C3a/C3aR轴在肾脏疾病中的作用

张志诚 综述 郑敬民 审校

·基础医学·

C3a/C3aR轴在肾脏疾病中的作用

张志诚 综述 郑敬民 审校

近年来，C3a/C3aR轴在肾脏疾病中的作用逐渐受到关注，在其相关肾脏疾病患者肾组织中均能检测到C3a、C3aR的表达上调，上调程度与临床病理指标及肾脏预后显著相关。一些研究表明，C3a能通过与炎症细胞及肾脏组织细胞(肾小管上皮细胞、肾小球内皮细胞等)上表达的C3aR相结合，使靶细胞活化，释放多种炎性因子，来促进肾脏疾病的发生发展。但C3a/C3aR轴在肾脏疾病中的确切病理意义和作用机制仍有待进一步研究，本文就C3a/C3aR轴在肾脏疾病中的作用进行综述。

肾脏疾病 C3a/C3aR轴 肾脏损害 治疗靶点

补体系统是一个具有复杂而精密调控机制的生物级联反应体系，其组成成分包括固有成分、调节因子及补体受体等[1]。补体系统也是先天性免疫的一个重要组成部分，在机体的固有免疫应答中发挥作用。其通过促进巨噬细胞吞噬补体修饰后的病原体、趋化免疫细胞或直接溶解病原体等方面来保护机体免受感染，补体活化在包括肾脏疾病在内的多种疾病的病理过程及进展中也起着重要作用。以往人们对肾脏疾病中的补体系统功能的关注更多的是膜攻击复合物(MAC)、C5b及C4d的效应。然而，近年来在补体活化过程中，由补体C3通过C3转化酶催化而裂解生成的小片段C3a及其特异性受体C3aR在肾脏疾病病理过程中的作用逐渐受到学者们关注。本文就C3a/C3aR在相关肾脏疾病和肾脏损害中发挥的作用进行综述。

C3a的生成和生物学特性

补体系统主要经过三种途径即经典途径、旁路途径和甘露糖结合凝集素途径进行活化[2]，其活化后，补体C3通过C3转化酶催化裂解生成大片段C3b和其代谢物(iC3b,C3dg)；小片段(C3a，C5a)及终末产物膜攻击复合物(C5b-9)(图1)。C5b-9能破坏靶细胞的磷脂双分子层从而引起细胞损伤及坏死，同时也能活化中性粒细胞、上皮细胞及内皮细胞，使其参与炎症反应[3]。

图1 三种补体活化途径[3]MCP：膜辅助因子蛋白；DAF:衰变加速因子；CR1:C3b受体；MBL:甘露糖结合凝集素；MASP:MBL相关蛋白；MAC：膜攻击复合物

C3a是一个大约包含77个氨基酸的多肽，是一种强效的炎性因子并能广泛作用于免疫及非免疫细胞[4]。C3a能够调节血管舒张，增加小血管的通透性，引发平滑肌的收缩。对于有吞噬功能的细胞(中性粒细胞、巨噬细胞)，C3a有强烈的化学趋化作用，使吞噬细胞迁移至组织的损伤或炎症区域。C3a还能促进嗜碱性粒细胞和肥大细胞释放组胺，引发中性粒细胞的氧化猝发现象。C3a还参与组织的再生和纤维化过程，如Markiewski等[5]学者发现，在肝组织再生中，C3a能促进细胞因子、肿瘤坏死因子α(TNF-α)的生成。

C3aR的表达

C3a通过与其特异性受体C3aR结合从而发挥一系列生物学效应。C3aR是一个7次跨膜受体，属于G蛋白偶联家族。在早期的研究中，人们在骨髓源性细胞上(如单核细胞、中性粒细胞[6]、巨噬细胞、T细胞[7]及肥大细胞[8]等)检测到C3aR的表达，而近年来一些研究表明C3aR在脑、肺、心、肠道、肝脏、软骨及肾脏等器官组织细胞中也有表达，并且在不同的生理病理状态的组织细胞中表现出多样的生理功能[9-10]。在肾脏组织中，肾小管上皮细胞[11]和足细胞[12]均能表达C3aR，且狼疮模型小鼠(MRL/lpr小鼠)肾组织中，C3aR mRNA及蛋白表达明显上调，这种表达上调在肾脏疾病发病前就已出现，说明C3a/C3aR异常激活参与肾脏疾病的发生发展，而不是单纯由疾病导致的伴随现象。

