IgA肾病与干细胞异常相关性研究进展＊

中国医科大学附属第一医院儿科（沈阳110001）

李 维 综述 姜 红 审校

Ig A肾病（Ig A nephropathy，Ig AN）是一免疫病理学诊断名称，其特征是肾小球系膜区有弥漫性的Ig A沉着，临床上常以反复发作肉眼血尿或镜下血尿为主要特点，可伴有不同程度的蛋白尿，但个体临床表现差异大，轻者可仅表现镜下血尿，严重者呈急进性肾炎。既往认为Ig A肾病的预后良好，但最近有大规模流行病学调查表明［1］，其10年的肾存活率为96.4%，20年的肾存活率为73.9%，近25%患者仍面临有慢性肾功能不全的危险。而各种肾脏疾病发展为终末期肾功能衰竭时只能借助于肾脏替代治疗-透析和肾移植。随着干细胞研究的深入，一些学者认为Ig A肾病发病可能与骨髓干细胞（BMSC）异常有关，这为Ig A肾病的发病机制及治疗提供了一个新的研究方向。

1 Ig A肾病 于1968年被法国学者Berger首次发现，也称为Ber ger病，Ig A肾病作为一种独立疾病，与其他肾脏疾病的临床、病理特征均不同，临床上约40%～45%的患者表现为肉眼或镜下血尿，35%～40%的患者表现为镜下血尿伴蛋白尿，其余表现为肾病综合征和肾功能衰竭。Ig A肾病是世界范围内一种常见的肾小球疾病，它的流行在不同洲、不同国家或在一个国家不同地区的差异很大，如亚洲的日本、新加坡，Ig A肾病的发病率占原发性肾小球疾病的50%，而美国西部的印第安人低发区只占2%，我国Ig A肾病的发病率占原发性肾小球疾病的15%～32%［2］。Ig AN的典型症状是与上呼吸道感染相关的肉眼血尿。任何年龄均可发病，但是以20～30岁中青年多见，男性为主。目前对本病的诊断依靠肾活检免疫病理检查，病理特点是肾小球系膜细胞增生及系膜基质增加，系膜区和（或）肾小球血管袢出现以Ig A沉积为主，伴或不伴有Ig G和Ig M的免疫球蛋白及补体成分的沉积。

2 Ig AN发病机制

2.1 免疫功能异常：目前多数研究资料提示免疫功能异常造成了Ig A肾病。

2.1.1 IgA产生增多：①研究者发现Ig A肾病患者产生Ig A的浆细胞增多，并证明不是由抗原介导的体液免疫反应增强，而是多克隆B细胞活化生成，Ig A肾病患者外周血B淋巴细胞即使缺乏刺激也显示出不正常Ig A分泌率升高。进一步寻找免疫学异常的根源提示：T细胞功能异常促成了B细胞产生Ig A增加，尤其是T辅助淋巴细胞（Tα4）的数量在Ig A肾病患者是增加的，它能开启B细胞从Ig M到Ig A的合成。已发现本病可有T辅助细胞（CD4）增加和T抑制细胞（CD8）减少；具有转换Ig M合成为Ig A合成的Ta4细胞增加；②呼吸道及肠管免疫异常引起大量Ig A在循环中积聚，Ig AN的发病常常继发于呼吸道或消化道黏膜感染，有一些病原体与Ig AN有一定的关系，如副流感嗜血杆菌，幽门螺旋杆菌等，有些学者认为Ig AN的部分发病原因可能与HBV-Ag沉积有关［3］；③先天性体质异常，机体产生Ig A的功能异常旺盛。本病病人血清和系膜中可检出抗牛血清白蛋白多克隆基因型抗体，其滴度与血尿相关。最近，有人用从病人肾皮质和肾小球中获得的Ig A得到了5种单克隆抗基因抗体，它们与病人血清或浆细胞反应差，而与其肾脏组织有很高的反应率，提示肾脏的沉积是与这些多克隆Ig A抗体的异常性质有关。

2.1.2 IgA清除下降：①肝胆系统的功能异常或全身网状吞噬功能减弱，使肠管内的Ig A不能正常的被清除而进入体循环在肾脏中沉积；②肾小球系膜功能缺陷不能清除沉着在该区的免疫复合物而致病。③IgA1结构异常：在Ig A肾病患者中，β1，3-半乳糖转移酶缺陷，Ig A1侧链糖基化不完全，半乳糖减少，使得IgA1与受体结合下降从而降解减少，这种去半乳糖基的Ig A1失去了与肝细胞膜上特异性受体的结合能力，不能被肝细胞识别、摄取和清除，单体Ig A1易于聚合为多聚Ig A1，加强了Ig A1与肾小球基膜、细胞外基质的结合，进而沉积于系膜区并引起炎性反应［4］。Ig A1由成熟B细胞产生，研究证明低糖基化的Ig A1并不是糖基化过程的遗传缺陷引起，而是由于出现了大量的晚期的成熟B淋巴细胞，可能继发异常的免疫调节［5］。

