IgA肾病病情评估及预后判断生物标志物研究进展

温碧玉，王利华

(山西医科大学第二医院肾内科，太原030001)

IgA肾病(immunoglobulin A nephropathy，IgAN)是最常见的原发性肾小球肾炎之一，以IgA在肾小球系膜区沉积及系膜增生为主要特征，可伴有补体C3、IgG的肾组织沉积，30%～50%的IgAN患者在诊断后20年内缓慢进展至终末期肾衰竭[1]。同时，由于IgAN具有高度异质性的临床特征(包括从无症状的镜下血尿或蛋白尿到进行性肾衰竭)，且基于越来越庞大的透析患者基数及其所带来的沉重的个人、家庭及社会负担，控制肾脏疾病恶化进展刻不容缓，因此早期评估IgAN患者的病情及预后至关重要[2]。目前，基线蛋白尿、高血压、起病时估算的肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)降低以及牛津病理分型(系膜增生、毛细血管内皮细胞增生、节段坏死、小管萎缩/间质纤维化及新月体形成)已经被确定为评估疾病严重程度和IgAN不良预后的临床病理学标志[3]。但这些指标均是非特异性的，且通常在发生不可逆肾损伤或瘢痕形成时才发挥作用，其评估IgAN预后的时效性较低，因此对IgAN早期相关生物标志物的研究显得尤为重要。现就IgAN病情评估及预后生物标志物的最新研究进展予以综述。

1 糖基化异常IgA1及其抗体

1.1半乳糖缺乏型IgA1(galactose-deficient IgA1，Gd-IgA1) 正常情况下的IgA1分子糖基化过程为：N-乙酰半乳糖胺(N-cetylgalactosamine，GalNAc)在N-乙酰半乳糖氨基转移酶的作用下转移至IgA1铰链区域的丝氨酸或苏氨酸残基上形成O-连接，而后半乳糖(galactose，Gal)在β1,3-半乳糖转移酶(β1,3-galactosyltransferase，β1,3Gal-T) 及β1,3Gal-T特异性分子伴侣(core I β1,3-Gal-T-specific molecular chaperone，Cosmc)的作用下连接到GalNAc上，最后唾液酸在α2,6-唾液酸转移酶作用下连接到Gal或GalNAc上，形成O-聚糖结构，IgA1的O-聚糖结构对维持IgA1分子构象、保护铰链区免受蛋白酶降解具有重要作用[4]。在IgA1糖基化过程中，β1,3Gal-T及Cosmc是关键酶，而β1,3Gal-T由C1GALT1编码，Cosmc由C1GALT1C1编码，C1GALT1基因变异影响IgAN中Gd-IgA1的表达[5]。研究证实，C1GALT1在IgAN患者中的表达显著下调，并与Gd-IgA1水平呈负相关，IgAN患者B细胞β1,3Gal-T的表达水平和活性均降低[6-7]。而C1GALT1启动子区域的高甲基化导致Cosmc的表观遗传沉默，进一步下调Cosmc表达[8]。作为分子伴侣，Cosmc的低表达可进一步影响活性β1,3Gal-T形成。由此认为，β1,3Gal-T及Cosmc的低表达和活性导致了IgAN患者体内GalNAc与Gal结合障碍，而直接与唾液酸结合。唾液酸化为糖基化过程中的终端步骤，这种多聚糖结构不能进一步调整，从而出现循环中低糖基化IgA1水平升高[9]。Gd-IgA1作为触发因子与特异性自身抗体形成免疫复合物，这些复合物与肾小球系膜细胞结合，刺激细胞增殖，激活补体，释放炎症介质，最终导致IgAN的发生[10]。Gd-IgA1形成作为IgAN重要的发病机制，为进一步临床应用研究提供了理论基础。一项前瞻性队列研究根据血清Gd-IgA1水平四分位数分类对275例IgAN患者进行分组，随访后发现，血清Gd-IgA1水平较高组的远期肾脏存活率更低，提示血清Gd-IgA1水平可作为预后评估的标志物[11]。因此，Gd-IgA1在某种程度上可以预测IgAN的不良预后，但在临床应用中需要注意Gd-IgA1的检测较为复杂。

