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文章来源：中华糖尿病杂志, 2024, 16(6): 718-722.
作者：尹清风 孙丹丹 马海军
单位：新乡医学院第一附属医院健康管理中心
摘要
糖尿病肾脏病（DKD）是终末期肾病的主要病因之一，其确切发病机制至今尚未完全阐明。补体过度活化参与DKD的发病及进展，近来的研究提示，补体调节蛋白通过影响补体系统活化在DKD的发病中发挥重要作用。该文将对补体调节蛋白在DKD的发病及进展中的作用进行综述。
糖尿病是一种累及全身多脏器的慢性系统性、炎症性疾病。流行病学调查结果显示，我国成人糖尿病的患病率为12.8% ［ 1 ］ 。糖尿病并发糖尿病肾脏病（diabetic kidney disease，DKD）的比例高达40% ［ 2 ］ ，且DKD最终进展为终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD），这一不可逆的并发症给DKD患者、家庭及社会带来了巨大的压力。因此，深入研究DKD的发病机制具有重要的临床意义。
补体系统是机体固有免疫的重要组成部分，由50多种补体蛋白及补体调节蛋白（complement regulatory proteins，CRP）等组成，广泛参与机体的免疫防御、免疫应答及免疫调节等。适度的补体激活通常发挥积极的保护作用，但过度的补体活化将导致机体出现持续的炎症反应及严重的靶器官损害 ［ 3 , 4 ］ 。因此，补体活化的调控至关重要。近些年来，有研究证实补体蛋白和CRP参与DKD的发病及进展 ［ 5 , 6 , 7 ］ 。本文将就补体系统，特别是CRP在DKD的发病及进展中的作用作一综述。
一、补体系统与DKD
补体可通过经典途径（classical pathway，CP）、替代途径（alternative pathway，AP）及凝集素途径（lectin pathway，LP）等激活。尽管3条途径的启动因子不同，但均通过裂解补体C5进入共同的末端通路（ 图1 ）。
图1 补体的激活和调节在糖尿病肾脏病发病中的作用机制
Li等 ［ 8 ］ 的研究发现，DKD患者血浆补体C1q、甘露糖结合凝集素、Bb、C4d、C3a、C5a及可溶性C5b-9（soluble C5b-9，sC5b-9）的水平显著高于无肾脏受累的糖尿病患者，且尿液C3a、C5a水平与DKD患者的血清肌酐、尿蛋白及估算的肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）显著相关，尿液sC5b-9水平与DKD患者的尿蛋白及eGFR显著相关，尿液甘露糖结合凝集素、Bb、C4d的水平与DKD患者的尿蛋白水平显著相关，尿液C3a、C4d、Bb与DKD患者的肾小球硬化的进展显著相关，提示LP及AP活化与DKD患者的肾损伤相关。Jiao等 ［ 9 ］ 的研究发现，肾小球补体C1q、C3或C4d高表达的DKD患者更容易进展为肾衰竭，提示CP活化加速了DKD的进展。上述研究结果表明补体广泛过度活化参与了DKD的发病及进展。
二、CRP与DKD
众所周知，补体系统在正常状态下受到严格调控。CRP通过靶向不同补体蛋白发挥抑制补体系统过度活化的重要作用。CRP主要包括膜结合型及可溶性CRP，前者主要包括衰变加速因子（decay accelerating factor，DAF/CD55）、膜辅助蛋白、保护素（protectin，CD59）及补体受体（complement receptor，CR）等，后者主要包括补体H因子（factor H，FH）、H因子相关蛋白（factor H related protein，FHR）、丛集素（clusterin，CLU）及波连蛋白（vitronectin，VTN）等，研究显示CRP在DKD发病中发挥了不同的作用及影响。