在肾脏疾病中的作用

肾脏疾病的发病机制与补体系统激活的关系错综复杂，研究发现，肾脏疾病如各类免疫复合物介导的肾小球肾炎、C3肾小球病、移植肾的缺血再灌注损伤及抗体介导的排斥反应均有补体级联反应的参与[13-14]。长期以来，C3a一直被认为通过趋化并聚集炎性细胞在肾脏疾病中间接发挥作用，然而近期一些报道则显示C3a/C3aR轴正常或异常活化在肾脏疾病中起着更为直接和显著的作用[15-17]。

狼疮性肾炎(LN) 系统性红斑狼疮(SLE)患者体内的大量循环免疫复合物沉积在肾脏可引起LN，是SLE最严重的并发症之一，往往也提示预后不良[18]。补体活化对病理性免疫复合物的清除起着重要作用；另一方面，补体活化产物也促进肾脏局部炎症、纤维化及组织损伤。Bao等[12]研究发现，C3aR特异性阻滞剂能够显著降低狼疮小鼠(MRL/lpr小鼠)肾脏损害，延长小鼠生存时间，可能与C3a/C3aR的激活能增强中性粒细胞和巨噬细胞对肾脏的浸润及IL-1β的分泌，加速肾脏细胞的凋亡有关。在临床方面研究中，Mizuno等[19]选取LN-Ⅱ～Ⅴ型的患者及正常人的肾组织切片进行C3aR免疫组化染色，肾小球组织学活动度评分则根据出现包括细胞增生、肾小球血管袢的破坏、苏木小体、新月体、透明血栓、纤维蛋白血栓及阶段性纤维蛋白沉积等在内的肾小球病理阳性征的数目进行计算评估。该研究者发现LN患者肾小球中内皮细胞C3aR染色增强，且其增强程度与小球组织学活动度评分呈明显相关性。表明LN患者的肾小球中C3aR表达显著上调，且C3aR表达与肾小球损伤程度成正相关。以上发现都预示着C3a/C3aR轴正常或异常的活化在LN中有着重要的作用，C3aR可用作对LN活动性诊断的一种生物标志物，也为治疗LN提供了一个新的治疗靶点。

IgA肾病(IgAN) IgAN是一种最常见的原发性肾脏疾病，是导致慢性肾衰竭的重要原因之一，特征性表现为IgA抗体和补体C3沉积于肾小球系膜区。部分学者认为补体活化在IgAN发生、发展中起着决定性的作用[13，20]。有文献报道与正常人相比，IgA肾病患者血浆中C3a的浓度增高[21]，Liu等[22]研究发现，IgAN患者肾组织中C3a明显蓄积于肾小管上皮细胞、小球系膜细胞及肾间质浸润细胞，而在相同的部位，C3aR表达也有显著上升，且与患者蛋白尿的程度、肾功能及病理分级相关明显。患者血浆及尿液中C3a浓度均上升，与临床表现及肾组织病理损伤程度明显相关，推测抑制C3a/C3aR通路有助减轻IgAN肾组织损害的严重程度。这些都表明C3a/C3aR轴活化参与IgAN的肾脏损害，也在疾病进展中发挥不可忽视的作用，预示着C3a/C3aR轴是治疗IgAN的新靶点。但是，对C3a/C3aR在IgAN中的具体机制的研究仍极为有限，具体作用机制没有阐述，需要进一步的探索。

肾脏缺血-再灌注(I/R) 当血管化组织在经历过长时间的缺血之后再次受到血液灌注而受到的损伤称为I/R损伤，是器官移植手术难以避免的事件，并显著影响移植器官的存活率[23-24]。众多因素可促进I/R损伤的发生发展，大量的研究表明补体激活在其中是一个关键环节[25-26]。有研究发现在I/R损伤模型小鼠中，补体激活的终末产物C5b-9促进肾脏I/R损伤的发生[27]。Peng等[28]的研究详细地阐明了C3a/C3aR轴活化在I/R损伤的作用机制，认为当I/R时，补体系统激活生成C3a，而C3a通过与肾小管上皮细胞和粒细胞(单核细胞、巨噬细胞等)上的特异性受体C3aR结合，使这些细胞激活并且上调其促炎性因子和趋化因子(如TNF-α、白细胞介素1、膜辅助因子蛋白1等)的生成。这些炎性因子不仅能够直接导致肾小管上皮细胞的损伤，还能招募更多的炎性细胞到小管间隙，另外C3a也有直接趋化炎性细胞的作用，加重肾组织局部炎性反应,导致肾脏组织损伤，降低肾脏功能。

