补体在肾移植缺血再灌注损伤中的作用与机制

李佳蔚 戎瑞明



·综述·

补体在肾移植缺血再灌注损伤中的作用与机制

李佳蔚 戎瑞明

补体系统是机体免疫系统的重要组成部分，在固有免疫和适应性免疫调节过程中起到了重要作用。补体系统的激活可以加深肾移植缺血再灌注损伤的程度，补体激活产生的膜攻击复合物可以对组织产生直接损伤，3条激活途径(经典途径、旁路途经和甘露糖结合凝集素途径)的中间产物均可以通过介导炎症反应对移植肾产生间接损伤。近年来研究发现，抑制补体激活途径对移植肾可以起到保护作用，对于移植后肾功能恢复也有促进作用。因此，抑制补体激活过程可以成为器官移植一个新的研究方向，为临床治疗提供新的思路。

补体； 肾移植； 缺血再灌注损伤； 补体抑制剂

缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury, IRI)是肾移植中常见的问题，往往会导致肾移植术后发生移植肾失功、肾脏纤维化以及急/慢性排斥反应[1]。因此，减轻移植肾损伤，延长移植肾存活时间，控制缺血再灌注的损伤程度、增强对肾脏的保护作用是目前亟待解决的问题，也是国内外研究的热点。

补体系统是人体免疫系统的重要组成部分，在炎症反应、应激过程以及移植免疫中都发挥了重要的作用[2-3]。近年来，许多研究表明，补体系统旁路途径和甘露糖结合凝集素(mannan-binding lectin，MBL)途径的激活是引起肾移植过程中IRI的重要原因，在动物模型中发现，C3a、C5a以及膜攻击复合物(membrane attack complex，MAC)在短时和长时IRI中均起到了重要作用[4-5]。本文旨在讨论国内外对补体系统在肾移植IRI中作用与机制的研究进展，为临床预防和治疗肾移植IRI提供新的思路。

1 肾移植IRI过程中补体系统的激活

补体系统由30余种蛋白质组成，是固有免疫系统和适应性免疫系统的重要组成部分。补体系统的激活主要通过3种途径：(1)与IgG或IgM结合形成免疫复合物导致的经典途径；(2)细菌表面糖蛋白引起的MBL途径；(3)在细胞表面自发激活的旁路途径[5-6]。3种途径对肾移植过程中IRI的发生均起到了一定作用，并导致肾小管细胞损伤，进而引起移植肾功能的缺失[1, 3, 5]。

1.1 补体经典途径的激活与作用

补体经典途径的激活依赖于适应性免疫系统抗原抗体复合物与C1q的相互作用。C1q激活了2个C1r和2个C1s，随后活化C1s并分解C4和C2，形成经典途径中的C3转化酶(C4b2a)，进而将C3分解形成C3a和C3b[2]。动物实验已经表明，C3a作为一种过敏毒素，在IRI过程中可以通过诱导辅助性T细胞2(helper T cell 2，Th2)的活化间接对组织产生损伤[7]。在小鼠肾脏缺血再灌注模型中，敲除C3基因表现出明显的肾脏保护作用，因此初步断定补体C3在IRI病理生理过程中对肾脏有一定的损伤作用[4,8]。

1.2 补体MBL途径的激活与作用

MBL途径由MBL与病原微生物表面碳水化合物结构相连而激活，进而与丝氨酸蛋白酶结合形成MBL相关丝氨酸蛋白酶(MBL associated serine protease，MASP)，介导补体分子的分解过程[5]。目前，已发现3种MASP：MASP-1、MASP-2和MASP-3，其中MASP-2可以分解补体分子C2和C4，产生与经典途径相同的C3转化酶(C4b2a)[2]。近年关于MBL的研究发现，在器官移植过程中MBL缺失可以导致肝移植和胰肾联合移植术后感染风险增加；临床数据也表明MBL在器官IRI以及移植后排斥反应中起到了重要作用，其中MBL与IgM的相互作用是引起MBL途径介导移植后器官损伤的主要原因[9]。

1.3 补体旁路途径的激活与作用

补体激活的旁路途径主要是由抗体非依赖的微生物表面成分、生物材料和血液中的纤维蛋白溶酶原激活形成旁路途径的C3转化酶(C3bBb)。这样形成的C3转化酶具有与其他两种途径相同的作用，继续介导下游补体的激活，最终产生MAC直接损伤移植物[5-6]。

