血清淀粉样蛋白A在糖尿病肾脏病发生、发展的研究进展

郝怡然 刘 华

糖尿病是目前威胁人类健康的重要疾病之一，在全球范围内糖尿病的发生率逐年增加，据国际糖尿病联合会估计，到2045年全球糖尿病患者的数量将达到6.93亿[1]。糖尿病肾脏病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病最常见和最主要的微血管并发症。在终末期肾衰竭的患者中，DKD所占比例正逐渐增加。在美国等发达国家，DKD约占慢性透析患者的44%左右，是终末期肾病(end-stage renal disease, ESRD)需要替代治疗的首位病因[2]。在我国，随着糖尿病发生率的升高，DKD所占ESRD病因构成比从1999年的9%上升至2004年的18%，发展至肾衰竭的比例为30%～40%，根据经验估计DKD在我国ESRD中所占比例还将迅速增加。DKD还是心血管事件的独立危险因素，随访研究提示，与肾功能正常者比较，肾功能轻中度下降者心血管事件增加40%，病死率增加20%；并且随着肾功能下降，心血管事件风险呈线性增加趋势。提示糖尿病出现肾损害将严重影响患者的预后，大幅度增加医疗支出。因此，研究DKD的发病机制和相应的干预措施将为人类带来巨大的健康收益[3]。

一、糖尿病肾脏病的病理特征

2007年美国肾脏病基金会(National Kidney Foundation, NKF)制定了第一个针对糖尿病及其慢性肾脏病临床实践指南，指出DKD的病理特征包括肾脏结构和功能的改变。DKD的特点为肾小球肥大、基膜增厚、肾小球基质增生，晚期发生肾小球硬化、肾小管间质纤维化、进展性蛋白尿及肾衰竭。肾脏病预后质量倡议组织(Kidney Disease Outcomes Quality Initiative, KDOQI)于2007年提出了DKD的概念，并指出将肾活检病理表现符合典型1型糖尿病的肾损害定义为糖尿病肾小球疾病(diabetic glomemlopathy,DG)的概念[4]。1型糖尿病所致的肾损害病理改变一般表现典型的DG病理改变；而2型糖尿病所致肾损害病理改变则表现更为多样，且在发病机制、临床病程、视网膜病变、治疗反应、并发症与预后方面，均存在显著异质性。目前临床上常用肾穿刺活检的方式来明确糖尿病肾损害病理表现，有助于DKD诊断并指导预后，但肾穿刺为有创性操作，存在出血等并发症和临床禁忌证,因此有必要寻找简单易行且安全的生物学标志物，以指导DKD的危险因素及预后的评估。

二、炎症是糖尿病肾脏病发病机制的关键因素

DKD是一个渐进发展的过程，具体发病机制尚未完全阐明。越来越多的研究证实，炎症在DKD发生和发展过程中发挥重要作用[5～7]。DKD中存在的代谢、生化及血液动力学紊乱都可以激活炎性反应，导致巨噬细胞、T淋巴细胞等炎性细胞的招募和激活，释放大量炎性细胞因子，如单核趋化蛋白-1、白细胞介素和肿瘤坏死因子-α等趋化因子和细胞黏附因子，与肾脏固有细胞相互作用，激活相关的信号途径，导致细胞外基质堆积，肾小球和肾小管基膜增厚，并导致肾小球硬化及肾脏纤维化，因此炎症被认为是DKD发生、发展的关键路径[8]。在早期DKD动物模型和患者的肾活检组织中发现，肾脏中大量炎性细胞积聚和活化，与患者血清肌酐、蛋白尿水平和肾小球硬化、间质纤维化程度呈正相关。因此，进一步研究炎性反应通路活化及其引起肾损伤的机制，找出阻断这些信号的方法，将是一种新型、有效的控制DKD的治疗手段。

三、血清淀粉样蛋白A介导糖尿病肾脏病发生、发展的免疫机制

目前研究表明，血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A, SAA)是一种主要由肝细胞合成的多基因编码的急性期反应蛋白，在炎症防御、免疫应答和脂质代谢等方面发挥作用，可作为诊断感染、DKD、肾移植排斥反应和肿瘤等多种疾病的标志物，其升高的水平有助于相关疾病预后和治疗的判断[9,10]。人类编码SAA 的基因聚集在11号染色体的p15.1区域内，SAA 家族包括SAA1和SAA2编码的急性期SAA (ASAA)、SAA4编码的组成型SAA(C-SAA)、SAA3编码表观假基因。SAA1和SAA2核苷酸具有90%同源性，其启动子区域含有内核因子-κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)和白细胞介素-6(IL-6)转录因子识别序列，人体A-SAA 主要在肝脏中合成,能够被白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6 和肿瘤坏死因子(TNF) 诱导激活。血清A-SAA 浓度降低与胰岛素敏感度增加相关，表明血清A-SAA 浓度可以间接反映胰岛素抵抗的水平。