（一）膜结合型CRP
1. DAF/CD55：DAF/CD55在外周血细胞及多种组织细胞表面表达，可以抑制补体C3/C5转化酶的形成并加速其降解，保护宿主细胞免遭补体活化的损伤。Angeletti等 ［ 10 ］ 的研究发现，经链脲佐菌素处理后，与BALB/c野生型小鼠相比，DAF表达缺失组模型小鼠（DAF -/-）的尿白蛋白水平更高且肾小球病变更重；同时，作者进一步发现，与对照组小鼠相比，链脲佐菌素处理的条件性剔除足细胞DAF表达的B6模型小鼠肾小球C3b的沉积显著增加，且肾小球硬化评分更高，这些结果提示，足细胞DAF缺乏和由此产生的补体激活可能与DKD的发病及进展有关。Geng等 ［ 11 ］ 的研究发现，与对照组肾组织相比，DKD患者的肾组织标本存在多个编码补体系统分子的差异表达基因，其中CD55分子的基因表达水平显著下调，提示补体调控异常可能参与了DKD的发病。
2. CD59：CD59分子在体内广泛表达，可以阻止补体C9与C5b-8复合物的结合，直接干扰膜攻击复合物（membrane attack complex，MAC）的形成，保护宿主细胞免遭MAC的损伤。Acosta等 ［ 12 ］ 的研究发现，CD59在糖尿病患者体内被糖基化后失去了抑制MAC的功能，从而促进了MAC介导的细胞毒作用及促细胞增殖作用，这一分子机制可能参与包括DKD在内的多个糖尿病相关血管并发症的发生发展。Vaisar等 ［ 13 ］ 的研究发现，在DKD人群中，较高的尿液CD59分子的丰度与较低的ESRD进展风险及较低的死亡风险密切相关。Zhao等 ［ 14 ］ 进行的尿液蛋白质组学研究发现，与健康对照及2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者相比，T2DM伴肾活检确诊为DKD患者的尿液CD59蛋白的丰度显著下降，且低丰度的尿液CD59蛋白是患者eGFR快速下降的独立预测因素之一，上述结果提示CD59的功能异常及异常表达与DKD的发病及进展有关。
3. CR1/CD35：CR1/CD35是一条单链跨膜糖蛋白，作为C3b/C4b的受体主要分布在红细胞、中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞等表面，发挥免疫黏附、调理吞噬及清除免疫复合物的作用，同时亦可作为辅因子协助机体细胞膜结合的C3b/C4b分子的灭活。早前的一项研究发现，与健康对照相比，糖尿病患者红细胞膜表面CR1（erythrocyte complement receptor 1，E-CR1）的表达水平显著下降 ［ 15 ］ 。Wakabayashi等 ［ 16 ］ 的研究发现，与健康对照以及由非DKD导致的维持性血液透析患者相比，DKD维持性血液透析患者E-CR1的表达水平显著下降，且血清可溶性CR1的水平显著升高，作者指出E-CR1的下降可能始于糖尿病的发病，且在并发DKD的过程中进一步减少。值得一提的是，近来Manoylov等 ［ 17 ］ 的研究发现，偶联谷氨酸脱羧酶65（glutamic acid decarboxylase 65，GAD65）抗原表位的抗CD35抗体可显著抑制1型糖尿病患者外周血GAD65特异性B细胞的活性以及抗GAD65抗体的产生，提示CD35对DKD患者红细胞及淋巴细胞的影响可能存在差异，需进一步研究。
（二）可溶性CRP