1.2Gd-IgA1自身抗体 以Gd-IgA1作为抗原结合自身特异性抗体形成免疫复合物致病为基础，特异性抗体对IgAN患者预后的预测价值同样值得进一步深究。对IgAN患者循环免疫复合物纯度进行分析后发现，自身抗体包括IgA和IgG，其中主要的抗体为IgG[12]。Placzek等[13]也证实了IgAN患者血清中抗原Gd-IgA1与相应的自身抗体IgG水平的相关性，IgG是IgAN中主要的Gd-IgA1特异性自身抗体同型。一项病例对照研究发现，41%的IgAN患者血清Gd-IgA1水平升高，其中91%的患者IgG水平高于健康对照者，灵敏度达89%，特异度达92%[14]。因此，血清Gd-IgA1、抗Gd-IgA1的IgG抗体、Gd-IgA1-IgG对早期诊断IgAN可能具有重要意义。血清Gd-IgA1水平越高，eGFR降低越快，而血清抗Gd-IgA1的IgG抗体水平越低，IgAN患者的eGFR越高，疾病恶化进展的风险越低[15]。同时，有学者对455例IgAN患者随访后发现，蛋白尿水平随着血清IgG水平升高而降低，血清IgG水平升高的患者肾脏累积存活率显著升高，且经COX回归分析证实，低血清IgG水平是IgAN不良预后的独立危险因素[16]。综上所述，血清Gd-IgA1及其特异性IgG抗体对判断IgAN不良预后有一定的指导意义，但目前大部分研究缺乏对Gd-IgA1及特异性IgG抗体的动态监测，仅局限于横断面研究，且抗原抗体联合检测能否提高预测的准确性尚不确定，这为未来的临床研究提供了新思路。

2 补体系统

2.1补体C3、IgA/C3及Gd-IgA1/C3 补体活化在IgAN发病机制中起关键作用，IgAN的补体激活途径包括经典途径、旁路途经和凝集素途径，其中补体C3在血清中含量最高，在补体系统中起关键作用，3条补体激活途径均要经过C3活化形成膜攻击复合物，参与机体免疫反应。据报道，超过90%的IgAN患者存在C3与IgA的共同肾组织沉积[17]。Nam等[18]证实，系膜区C3沉积是IgAN恶化进展的独立危险因素。一项针对亚洲人群的研究，通过对272例中国台湾的IgAN患者进行回顾性分析，证实低血清IgG水平是肾脏不良结局的危险因素，同时还发现血清C3水平较低患者发生肾脏不良结局的风险更大[19]。低水平的血清C3可能对IgAN恶化结局有一定的预测价值，而补体的激活与抗原抗体复合物密切相关，故联合评估是否可以提高准确性也成为一个研究热点。Komatsu等[20]的研究证实，IgAN组血清C3水平低于对照组，血清IgA水平高于对照组，同时还发现，血清IgA/C3≥4.5的患者预后较差，5年肾存活率为84.4%，而IgA/C3<4.5的患者5年肾存活率为100%，且IgA/C3比值与肾脏病理损害程度相平行。有研究表明，在IgAN患者中Gd-IgA1/C3比值与肾脏病恶化进展独立相关，且Gd-IgA1/C3值越高，IgAN患者恶化进展的风险越高[21]。有学者认为，Gd-IgA1可直接激活补体旁路途径致病[22]，但目前具体机制尚不明确。因此，Gd-IgA1与补体激活的关系可能是一个新的研究方向。

2.2补体(C4)与甘露糖结合凝集素(mannose-binding lectin，MBL) MBL作为凝集素途径激活的触发因子，在识别病原微生物后活化MBL相关血清蛋白酶，从而进一步活化C4、C2以形成C4bC2a，同时伴有C4裂解产物C4d的产生，所以C4在凝集素途径中发挥重要作用[23]。Roos等[17]通过免疫组织化学法发现，肾活检MBL阳性的IgAN患者常伴有纤维胶凝蛋白、MBL相关血清蛋白酶及C4d沉积，且MBL与纤维胶凝蛋白共沉积的患者肾组织损伤更严重(包括系膜增生、毛细血管外增生、肾小球硬化及间质浸润)，同时伴有更明显的蛋白尿。Espinosa等[24]对IgAN患者的研究显示，肾活检C4d阳性的患者20年肾存活率为28%，C4d阴性的患者20年肾存活率为85%，证实C4d沉积是IgAN恶化进展的独立危险因素。因此，凝集素途径与IgAN进展密切相关，但相对于肾组织活检，随访过程中血液检测更容易被临床医师接受。有研究发现，IgAN患者中MBL沉积者的血清C4水平显著高于MBL无沉积者[25]，因此，通过检测血清C4水平可能反映凝集素途径的活化程度。一项纳入1 356例IgAN患者的回顾性研究发现，血清C4水平与尿蛋白排泄呈正相关，与eGFR、血清白蛋白呈负相关，与系膜增生、肾小管间质损伤、肾小球硬化的加重呈正相关，经COX回归分析证实，血清C4水平是IgAN预后的独立危险因素[26]。进一步的研究表明，血清C3/C4比值降低提示肾脏预后不良，C3/C4比值有可能作为判断IgAN预后的新型预测因子[27]。因此，在IgAN患者随访过程中动态监测血清C4、C3/C4可能有助于判断疾病进展，以便进行积极的早期干预。

