补体参与肝脏损伤与再生修复机制

汪艳

一、补体合成和功能调控

补体是免疫系统的一个组成部分，具有防御病原微生物感染，清除免疫复合物和损伤细胞，维持机体组织稳态的重要功能[1]。补体功能由大量流动相蛋白和细胞表面结合蛋白严密控制。典型激活反应起始于经典凝集素通路中的补体模式识别受体 (PRRs) 与病原体或损伤相关分子模式 (PAMPs和DAMPs) 发生结合，然后产生一种酶复合物--转化酶，催化核心补体成分 C3发生解离断裂，产生一个小片段C3a过敏毒素和一个大片段C3b表面沉积物。C3a通过与受体C3aR结合激活细胞信号通路。C3b启动替代通路，通过形成新的转化酶放大C3激活反应。C3b和解离产物也是各种补体受体的配基。随着C3b表面分布增加，底物特异性由C3转为C5。C5解离产生C5a，C5a通过促炎受体C5aR1促进细胞活化和趋化反应。C5解离还产生C5b，启动形成C5b-9末端复合物 (TCC)。该复合物作为膜攻击复合物 (MAC) 可以插入细胞膜或者作为sC5b-9释放到流动相[2]。

至今超过50种可溶性和膜性补体组分已被鉴别。肝细胞能合成其中大多数，90%的流动相补体蛋白源于肝脏。血浆中补体蛋白水平由生成和消耗动态平衡所决定。肝硬化、肝衰竭和饥饿通常会引起大部分可溶性补体蛋白水平降低。在慢性活动性肝炎，C3和C4水平也是降低的，并伴有活化标志物水平增加，这是由于补体合成能力未变，但同时发生的活化反应增加了消耗。多种补体蛋白包括C3和C4是急性期反应分子，在应对急性系统性炎症时，其生成会增加50%，因此水平仍维持在正常范围。

二、肝脏损伤

(一)缺血再灌注肝损伤 (IRI) 不同补体作用分子可以减轻大鼠肝脏IRI。使用可溶性补体受体1 (sCR1) 降低C3活化，改善微血管循环和减少白细胞黏附。使用C1抑制剂可以降低血清ALT水平。使用C5aR1拮抗剂PMX53可以降低全肝IRI的死亡率、降低肝酶异常升高程度，以及部分肝IRI的嗜中性细胞浸润。使用融合蛋白CR2-CD59靶向抑制补体，对小鼠肝脏IRI有显著治疗效果。相对于系统性补体抑制，这种策略增加了生物利用效率，尤其有利于在防止肝损伤同时保存机体免疫能力。而且CR2-CD59抑制不会影响C3和C5，具有促生存性能的C3a和C5a能在肝脏IRI局部继续发挥作用。还有研究发现膜TCC是发生肝损伤的首要介质，CR2-CD59可以增加肝脏局部的IL-6和TNF浓度，减少嗜中性细胞浸润，防止线粒体去极化，以及促进ATP储存的恢复。

补体抑制策略在肝脏IRI以及90%肝切除术术后均有保护肝实质和增强肝再生的作用。靶向作用部位的补体调控药物未来也许在肝切除术后，对预防补体引起的肝损伤、促进肝再生有治疗效果。补体激活是肝脏细胞生存和增殖所需，对肝再生似乎有不可或缺的作用。因此补体活化需要精细平衡其损伤和保护作用。由此设想，可以在最初期对C5及其C5a生成进行阻断，避免其破坏肝组织，但同时要补充能够自行行使修复再生作用的补体。

(二)系统炎性反应 在正常生理情况下，补体活化受到严格调控，仅在局部作用以维持机体稳态。然而，失常或过度的补体活化可以引起组织和器官严重损伤，放大系统炎症反应。这种情况可见于感染性休克。在伴有补体系统激活的非感染性系统性炎症，外周血中的补体产物如C5a诱发肝脏内皮细胞活化，细胞上调黏附分子包括ICAM-1和VCAM-1，引起嗜中性细胞汇集于肝窦。针对于此，实验性C1抑制剂治疗可以降低肝脏中VCAM-1的表达。C3敲除小鼠、C3aR/C5aR拮抗剂，以及CR2-fH可以保护由系统炎症引发的暴发性肝衰竭。在大肠杆菌败血症的灵长类模型，单阻断C3或C5都可以减轻大肠杆菌引起的肝损伤，降低ALT水平，以及减轻充血、白细胞浸润和肝细胞空泡变性。