2.2 遗传机制：遗传因素在Ig AN发病机制中的作用受到越来越多的关注，证据表明Ig AN具有种族、地区遗传性和家族遗传性，多数学者认为Ig A肾病是一个多基因疾病。家族性Ig A肾病致病基因以不完全显性的方式在家族成员中传递，Ig AN可发生在同一家族的兄弟姐妹，也可发生于亲属移植肾，Mc Donald等认为移植肾Ig AN再发率在受供体HLA零错配中比HLA错配＞1者高，即活体亲属供肾比非亲属供肾Ig AN复发率高［6］。还有相继报道：Ig A肾病的易感性与子宫球蛋白基因、转化生长因子β1［7］、人类白细胞抗原（Hu man leucocyte antigen，HLA）基因、C4补体基因、血管内皮生长因子基因、肿瘤坏死因子基因、甘露糖结合蛋白基因等多种基因相关［3］。

2.3 干细胞机制：近来有研究认为Ig A肾病可能是一种干细胞疾病。Ig A分为Ig A1和Ig A2，其中Ig A1占90%，Ig A肾病患者体内增多的Ig A是抗原非依赖性抗体，理论研究显示35%～50%的Ig A肾病患者血清中Ig A含量增多，且无论是系膜区沉积的Ig A或血清中升高的Ig A大多为从骨髓产生的Ig A1多聚体［8］，Susie等报告在同胞间进行造血干细胞移植（HSCT）后，Ig A肾病的进展是由于半乳糖基化缺陷的Ig A1产生过多，并在肾脏沉积而与急慢性移植物抗宿主病无关，说明Ig A肾病致病因素可能始于骨髓［9］。有临床研究报道，将健康人的肾脏移植给Ig A肾病合并终末期肾衰竭患者，结果移植肾出现Ig A肾病表现，另外，有人将有系膜Ig A沉积的肾脏移植给终末肾但无Ig A肾病的患者，结果移植肾的Ig A沉积消失，说明是由于内在的循环因素而不是肾脏缺陷导致Ig A在系膜沉积，另外有报道Ig A特异的T抑制细胞活性下降及辅助性T细胞活性增强，使B细胞合成Ig A增多与Ig AN肾病有关，新的观点认为Ig A1分子结构及功能异常与Ig A发病有关，这些结果增加了免疫重建有益于Ig A肾病的可行性，实际上，通过BMT免疫重建已减轻了一些严重自身免疫疾病患者的症状体征［10］。有动物实验证明Ig A肾病的致病动因位于骨髓细胞，实验中将有Ig A肾病倾向的dd Y鼠的骨髓移植到正常B6鼠后，B6鼠血清大分子Ig A和肾小球Ig A的沉积明显增加，相反，高Ig A鼠接受正常B6鼠的骨髓移植后，其系膜Ig A和补体C3的沉积减轻、严重肾小球硬化和系膜基质增生减轻、尿蛋白排泄减少、血清Ig A水平特别是大分子Ig A降低。

3 干细胞简介 干细胞（Stem cells，SCs）是一类具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的原始未分化细胞，是组织器官的起源细胞，现已成为基础研究和临床工作备受关注的热点，干细胞移植为现代医学提供了一个新的治疗途径。在20世纪60年代，研究者们就已经发现一些小鼠细胞具有发育为多种组织的能力，但直到1971年，才从小鼠体内分离到真正的干细胞。到1998年11月，美国生物学家Thomson与Gearhart等分别从流产胎儿和经体外受精技术得到的多余胚胎中分离得到多能性干细胞，并成功地在体外进行了培养。至今对干细胞及其应用研究已有30多年历史，随着对干细胞研究的逐渐深入，越来越多的研究者将干细胞研究的焦点集中在临床疾病的治疗，并已在治疗血液病及自身免疫性疾病方面取得了令人瞩目的成就。近年来已有研究报道干细胞可分化成肾脏细胞，包括系膜细胞、内皮细胞、足细胞和肾小管上皮细胞，并且干细胞移植对一些肾脏疾病的治疗初见成效。