近年来提出了多种SAA假定受体，包括晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products, AGEs)受体、CD36和Toll样受体等。SAA可以通过与多种受体结合介导炎性反应，其中DKD进展过程中产生大量AGEs，AGEs与其受体(AGE receptor, RAGE)结合激活大量炎症基因的表达，刺激足细胞和系膜细胞的炎性反应，从而诱导大量SAA生成[11]。SAA本身又是一种强效的促炎性因子蛋白，进一步反馈促进巨噬细胞、足细胞等炎性因子表达，随着AGE-RAGE-SAA的相互作用，SAA不断增加形成恶性循环，导致炎性级联反应，提示SAA可能促进肾小球炎症的发生、发展[12,13]。

进一步研究表明，肾脏中的SAA主要由足细胞、系膜细胞和近端肾小管细胞产生,血液中SAA浓度升高是炎症活动性的临床标志[14，15]。DKD患者不但血清中SAA水平升高，肾脏足细胞SAA mRNA的表达量也明显增加，SAA还广泛沉积在肾小球和肾小管间质[16]。目前研究发现，足细胞是DKD发病的关键靶细胞，高糖环境及AGEs刺激足细胞时，细胞内源性SAA表达显著增加，而且当足细胞暴露于外源性SAA刺激时，增加的内源性SAA水平会进一步提高，提示足细胞中可能存在一种自分泌正反馈回路，SAA可通过正反馈的方式大量沉积于肾小球和肾小管间质，从而诱导炎性反应引发肾脏损害[11]。最近研究发现，糖尿病小鼠的肾小球及肾小管表达SAA水平较对照组均明显升高，伴相关炎性因子增高，并且肾脏局部沉积的SAA蛋白水平与尿白蛋白/肌酐比值、系膜指数、肾小球硬化积分程度呈正相关，提示SAA升高水平反映了DKD病情的进展[17]。因此糖尿病患者随着病程的不断发展，炎性因子不断激活形成恶性循环，血清及组织中的SAA水平不断增高，因此推测检测SAA水平可用于DKD患者病情严重程度的评估。

足细胞暴露于AGEs后，通过结合RAGE，使SAA mRNA和蛋白的表达显著增加，并激活蛋白激酶C、Janus激酶信号转导和转录激活因子(janus kinase/signal transducer and activator of transcription, JAK-STAT) 信号通路和NF-κB信号通路，提示SAA通过上述信号通路来实现炎性反应，针对SAA及其相关途径的抗炎治疗可能成为DKD的干预措施[18]。NF-κB是一种普遍存在的转录因子，在糖尿病诱导的炎症中起核心作用。研究表明，暴露于外源性SAA的足细胞显著增加了NF-κB通路活性，NF-κB可被DKD的多种驱动性炎性介质激活，如SAA、AGEs、高血糖和机械力等，此后，NF-κB反过来调节炎性细胞因子、趋化因子和细胞黏附蛋白，加重DKD肾损伤[19]。JAK-STAT通路从细胞外配体，包括许多细胞因子和趋化因子以及生长因子和激素，直接传递信号到细胞核，从而诱导多种细胞反应[20]。DKD的主要特点是持续的慢性炎症刺激导致肾脏的慢性损伤，在DKD中炎性信号转导的主要途径之一是通过JAK-STAT通路[21]。对早期和晚期DKD患者肾脏活检的基因和蛋白表达研究显示，在DKD中JAK-STAT信号通路的激活和表达增加，表明JAK1和JAK2的表达和活性的增加促进了DKD的发展[22,23]。Dieter等[17]研究表明，足细胞JAK2的过表达增加了肾小管间质SAA3蛋白的表达，而JAK1和JAK2的抑制剂使SAA3的增加减少到15%，从而减轻了DKD的病理损害。在暴露于高糖条件下的足细胞，应用JAK2抑制剂降低了SAA的表达，而SAA基因敲除也抑制了相关促炎性介质的表达，提示SAA可能通过依赖JAK通路的炎症途径促进DKD进展。