2 补体激活导致移植肾IRI的机制

2.1 补体激活对肾组织的直接损伤作用

IRI的进程复杂，包括中性粒细胞的浸润、促炎蛋白对血管内皮细胞的作用、氧化应激反应以及补体系统的激活[10]。早期研究发现，在小鼠肾IRI模型中，补体的局部沉积和膜表面补体调节因子是导致IRI的重要原因[11-12]。Crry是一种可以与C3和C5转化酶相结合的补体抑制剂，可以起到减轻IRI的作用[7]。Zhou等[12]发现了C3、C5和C6缺失小鼠在肾脏缺血再灌注过程中损伤较轻，而C4缺失小鼠肾脏仍会受缺血再灌注的影响，但采用C5a抗体并不能起到对肾脏的保护作用；提示在肾脏缺血再灌注中，并非通过C5a介导的中性粒细胞富集产生炎症反应，而是由MAC直接攻击肾脏细胞而导致损伤[7,13]。肾脏IRI主要累及肾小管上皮细胞，由于大部分补体分子都具有较大的分子量，能够通过血管内皮间隙渗透到血管外的分子极少，因此主要是在血管外区域生成的补体分子对肾小管产生损伤。研究发现，内皮细胞、系膜细胞、肾小球上皮细胞和肾小管上皮细胞都可以产生补体分子，其中C3是发生IRI的主要原因，可能是由于肾小管上皮细胞缺少相关的调节蛋白[7]。

2.2 补体激活对肾组织的间接损伤作用

在IRI过程中，补体系统不仅在固有免疫中发挥作用，也可以通过调控适应性免疫系统增加损伤程度[3]。研究发现，补体分子可以通过与细胞表面相连起到增强T细胞和B细胞免疫应答的作用[14]。B细胞表面的补体受体与相应补体结合可以增加抗体的分泌；T细胞中补体的调节机制则较为复杂，由补体激活过程中释放的多种细胞因子进行综合调控，包括过敏毒素C3a和C5a，这两种分子可以通过参与抗原介导的T细胞活化从而产生免疫反应。研究证实，C3a可以促进Th2发生免疫应答，C5a则可以阻止Th2的极化反应[15-16]。此外，一些补体调节蛋白家族，如膜辅因子蛋白CD46可以通过细胞因子和调节性T细胞的分化对T细胞激活进行调节，CD46与CD4+T细胞上的CD3交叉结合可以促进其释放大量IL-10，产生炎症反应[17]。

3 肾移植IRI过程中抗补体治疗的方式

目前，补体系统在肾脏IRI过程中的作用已经得到了证实，动物实验也证实，通过抑制补体系统可以有效降低IRI程度[11]。由于C3和C5在整个补体系统激活过程中都具有重要作用，因此抗补体治疗的方式主要集中在抑制这两种分子的作用上。研究发现，在大鼠和小鼠等肾移植模型中应用抗C5治疗可以减轻移植后IRI程度[18-19]。抗补体药物主要通过与细胞膜蛋白中的FH段或Ⅰ型补体受体相连，或者抑制丝氨酸蛋白酶活性(C1抑制剂、抗MASP2抗体)等方式发挥抑制作用。目前常用的两种补体抑制剂是抗C5单克隆抗体和可溶性补体受体1(soluble complement receptor 1，sCR1)。

依库丽单抗是一种人源化抗C5分子的单克隆抗体，可以通过与C5分子高效结合，并抑制C5转化酶的活性从而抑制C5分子的分解，阻碍C5a和C5b-9分子的形成，最终阻止补体的促炎、促血栓形成和溶解功能。在急性Ⅰ型抗体介导的排斥反应中，依库丽单抗可以起到预防和治疗的作用，但具有一定的局限性[19-20]。

sCR1是一种补体调节蛋白，在补体系统激活过程中可以起到重要的调节作用。这种可溶性补体受体可以抑制C3b和C4b的功能，同时促进C3和C5转化酶的降解，达到抑制补体系统功能的作用。在大鼠肾移植模型中，sCR1制剂在急性肾损伤中可以起到肾脏保护作用，并延长移植物存活时间[19-20]。

4 展 望

在肾移植中，IRI是一个重要的病理生理过程，补体激活是产生损伤的重要原因。目前已经证实，补体系统的3条激活途径均参与了损伤过程；同时，肾缺血再灌注动物模型证实抑制补体激活可以减轻肾脏IRI程度。虽然已有多种补体抑制剂投入使用，但关于补体系统在整个IRI过程中所起的作用，以及补体被抑制后的不良反应等问题，仍需要进一步的研究。

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(本文编辑：鲍夏茜)

李佳蔚, 戎瑞明. 补体在肾移植缺血再灌注损伤中的作用与机制[J/CD]. 中华移植杂志：电子版, 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，复旦大学附属中山医院泌尿外科 上海市器官移植重点实验室

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

2016-06-07)