3 细胞因子

3.1白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6) IgAN的发生、发展中常存在黏膜感染和炎症因子的参与，而IL-6是一种参与机体炎症反应和B细胞成熟过程的细胞因子。在IgAN中，IL-6可显著增加IgA1的Gal缺乏，IL-6通过降低C1GALT1的表达水平直接减少了O-糖基的Gal化，并通过增加α2,6-唾液酸转移酶的表达间接减少Gal化，从而促进Gd-IgA1的增加[9]。近期有研究证实，IL-6水平升高可减少C1GALT1表达，同时微RNA(microRNA，miRNA)中的miR-98-5p可通过靶向CC趋化因子配体3减少自身的表达，从而升高IL-6水平[28]。另有学者发现，IL-6通过增强信号转导及转录激活因子磷酸化导致Gd-IgA1过度产生，且这种IL-6介导的Gd-IgA1的大量形成可被酪氨酸激酶/信号转导及转录激活因子信号通路的抑制剂阻断[29]。因此，IL-6与Gd-IgA1的形成密切相关。有研究证实，尿IL-6、单核趋化蛋白-1及血管内皮生长因子是肾小球间质纤维化的独立预测因子，且表皮生长因子与单核趋化蛋白-1或IL-6与单核趋化蛋白-1组合有助于更准确地预测纤维化面积[30]。一项病例对照研究表明，IgAN患者尿液中IL-6、肾损伤分子水平与肾脏病理分级和损伤评分呈正相关，提示尿IL-6可作为无创评价肾损伤的临床指标[31]。因此，尿IL-6水平可反映肾损伤程度，但目前关于尿IL-6水平评估疾病预后的准确性以及联合预测仍缺乏前瞻性研究证实。

3.2转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1) 肾纤维化是IgAN恶化进展的常见途径，而参与的细胞因子中TGF-β1作为TGF-β超家族的一员，影响细胞外基质的生成，在纤维化发生、发展中发挥重要作用。TGF-β1通过上调SET7/9的表达诱导组蛋白H3亚基第四号赖氨酸(lysine 4 of histone H3，H3K4)的甲基化，而H3K4甲基化在TGF-β1诱导的纤维化相关基因转录激活中起重要作用[32]。Sasaki等[33]证实，IgAN患者肾活检标本中SET7/9的表达与间质纤维化程度呈正相关，且在单侧输尿管梗阻小鼠模型中发现，抑制SET7/9可以抑制H3K4的甲基化，进一步改善肾纤维化，深入探索后发现，TGF-β1可通过Smad3途径诱导SET7/9表达。而Shindo等[34]发现，单侧输尿管梗阻小鼠的组蛋白H3.3及其分子伴侣HIRA表达增加，抑制HIRA会抑制组蛋白H3.3的表达及IgAN肾纤维化改变，而TGF-β1通过Smad3途径可以上调组蛋白H3.3和HIRA表达，证明组蛋白H3.3和HIRA的表达与IgAN患者的纤维化相关。其次，TGF-β1也可通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1抑制IgAN足细胞自噬，加重肾损害[35]。另外，TGF-β1刺激人B细胞后，C1GalT1和Cosmc的信使RNA水平均显著降低，考虑TGF-β1可能通过下调C1GalT1和Cosmc水平以增加Gd-IgA1形成[7]。TGF-β1可能通过不同途径加速肾纤维化的进程，以促进IgAN恶化进展，但具体机制目前尚不明确，仍需更严谨的临床基础实验证实。