1. FH：FH是一种血浆糖蛋白，是补体系统特别是AP途径的重要负性调节因子，其生物学功能主要是控制C3转化酶的生成和稳定，促进补体C3b的降解，从而抑制循环中及膜表面AP的过度活化。Valoti等 ［ 18 ］ 指出，FH编码基因的遗传多态性（rs1065489，c.2808G>T，p.Glu936Asp）与个体血浆FH水平的差异有关，且进一步的研究发现，携带rs1065489纯合突变基因型（Asp/Asp）的T2DM患者发生微量白蛋白尿及心血管并发症的风险显著增加。上述Zhao等 ［ 14 ］ 的研究显示，与健康对照及T2DM患者相比，T2DM伴肾活检确诊为DKD患者的尿液FH蛋白的丰度显著升高，且尿液FH的丰度越高，则患者进展为ESRD的风险越高，但DKD患者尿液FH的来源及功能值得继续深入研究。
2. FHR：FHR包括5种蛋白（FHR 1~5）。尽管部分FHR可能具有一定的补体抑制活性，但越来越多的证据表明，与FH相比，FHR具有相反的作用，即促进补体活化，且可通过与FH的竞争进一步促进补体的活化。近期Papp等 ［ 19 ］ 的研究发现，FHR1和FHR5以剂量依赖性方式竞争性抑制FH与细胞外基质中的配体蛋白结合，从而导致补体系统的过度活化，并介导受累组织的炎症性病理损伤。王俊等 ［ 20 ］ 的研究发现，T2DM患者血浆FHR1水平显著高于健康对照组，且FHR1基因外显子5的rs12406079位点的A等位基因的频率显著高于健康人群。Vaisar等 ［ 13 ］ 的研究还发现，DKD患者尿液FHR2蛋白的丰度越高，该患者的死亡风险越高。
3. CLU：CLU是一种异源二聚体蛋白，可由巨核细胞及多种组织细胞合成分泌，因功能多样，又称载脂蛋白J、血清蛋白-40，40（SP40，40）及补体溶细胞抑制剂等。CLU可以抑制C5b-7复合物与C8及C9的结合，抑制MAC的形成；同时CLU也可与C5b-9结合，阻止MAC插入细胞膜磷脂。Zeng等 ［ 21 ］ 的研究发现，伴有肾损害的T2DM患者尿液CLU水平显著升高，且与尿蛋白水平呈正相关，作者指出尿液CLU是诊断评估T2DM患者肾损害严重程度的候选生物标志物。Kim等 ［ 22 ］ 发现，与非糖尿病患者相比，T2DM患者尿液CLU水平显著升高，且尿液CLU水平与T2DM患者eGFR的年下降率呈显著正相关；进一步的分析还发现，尿液CLU与蛋白尿的增高有助于预测T2DM患者肾损害的进展程度。He等 ［ 23 ］ 的研究发现，与对照组相比，DKD患者及糖尿病模型小鼠肾小球CLU的表达显著上调；且采用晚期糖基化终末产物的前体物质甲基乙二醛刺激体外培养的足细胞，可显著上调足细胞CLU的表达，但同时又导致了足细胞的损伤；进一步的研究还发现，重组人CLU预处理可减少甲基乙二醛刺激诱导的足细胞凋亡。以上结果表明，DKD患者肾小球CLU表达上调，然而体外实验又发现重组人CLU具有细胞保护作用，其在DKD发病中的具体作用机制尚有待继续深入探索。
4. VTN：VTN又称S-protein，是一种分子量为75 kD的糖蛋白，广泛存在于血浆、血小板和细胞外基质。VTN参与多种生物学过程，可以与新生的C5b-7复合物结合，阻止它插入脂质细胞膜，同时VTN也可以与C9结合，有效抑制MAC的形成。早年Morioka等 ［ 24 ］ 的研究发现，伴发微量白蛋白尿的糖尿病患者的血浆VTN浓度显著高于健康对照组，且并发慢性肾衰竭的糖尿病患者的血浆VTN水平显著低于肾功能正常的患者；作者认为，在DKD早期，血浆VTN可能因血小板的活化而合成、释放增加，但随着DKD的进展，血浆VTN由于动脉硬化、肾小球硬化、尿毒症毒素等的影响而下降，这提示VTN的血浆浓度变化可能是DKD进展的重要标记物。Fu等 ［ 25 ］ 报道的基于质谱的尿液蛋白质组学分析发现，随着尿白蛋白/尿肌酐比值的增加，T2DM患者尿液中两个来自VTN前体的肽片段出现了显著的差异表达，提示VTN来源的小分子肽可能是监测T2DM患者并发早期肾损伤的候选生物标志物。