由于细胞内PI3K/Akt通路，肝细胞较内皮细胞对活化的补体产物更具抵抗力。Akt磷酸化是提高PI3K保护作用活性的前提条件，该过程在肝细胞是依赖补体的。与心脏和肾脏相比，肝细胞有更高浓度的磷酸化Akt。只有当这个体系被巨大的系统性刺激所耗竭时，肝脏才发生损伤。相关机制还需要更多研究。

(三)非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 天然免疫在NASH疾病发生中起了主要作用，其中包括C3合成显著增加。并且，广泛补体活化以及脂肪变肝细胞周围沉积的iC3b、C3b、C4b以及C5b-9与浸润嗜中性细胞数量增加、促炎细胞因子表达以及肝病严重程度相关。C1q活化胶原蛋白受体盘状结构域受体1，与HCC发生相关。也许可以通过阻断持续活化的补体系统减少NASH及其相关HCC发生。

三、肝脏再生

在CCl4腹腔注射诱导肝毒性损伤模型中，C5缺陷小鼠与正常小鼠相比，表现出更严重的肝损伤，并有肝脏再生缺陷和持续肝实质坏死。肝细胞表现出明显的细胞周期 (S期) 延迟以及分裂活性降低。补充重建缺陷鼠的补体可以显著恢复肝细胞再生。在野生型小鼠阻断C5aR1则会废止肝细胞在肝损伤时的再生反应。

有研究显示，尽管肝细胞通常没有结构性表达C5aR1，但是在外科肝损伤模型肝再生过程中则上调C5aR1表达。C5a结合于C5aR1诱导肝细胞生长反应，C5aR1参与细胞周期的信号通路。C5a可能通过C5aR1放大增殖反应。

C3也影响肝再生。C3缺陷小鼠在CCl4损伤后肝再生能力受损，C3a补充重建可以恢复肝再生。野生小鼠肝损伤后血清中C3b和肝脏中C3b作为C5转化酶，产生C5a。除了C3b，野生型小鼠受损肝实质中还发现了iC3b沉积，但在C3缺陷小鼠没有，这与C3敲除小鼠受损组织的延迟消散一致。C3a和C5a以及C3b/iC3b对肝损伤后的再生过程可能都有贡献。在小鼠肝切除模型，C3和C5敲除小鼠都表现出加重的凋亡、肝实质损伤、肝衰竭、死亡以及肝再生受损。C3缺陷鼠的病理损伤更严重。C3/C5双缺陷杂交鼠在全部动物中都表现出更加严重的损伤表型和肝衰竭表现。在术前或者术后立即重建C3a或C5a或两者一起重建，可以部分逆转缺陷鼠的病变，双重建有叠加效应。

补体系统的非传统激活也常有报道。凝血系统的蛋白酶如凝血酶直接活化C5。肝切除模型肝再生有相似的补体活化，纤溶酶作为一种已知的肝再生调节分子，在非传统补体激活相关的肝再生可能发挥了重要作用。

C3在补体依赖肝再生中发挥了核心作用。C3参与增殖反应的相关通路涉及去精氨酸C3a与C5aR2的相互作用。阻止TCC但未阻止C3a和C5a的产生，会增加70%肝切除后的肝再生及90%极限肝切除后的生存率。因此，C3a和C5a的促生存作用似乎是通过与细胞因子网路对话发挥作用的，尤其是局部IL-6和TNF。IL-4可以通过正向调控C3a和C5a以及诱导巨噬细胞产生IL-6促进肝脏再生。

