficolin的調理作用一方面促進曲霉分生孢子的清除，另一方面誘導肺源性A549型肺泡細胞釋放IL-8，增強中性粒細胞的募集，間接殺滅煙曲霉；并同時進行了小樣本臨床數據（n=39）分析，結果顯示L-ficolin對于肺部移植后的真菌感染具有一定診斷價值。體外實驗的結果具有一定可靠性，如需引入至臨床，還需經體內實驗進一步證實。肺結核屬于特殊病原體感染，但在我國乃至世界的發病率居高不下，國外學者發現肺結核患者中血清L-ficolin含量顯著降低［33］。與此同時，我國學者的研究表明MBL基因缺失或者表達異常與結核的易感性和復發相關，并在體內實驗中表明ficolin可黏附并識別結核分枝桿菌表面的糖鏈，競爭性阻斷結核進入A549型氣道上皮細胞［34-35］。因此，ficolin/MBL可作為一種新型的改良免疫潛在藥物或者疫苗用于特殊感染的預防或治療。

4 展望

呼吸系統疾病的復雜性、難治愈性、易復發性給臨床治療帶來巨大挑戰，目前對于呼吸系統的主要方案為抗感染和控制癥狀對癥治療等，很難從根本上（即基因和自身免疫力方面）實現治愈。已有的文獻表明ficolin/MBL作為補體系統的激活起始物，從自身免疫方面出發，其在預防或抵抗感染中起關鍵作用，且ficolin/MBL的基因表達或種類的不同也跟呼吸系統多種疾病相關［12，20，31］。但結論仍可能存在爭議，譬如上述提及補體途徑激活過多或異常而產生的細胞因子風暴會加劇組織損傷，促進炎癥發展。這種雙重作用意味著補體激活過程中也需要調節平衡性。只要ficolin/MBL在體內、體外實驗及臨床試驗中確認其機制和在疾病中的作用，那么在未來ficolin/MBL就可作為一種免疫潛在制劑來預防疾病的發生，甚至隨著醫學及科技的發展，可以利用重組ficolin/MBL來治療相關疾病。這為新藥的開發提供新思路，為呼吸系統其他疾病的防治引領新方向。