四、SAA对糖尿病肾脏病发生、发展的影响

1.SAA及相关指标对糖尿病肾脏病早期诊断的价值：尿微量白蛋白/肌酐(Cr)比值(ACR)是目前临床广泛使用的DKD早期诊断和临床分级指标[24]。Ma等[25]通过对DKD小鼠肾脏ACR、SAA等指标的检测，发现慢性炎症加速了DKD小鼠足细胞的损伤，而SAA水平的升高与尿ACR的升高具有相关性，提示血清SAA水平可以作为DKD早期诊断的指标。进一步研究表明，SAA3蛋白在早期DKD、1型糖尿病、2型糖尿病的小鼠模型血清中的含量与健康对照组比较显著升高，提示SAA对DKD早期诊断具有重要价值[11]。

2.SAA水平与DKD严重程度的相关性：伴随DKD病程的发展，炎性因子的不断激活，血清及组织中的SAA水平不断增高。研究表明，在1型和2型糖尿病导致的轻度和重度DKD患者中，血清SAA含量均显著增加，且SAAmRNA转录水平在肾皮质均升高[11,17]。研究显示，SAA在DKD患者肾脏中广泛沉积，轻度DKD(Ⅱa型)、重度DKD (Ⅲ～Ⅳ型)患者肾脏均有SAA沉积于肾小球足细胞，而作为对照组的单克隆免疫球蛋白沉积病和非糖尿病性肾小球疾病患者肾脏均未见SAA沉积[11,14]。Anderberg等[11]研究表明，轻度DKD小鼠模型显示1型糖尿病小鼠表现出轻度系膜基质增加，而重度DKD小鼠模型显示2型糖尿病系膜基质显著扩大，并且SAA在肾脏沉积水平与DKD的严重程度相关。一项关于糖尿病肾脏病治疗的临床随机对照研究表明，伴有蛋白尿的糖尿病肾脏病患者在基线水平血清SAA等炎性因子较健康组明显升高，应用免疫抑制剂治疗24周后，实验组较安慰剂组尿白蛋白明显降低，同时降低血清SAA和其他炎症生物学标志物的水平，提示炎性因子在糖尿病肾脏病的发生、发展过程中起着重要作用[21]。

3.SAA水平与DKD预后的评价：(1)SAA水平与ESRD患病风险的关系：通过对DKD患者进行长期随访，高SAA水平与2型糖尿病和晚期DKD患者所致的ESRD死亡风险增加有关[11]。此外，GFR是临床常用评价肾脏功能的指标，有研究表明SAA浓度与GFR呈负相关，提示SAA对DKD及ESRD的治疗前景具有重要预测价值[14]。(2)JAK-STAT通路抑制剂对DKD患者的疗效：通过抑制JAK-STAT通路降低炎性反应可能有助于改善DKD预后。研究表明，应用JAK蛋白酪氨酸激酶家族的一种口服小分子抑制剂Baricitinib，可选择性抑制JAK1和JAK2在风湿性关节炎等慢性炎症中的作用，对于慢性炎症性疾病具有临床疗效[26]。Tuttle等[21]研究表明，应用Baricitinib可显著降低进展期DKD患者的尿蛋白含量，提示JAK1/JAK2抑制剂对DKD的治疗和改善高风险患者的预后有重要价值，免疫抑制治疗在临床实验中可以降低DKD 患者的蛋白尿，提示抑制相关炎症通路可能成为DKD治疗的关键靶点。

五、展 望

DKD是糖尿病主要的微血管并发症之一，是导致慢性肾脏病和ESRD的常见原因。目前研究已证实，DKD的发生、发展与炎性反应密切相关，DKD患者中血清SAA水平升高，且SAA蛋白在肾脏足细胞、系膜细胞和肾小管上皮细胞中均有沉积。SAA可通过与RAGE结合，激活相关炎症通路，产生大量细胞因子，并通过自分泌正反馈途径，诱导炎性反应加重DKD。

综上所述，SAA作为一种急性时相反应蛋白，其介导的NF-κB通路和JAK-STAT通路，激活免疫炎症机制促进DKD的发生、发展，且血清SAA水平与DKD的严重程度具有相关性，提示未来的临床实践中，血清SAA水平可能作为DKD早期诊断与DKD严重程度判断的指标之一。此外，抑制SAA及其介导的相关炎症通路的表达，对于DKD患者的治疗和预后状况具有重要意义，为应用炎症通路抑制剂治疗DKD提供了一定的理论依据。进一步深入研究SAA的作用机制，特异性地针对SAA受体、基因结构寻找治疗靶点，降低循环及肾脏局部SAA水平，将进一步延缓DKD进展。在未来的研究中，血清SAA水平能否作为一种简单安全可靠的血清学指标，辅助肾穿刺病理指标来判断DKD的发展及预后，仍然需要在临床应用中予以进一步验证。