5. TM：TM是一种内皮细胞跨膜蛋白，亦具有可溶性分子的形式，主要作用是调节凝血过程，同时，还可发挥抑制补体活化的功能。Wang等 ［ 26 ］ 发现，与对照组糖尿病模型小鼠（TM wt/wt）相比，缺乏TM胞外段凝集素样结构域的糖尿病模型小鼠（TM LeD/LeD）的尿白蛋白显著增多，且受累肾小球补体C3和C5b-9的沉积显著增加；体外实验发现，TM的凝集素样结构域可抑制高糖诱导的内皮细胞及足细胞表面的补体激活。van Aanhold等 ［ 27 ］ 的研究发现，与非糖尿病患者的尸检肾组织相比，来自糖尿病及DKD患者尸检肾组织的肾小球TM蛋白的表达水平显著降低，且作者进一步发现，与非糖尿病肾脏肿瘤切除术后的肾组织相比，DKD患者肾活检组织的肾小球TM的表达水平下降，作者指出糖尿病患者肾小球TM的减少先于临床显性DKD的发生，可能是DKD发病过程中的早期促炎机制。
综上所述，CRP的异常表达和（或）功能异常导致了DKD患者体内补体系统的过度活化，是DKD发病及进展的重要机制和途径。
三、补体抑制剂与DKD的治疗
鉴于DKD特效药物的缺乏及补体过度活化在DKD致病机制中的关键作用，补体抑制剂的研发及应用将为DKD患者的精准治疗提供重要支撑。
Morigi等 ［ 28 ］ 的研究发现，与野生型小鼠相比，DKD模型小鼠（BTBR ob/ob）肾小球C3沉积显著增加，且补体C3a、C3a受体在受累肾小球及足细胞的表达亦显著增加，相应地，BTBR ob/ob小鼠的尿白蛋白显著增多并出现肾小球的炎性损伤；作者进一步探讨了C3a受体拮抗剂对DKD模型小鼠的治疗作用及机制，发现阻断C3a可通过维持线粒体的功能保持足细胞的结构和功能，从而减少BTBR ob/ob小鼠的蛋白尿及肾小球损伤。Li等 ［ 29 ］ 报道，与对照组相比，C5a在DKD患者及糖尿病模型小鼠（ db/db）肾小球的表达显著增高，但应用C5a受体拮抗剂治疗，可减轻模型小鼠的尿蛋白、肾脏的结构损伤、肾组织巨噬细胞的浸润及促炎因子的表达。Yiu等 ［ 30 ］ 报道，与对照组相比，DKD患者肾小管C5a的沉积显著增高，且随着的疾病进展，DKD患者肾小管C5a的表达亦显著增加；进一步的研究发现，在 db/db小鼠中，应用新型C5a拮抗剂（NOX-D21）治疗，可显著减少模型小鼠脂质代谢的异常，降低血清尿素氮和肌酐水平，并改善肾小管间质的纤维化。Hoffmann-Petersen等 ［ 31 ］ 的研究发现，口服降糖药物二肽基肽酶Ⅳ抑制剂（dipeptidyl peptidase Ⅳ inhibitors，DPP-4i）在体外可直接抑制补体LP的活化，且呈剂量依赖性，但该机制是否与DPP-4i在糖尿病模型小鼠中显示出的肾脏保护及抗炎作用有关，以及DPP-4i是否能拮抗糖尿病患者体内的补体活化，均需进一步深入研究。
四、总结和展望
毋庸置疑，补体系统的激活参与了DKD的发病，CRP的表达或功能异常使得补体系统的调节失衡，进一步促进了补体系统的过度激活，这对DKD的临床转归具有重要的影响。尿液CLU水平、血浆及尿液VTN水平可能是评估DKD肾损伤进展的候选生物标志物；以拮抗补体C3a、C5a为代表的补体抑制剂的临床前研究为DKD患者的临床治疗带来了曙光，但补体靶向治疗在DKD患者中的长期疗效及安全性尚需大量临床试验进一步探索和验证。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
参考文献略
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