肝再生概念在肝脏外科广泛应用。人类肝再生背后的机制还未完全揭示，但实验研究发现补体可能在其中有重要功能。

四、肝移植

(一)免疫耐受和排斥反应 肝脏有独特的免疫耐受，但移植排斥反应仍时有发生。补体是对不匹配器官的抗体介导排斥反应 (AMR) 的首要免疫效应系统，表现为针对HLA或非HLA抗原的供体特异性抗体 (DSAs) 激活补体。DSA启动的补体活化由经典通路介导。AMR过程中补体活化是针对供体血管内皮引起炎症和损伤。引发天然和获得性免疫反应。致敏患者有之前形成的DSA，容易发生AMR。预先生成的自然抗体与免疫反应产生的抗体一起参与补体介导排斥反应。

肝脏发生AMR的情况远少于其他器官移植，但由连接补体的抗HLA 抗体引起AMR的病例还是有报道。大约8%肝移植患者移植后1年内会产生抗HLA抗体，导致移植器官和总体生存率降低。这些抗体与补体的固化作用尚不清楚，但是有理由推测它们可以活化补体。急性和慢性AMR在移植肝也都可以存在。有高度补体连接活性的 DSA阳性肝移植受者发生AMR的危险性最高。

补体在肝再生方面也发挥重要作用，可以修复损伤且没有纤维化形成。由于肝脏的特殊免疫耐受机制，肝移植受者有一些治疗优势。在肝肾联合移植患者，肝脏免疫耐受被用作保护移植肾不受排斥反应。甚至有人建议把辅助部分肝移植联合肾移植考虑为待肾移植高敏患者的一种处理选择。其可能机制是清除外周血中补体诱导的DSAs，而且清除抗I型HLA DSAs似乎更好。

(二)监测排斥反应 活检染色样本的内皮细胞上多见有共价键结合的补体解离非活性产物C4d，是检测肾移植发生AMR的一个有价值的线索，被纳入排斥反应Banff标准。尽管C4d染色阳性被Banff肝脏同种异体移植病理工作组推荐作为急性和慢性移植肝AMR的一个指标，但其监测移植肝排斥反应的应用价值尚有争议，这是由于移植肝AMR还没有充分确立，而且判断C4d沉积在肝脏众多血管腔系的哪些部分才有临床意义也比较困难。

(三)术后并发症和实时监测 肝移植术后的标准化监测随访包括实验室检查外周血中乳酸、AST、ALT、国际化标准比值 (INR) 以及胆红素的水平变化。乳酸突然升高可能是移植物发生缺血的第一征兆，放射诊断通常马上跟进。移植后第1周期间，乳酸、转氨酶、INR和胆红素升高与移植物功能延迟恢复有关。之后从第7天起，这类增高可能反映急性、大多数是细胞性的排斥反应 (ACR)。确诊ACR需要移植肝活检。

使用微透析导管可以进行移植肝组织的细胞间采样，实时监测代谢底物(如乳酸、丙酮酸、葡萄糖、甘油、尿素和谷氨酸)和炎症介质(细胞因子，化学因子和补体活化产物)变化。但目前数据中，移植物再灌注后24 h内任何指标的变化情况都与移植后第1周内移植物功能没有相关性；无论移植物再灌注后的炎症介质广泛程度还是代谢参数，都不能预测之后的ACR发生。因此这些动态变化还需要仔细观察分析。

肝脏是大多数补体组分参与作用的器官，不但产生补体蛋白，还对补体攻击有强大耐受。补体对肝脏再生似乎起核心作用。补体引发的肝损伤与补体依赖的肝再生之间存在精细平衡。补体抑制正在成为IRI和急性肝衰竭的急性期治疗措施，NASH可能会从长期治疗中获益。使用靶向补体抑制或C5特异性抑制剂减少C5解离，将减低肝脏C5a的有害作用以及C5b-9在肝细胞的沉积。阻断C1s、D因子或C5aR1是备选办法。组织靶向是另一种有前景的补体治疗策略。随着介质治疗的飞速进展，可以将补体作为一个关键系统进行调控，优化肝脏的生理特性，实现在大型手术、移植和急性肝衰竭中的器官保护。