糖尿病肾病(DN) DN是一种慢性进展性肾脏纤维化疾病，也是糖尿病最常见的微血管病变并发症，大部分DN患者都可能进展为终末期肾病[29]。糖基化终末产物、蛋白激酶C活化、转化生长因子(TGF-β)及氧化应激等多种因素参与了糖尿病肾脏损害的发生发展，近年来有研究显示在DN患者中检测到甘露糖结合凝集素(MBL)水平明显增高[30]，而在糖尿病模型小鼠的肾小球中能检测到过量补体C3沉积[31]，我们既往研究中也发现[32-33]，DN患者及糖尿病小鼠的肾小管上皮细胞及肾小球内皮细胞C3aR表达均显著上调，且上调程度与DN疾病进展有一定相关性，但具体机制并不清楚，提示补体系统促进DN的疾病进展。肾小管间质纤维化、肾小球硬化都是DN肾脏损害的重要表现[34]。已有文献报道，促炎因子C3a能通过激活TGF-β1/CTGF(CTGF)旁路而引起人肾小管上皮细胞(HK2细胞)发生上皮-间质细胞转分化(EMT)[15]。Li等[16-17]研究发现，在高糖环境下，C3a/C3aR轴的过度活化能够激活Wnt/β-catenin、TGF-β/smad3、IKBα等信号通路的活性，从而引起DN患者及糖尿病小鼠肾小球内皮细胞转分化和肾小球纤维化，加速肾小球硬化。C3aR阻滞剂(C3aRA)显著减轻糖尿病小鼠肾小球内皮细胞转分化及肾纤维化的程度，预示着C3aRA有可能成为治疗糖尿病肾脏疾病的一种潜在的治疗方法。

小结：目前已经确定C3a/C3aR轴参与一些肾脏疾病的发生发展过程。作为一种促炎介质，C3a能趋化炎症细胞(中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞等)迁移至肾脏组织，激活炎性细胞使其分泌众多炎性因子，参与炎症反应，介导肾脏组织损伤。另外，在高糖环境下，C3a能够直接与表达在肾小管上皮细胞、肾小球内皮细胞及系膜细胞上的C3aR结合，活化靶细胞，促进肾纤维化及肾小球硬化等肾脏损害进展。运用C3aRA可显著减轻相关肾脏疾病肾损害的程度，提示C3a/C3aR轴将成为肾脏疾病治疗的一个新靶点。但是需要注意的是，C3a/C3aR轴在相关肾脏疾病(LN、IgAN等)中的确切的病理及作用机制并未阐释清楚，仍需要更进一步的研究探索。

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(本文编辑 律 舟)

Complement C3a/C3aR axis and kidney diseases

ZHANGZhicheng，ZHENGJingmin

NationalClinicalResearchCenterofKidneyDiseases，JinglingHospital，SouthernMedicalUniversity，Nanjing210016，China

Recently, C3a/C3aR axis in kidney diseases have been a concern among nephrologists. C3a and C3aR have been reported increased in the kidney of patients with renal diseases and correlated with clinical and pathological indexes. Recent studies suggested that, via engaging with C3aR, C3a could contribute to the development and progression of kidney diseases by inducing activation of target cells such as leukocytes, renal tubular epithelium cells, endothelial cells and expression of various inflammatory cytokines. However, the exact mechanism and pathological process remains to be elucidated. In this article we will describe the recent developments in this important area and focus on the role of C3a/C3aR in kidney diseases.

renal diseases C3a/C3aR axis kidney injury therapeutic target

10.3969/cndt.j.issn.1006-298X.2016.04.013

国家自然科学基金(81370828)

南京军区南京总医院肾脏科 国家肾脏疾病临床医学研究中心 全军肾脏病研究所(南京， 210016)

2016-05-10