4 尿miRNA

IgAN在不同种族中的发病率有显著差异，这引发了对人类基因的进一步探究。目前全基因组关联研究已证实，IgAN至少有7个易感基因，这些基因包括编码免疫系统的多个组件，最强的信号出现在第6号染色体MHC编码区，这些基因的分布在不同种族之间是有区别的[36-37]。但目前基因分析及治疗应用于临床的可行性很小，而研究关于基因表达和翻译后修饰的调节可能更易于临床应用。miRNA作为一种单链的非编码RNA，可以调节基因表达，进而调控细胞的增殖、分化及凋亡等。通过基因分析发现，与健康组相比，IgAN组有48个miRNA的表达发生改变，其中4种miRNA在IgAN患者中的表达较健康者高1倍，包括miR-148a-3p、miR-150-5p、miR-20a-5p和miR-425-3p，且miR148a-3p水平与eGFR呈正相关[38]。目前可以确定miR-148b可通过诱导C1GALT1表达水平的降低，参与Gd-IgA1的形成[39]，但miRNA其他亚型参与IgAN发病的具体机制目前仍不明确。研究发现，IgAN患者尿miRNA中miR-150-5p和miR-3613-3p的表达水平有一定特异性，且miR-3613-3p的表达水平有助于评估病情，有望成为监测IgAN进展的无创性指标[40]。近年有研究表明，基线尿miR-21和miR-205水平可作为评价IgAN肾间质损害的潜在预后指标，受试者工作特征曲线结果显示，尿miR-205≤0.125和miR-21≥0.891可以区分严重肾小管萎缩/间质纤维化和轻度肾小管萎缩/间质纤维化的IgAN患者[41]。因此，尿miRNA的基线水平可能是疗效和疾病进展的预测因子，但miRNA的亚型众多，临床应用的证据明显不足。

5 晚期氧化蛋白产物

众所周知，肾素-血管紧张素系统(renin-angiotension system，RAS)的激活在慢性肾脏病和肾纤维化的进程中起着关键作用，肾内RAS过度激活会诱导炎症、凋亡、细胞外基质过度生成和成纤维细胞激活而导致肾损伤。晚期氧化蛋白产物(advanced oxidation protein products，AOPPs)是单核细胞激活、髓过氧化物酶释放后，与活性氧类接触产生的含二酪氨酸的蛋白质产物[42]。AOPPs具有触发肾脏RAS过度激活的作用，主要通过CD36-蛋白激酶Cα-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶途径激活核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)和活化蛋白1，诱导RAS过度激活[43]。有研究表明，除了AOPPs外，Gd-IgA1也可激活单核细胞转录因子NF-κB[44]。活化后的NF-κB进一步诱导诱导型一氧化氮合酶的转录，而诱导型一氧化氮合酶是强有力的氧化应激介质[45]，诱导的氧化应激反应是加速疾病进展的重要因素，证实了AOPPs对IgAN恶化进展的推动作用。同时，AOPPs可作用于肾细胞，增加TGF-β1的合成和可能导致肾纤维化的基质成分[46]。一项前瞻性队列研究发现，肾AOPPs水平高于诊断时的中位数与重复肾活检时肾纤维化指数的增加相关，而肾AOPPs水平与eGFR在随访期间的变化呈负相关[47]。国外有临床研究表明，IgAN患者血清高AOPPs水平与肾功能降低以及蛋白尿密切相关，而血清高Gd-IgA1水平与AOPPs联合加强了这种相关性，即在氧化应激的情况下，Gd-IgA1的肾毒性作用可增强，提示AOPPs可能是早期IgAN患者肾脏进展的一个预测因子[48]。AOPPs对于IgAN肾纤维化程度的判断具有一定的指导意义，未来还需要大样本的临床研究以证实其准确性。

6 小 结

有多种生物标志物通过不同的途径参与了IgAN的发生、发展，在一定程度上可以对IgAN患者进行病情评估及预后判断，包括Gd-IgA1及其特异性抗体IgG、补体C3、C4、TGF-β1、尿miRNA、AOPPs等，但某些指标预测的准确性仍有待商榷。多种标志物联合评估可能会提高准确率，对生物标志物的动态监测也有利于判断疗效及预后，但需要更多研究的证实，而且临床检验方法也需要进一步简化以提高临床检验的应用性。同时，更多新的预测因子也有待进一步发掘，通过无创标志物判断病情严重程度、预测疾病恶化进展以便早期干预的前景非常值得期待。