4 干细胞治疗Ig A肾病的相关研究 有研究证明Ig A肾病可能是一种干细胞疾病，干细胞移植能治疗Ig A的原理主要是异基因骨髓干细胞的供者抗原呈递细胞在胸腺能有效呈递异基因抗原，阻止异常自身反应性T淋巴细胞产生，使异常Ig A的产生减少。Sakai采用同种异基因BMT治疗1例慢性粒细胞白血病伴Ig A肾病患者，结果发现不仅粒细胞白血病得以治愈 ，而且其肾小球基底膜Ig A沉积亦得以消除，首次提出（MSCs）异常可能是Ig A肾病的病因，而且正常健康供体的BMT能减轻肾脏损害［11］。Imasawa等将有Ig A肾病倾向的ddy小鼠的造血干细胞移植给同种异基因的C57BL／6j（B6）正常小鼠后，发现B6小鼠血清中大分子的Ig A水平明显增高、肾小球基底膜Ig A与C3沉积明显增多。然后，又把B6小鼠骨髓移植给25周龄的ddy小鼠，结果发现ddy小鼠血清Ig A水平降低，蛋白尿减少，肾小球硬化减轻，大分子量Ig A浓度降低，膜基质变窄，故作者推断HSC异常可能是Ig A肾病的主要发病机制，正常的HSC可纠正Ig A肾病的异常表现，减轻对肾小球的损害［12］。Imasawa等的进一步实验报道，将正常B6小鼠及Ig A肾病（HIGA）小鼠的骨髓分别移植给HIGA小鼠，结果发现（B6-HIGA）组的小鼠Ig A及C3在肾小球系膜区的沉积及肾小球硬化明显低于（HIGA-HIGA）组，而且（B6-HIGA）组的血清大分子量Ig A也低于（HIGA-HIGA）组，该研究进一步提示，HSC决定血清Ig A的质及量的变化，干细胞移植不仅使来自于正常小鼠的骨髓干细胞取代受体的免疫细胞，而且可以促进肾小球细胞的再生，这个方法给Ig A肾病的治疗带来可靠的依据［13］。Kunter等人发现将标记绿色荧光蛋白的骨髓间充质干细胞（MSCs）移植入患Ig A肾病的鼠体内，系膜区可见表达绿色荧光蛋白的骨髓间充质干细胞，并且该区域Ig A堆积明显减少，肾脏功能得到明显改善［14］。彭伟等将异体 MSCs输入Ig A肾病大鼠体内，细胞移植后小鼠肾功能明显恢复，Scr、BUN水平及24h尿蛋白含量与模型组比较明显降低，肾脏病理改变明显减轻，系膜区Ig A沉积明显减少，认为同种异体骨髓移植可能是治疗Ig A肾病的一个工具［15］。Yasunori Iwata等报道一例28岁男性Ig A肾病患者，激素治疗可减轻其蛋白尿水平（由3g／d，降至1g／d），但尿蛋白一直未转阴，约6.5年后，因持续发热，第2次入院，诊断急性淋巴细胞白血病，予以外周血干细胞移植（PBSCT）治疗后，ALL完全缓解，同时尿蛋白转阴，第2年肾活检显示Ig A及C3沉积消失，说明免疫抑制治疗后通过SCT进行免疫重建对Ig A肾病治疗是有益的［16］。

5 SC治疗Ig A肾病的可行性 目前，已有报道干细胞可以分化为许多细胞类型：如肝细胞、神经元细胞、心肌细胞、皮肤细胞、子宫内膜细胞等，最近，研究表明可以分化为肾脏细胞：①SC可以分化为肾小球细胞：Imasawa等的研究证实，BMC可分化成肾小球系膜细胞［17］，该实验将绿色荧光蛋白（GFP）转基因C57BL／6j（B6）小鼠的骨髓注入经8.0Gy钴60照射的同系小鼠中构建嵌合体骨髓，在骨髓移植后的肾脏中追踪到GFP阳性细胞，这些GFP阳性细胞定位于肾小球，肾小球周围和肾间质，提示骨髓细胞可转变（Turnover）成肾小球细胞，而且在骨髓移植后2～24周内，GFP阳性细胞的数量以时间依赖的方式增加，用免疫组化的方法检测发现绝大多数GFP阳性细胞为F4／80和Thy21抗原阴性细胞，说明这些GFP阳性细胞既不是巨噬细胞也不是T细胞。间接免疫荧光证实这些嵌合体鼠的肾小球上60%的des min阳性细胞为GFP阳性，并且从肾小球中分离出的GFP阳性细胞对血管紧张素II的刺激有收缩反应。说明骨髓细胞可分化成肾小球系膜细胞。②SC可以分化为肾小管细胞：Morigi等［18］研究证明，用成体骨髓来源的间充质干细胞或造血干细胞治疗急性肾衰竭（ARF，小鼠经注射顺铂诱导形成）能提高ARF的肾功能及减轻肾小管损伤，而且发现对恢复肾小管结构及改善肾功能起作用的是MSCs而不是HSCs，考虑可能是 MSCs的功能性保护作用使MSCs移植入受损肾脏并且融合／分化为肾小管细胞，而这种功能性优势是由MSCs产生生长及肥大因子的能力决定。Lin等［19］从Rosa26鼠（表达β-galatosidase）分离 HSCs，在造成短暂单侧肾缺血后，将HSCs移植入雌鼠体内，发现移植细胞进入髓质肾小管，并且分化为近曲小管细胞，提示骨髓细胞参与肾脏修复，在肾缺血24h后血循环中Lin-，Sca-1+细胞数量明显增多，强烈提示肾损伤可刺激骨髓释放 HSC。Poulso m等［20］将C57／black雄性小鼠的骨髓注入经r射线预处理后的同系雌性小鼠的尾静脉中，用原位杂交和免疫组化的方法鉴定Y染色体和肾小管上皮细胞的表面抗原。骨髓移植13周后，在雌性小鼠的肾组织切片中鉴定到近8%的Y染色体阳性细胞为肾小管上皮细胞，并且也鉴定出了Y染色体阳性的足细胞，提示骨髓来源的细胞可分化成肾小管上皮细胞和肾小球足细胞。Krause［21］的研究中也发现雄雌小鼠分别做为供受者，骨髓移植后雌性小鼠的一些肾小管上皮细胞中Y染色体阳性。另有一些资料研究了男性病人接受女性移植肾的肾活检标本，这些移植肾都合并有各种病理损伤，包括严重的急性排异、急性肾小管坏死、血管内膜炎等，发现Y染色体阳性细胞广泛分布在移植肾中，经鉴定为肾小管上皮细胞和血管内皮细胞。Gupta等［22］将女性肾脏移植给男性肾衰竭患者，通过分析发现1%肾小管细胞含有Y染色体的上皮细胞标志和表型，并且CD45阴性（造血细胞标志），强烈提示骨髓细胞能分化为肾上皮细胞，骨髓来源的细胞参与肾小球内皮和系膜细胞更新并对微血管修复有作用。这些发现为肾病的发病机制提供了一个新的视野，并表明干细胞疗法有巨大的潜力。李维等研究发现，给慢性马兜铃酸肾病大鼠模型移植骨髓干细胞后，血尿素氮、血肌酐、24 h尿蛋白量均显著低于移植前及非移植组。说明干细胞治疗可以改善慢性马兜铃酸肾病大鼠肾功能，减轻慢性马兜铃酸肾病大鼠的尿蛋白丢失，并证明干细胞可以向 肾小管上皮细胞转化［23］。袁 莉等［24］将用PKH-26标记的人早期胚胎间充质干细胞（h MSC）注射到出生3 d的小鼠肾脏内观察1个月，结果发现注射后2周h MSC明显沿小管迁移到注射点远处，基本每个肾组织切片都可以见到荧光标记的细胞。1个月时荧光标记细胞在肾脏内分布范围进一步扩大，但荧光标记量明显减弱。取注射后2周肾脏组织切片标本，使用FITC-WGA标记肾小管，激光共聚焦显微镜观察发现，肾脏内红色荧光标记的h MSC有（10.0±2.1）%分布在小管，表示人间充质干细胞可能参与体内肾小管上皮细胞的发育。马之学等［25］予以重度系膜增生性Ig A肾病伴部分肾小球硬化患者脐血干细胞修复治疗，患者病情明显改善：血压恢复正常，尿蛋白（-），尿潜血（-），以上数据说明来自健康供体的干细胞可以取代受损的肾脏细胞进而修复受损的肾脏，肾脏再生成为可能。

目前，Ig AN肾病发病机制尚不十分清楚，亦无有效治疗方法，约1／3患者进入终末期肾衰竭，需肾移植或长期透析维持生命，而透析或肾移植费用昂贵，且相关副作用严重，其他无需透析或移植者，亦需长期服用免疫抑制剂，也会伴随许多相关副反应，所以，迫切需要寻找一种新方法，从根本上解决这一难题，干细胞是近年来生命科学领域研究的热点，大量研究报道干细胞可以治疗肾脏疾病，包括Ig A肾病。

干细胞治疗Ig A肾病尚处于基础研究阶段，许多问题仍待解决，如伦理问题，纯度如何控制，同种异体细胞移植的排斥反应［26］，细胞移植后诱导干细胞准确到达受伤部位的归巢机制是什么？调控移植细胞分化的因素是什么？局部因素是如何影响细胞分化的？另有研究表明干细胞移植可能导致肾损伤，Chan GS等对12例HSCT病人的肾活检标本进行分析后发现，9例病人出现了移植物抗宿主病，肾损伤主要表现为蛋白尿、肾功能不全，病理表现膜性肾病、血栓性微血管病等，提出HSCT可能引起移植物抗宿主病相关免疫复合物在肾脏沉积或非免疫因素导致肾损伤［27］。

尽管干细胞治疗还有技术，调控及伦理学等方面的障碍，但不可否认这种具有革新意义的治疗方法在治疗临床疾病（包括急慢性肾疾病）上的潜力正在迅速提高，给许多难治性疾病的根治带来的新的希望。

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