儿童肾小球性血尿的发病机制及研究进展

姚露露，乔晓辉

血尿是指尿液中含有超过正常量的红细胞，仅在显微镜下发现红细胞者称为镜下血尿；肉眼即能见尿呈“洗肉水样”或血样者称为肉眼血尿，通常当尿红细胞＞2.5×109/L（1 000 ml尿中含0.5 ml血液）即可出现肉眼血尿。镜下血尿的检查方法和诊断标准尚欠统一，目前我国儿科血尿的诊断与国际现行的诊断标准统一，即以尿中红细胞数目判定：离心尿时＞3个/高倍镜（HP）或＞8000个/ml，非离心尿时＞1～2个/HP，即诊断为血尿。

由于对血尿定义的不同，同时也因为血尿自身无特殊症状，因此其真实发生率差异较大。有报道称学龄期儿童的血尿患病率为4.1%[1]；3%～5%的健康儿童在尿检时可发现镜下血尿，在重复测试中，只有1%～2%的儿童会有持续性的镜下血尿[2]。也有研究报道无症状镜下血尿患病率在1.7%～31.1%之间[3]。

根据红细胞来源部位的不同，血尿可分为肾小球性血尿和非肾小球性血尿。肾小球性血尿的发生机制十分复杂，目前普遍认为肾小球性血尿与肾小球滤过屏障（GFB）功能障碍或损伤有关。肾小球滤过屏障由三层结构组成，由内而外分别为内皮细胞、肾小球基底膜（GBM）、脏层上皮细胞的足突。正常情况下，内皮的窗孔（50～100 nm）能够阻止红细胞（直径为6～8 m）穿过滤过屏障，并且静电屏障也发挥一定作用。若上述任一结构受损，都可能导致肾小球性血尿的发生。本文结合相关文献，围绕肾性血尿的发生机制及相关因素的研究进展进行综述，为其发病机制的阐明和临床诊疗提供新的启发点和依据。

1 血尿与终末期肾病（ESRD）

以往的证据表明，孤立性血尿是一个“良性”症状，但近年来的研究表明，血尿与ESRD的进展有关[4-5]。研究发现，在平均随访22年后，血尿可显著增加以色列成年人ESRD的发生的风险[6]。另有证据表明，30%表现为肉眼血尿的IgA肾病（IgAN）患者及20%华法林相关肾病患者可出现急性肾损伤（AKI），在这些患者中有近25%的IgAN患者和66%的华法林相关肾病患者后续进展为慢性肾脏病（CKD），其中持续的肉眼血尿是AKI向CKD进展的重要危险因素[7-8]。另有研究显示，在CFHR5-肾病患者中，几乎所有进展为ESRD的男性患者，他们存在儿童期和青春期上呼吸道感染后的发作性肉眼血尿[9]。Yuste等[5]报道，与40例单纯性蛋白尿的患者相比较，31例表现为血尿和蛋白尿的患者，其肾小球滤过率（GFR）下降速率要显著增快。这些事实可能表明血尿对肾脏疾病的进展有负面影响。

2022年Fogh等[10]报道，在170 189例诊断为血尿的丹麦病例中，随访10年0.7%的患者进展为ESRD，其相对危险度是1.6（95%CI：1.4～1.7）。在同时伴随有糖尿病或泌尿生殖系统肿瘤的病例，血尿也升高其发生ESRD的概率。He等[11]Meta分析13个临床研究共5 660例IgAN患者，结果发现持续的血尿是ESRD或GFR降低50%的危险因素。

血尿的存在可进一步导致肾小球的损害，红细胞通过GFB时会引起机械应力，导致畸变的细胞骨架无法将血红蛋白锁在红细胞细胞质内，因此，血红蛋白从红细胞释放到尿液，然后被肾小管上皮吸收，在那里进一步转化为血红素和珠蛋白，从而诱导多种病理效应，包括氧化应激、细胞死亡、炎症和纤维化，诱导肾小球损伤[5,12]，从而进一步加重血尿。因此，研究血尿发生的机制，可能会为临床肾脏疾病的治疗提供新的思路和方向。

鉴于血尿可能在肾小球疾病中的不良影响，因此血尿仍值得重视。肾性血尿的发生机制十分复杂，目前对其研究多集中在遗传因素、免疫紊乱及炎症等方面。

2 肾性血尿的发生机制

2.1 遗传因素引起GFB结构异常 遗传因素在部分引起血尿的疾病中起到主要作用。研究发现，在部分遗传性肾小球疾病中，其GFB结构更脆弱、更容易破裂，这可能与基因突变直接改变肾小球基底膜（GBM）结构[如Alport综合征（AS）、薄基底膜肾病（TBMN）或遗传性血管病、肾病、动脉瘤和肌肉痉挛（HANAC）综合征]或足细胞结构[如肌球蛋白重链9（MYH9）相关肾病]有关[12]。

AS、TBMN都为IV型胶原相关疾病，在这些疾病中，GBM的厚度可降低至正常厚度的1/3，且GBM变薄通常是弥漫和广泛的（虽然也发现局灶性异常）。IV型胶原蛋白是GBM中主要的胶原蛋白，它由COL4A3、COL4A4和COL4A5基因编码的a3（IV）、a4（IV）和a5（IV）三聚体组成[1]。由于IV型胶原基因突变，引起胎儿型IV型胶原链（1/2）的持续表达，胎儿型IV型胶原蛋白容易受到蛋白酶的影响，导致不稳定的GBM[4,13-14]。

肌球蛋白重链9相关肾病是一种常染色体显性遗传性疾病，由MYH9基因突变所致。MYH9基因编码非肌性肌球蛋白重链IIA（肌球蛋白II），这是一种细胞骨架收缩蛋白，其在肾小球内、足细胞、系膜和毛细血管中大量表达。肌球蛋白II被认为是足细胞足突肌动蛋白-肌球蛋白收缩装置的主要组成部分[15]。一系列对MYH9突变相关的肾脏疾病研究表明，MYH9突变与足细胞损伤之间存在关联，任何非肌球蛋白的改变，或MYH9表达，或蛋白结构的改变，都会破坏肾小球的滤过屏障，导致蛋白尿和/或血尿，甚至肾功能衰竭[16]。

部分遗传因素也可通过毒性化合物的异常沉积而引起血尿[12]。法布雷病是一种X-连锁溶酶体贮积病，由于-半乳糖苷酶A（-Gal A）先天性缺乏导致球形三酰神经酰胺在细胞内的蓄积[17]。球状三酰神经酰胺的积累可引起足细胞和内皮细胞损伤的自噬，导致局灶性和节段性硬化症，以及GFB的显著损伤，从而导致蛋白尿和血尿的发生。

2.2 免疫功能紊乱损伤GFB的完整性自身免疫性疾病通过免疫复合物在系膜和毛细血管袢的沉积，随后引起炎症细胞在肾小球簇聚集，或通过直接损伤构成肾小球毛细血管滤过屏障的内皮细胞和足细胞[14]。抗肾小球基底膜病（Anti-GBM），既往称为Good-pasture综合征，是由致病性自身抗体形成引起的自身免疫性小血管炎，由肾小球基底膜IV型胶原中的-3链的自身抗体形成引起，这种胶原链亚型存在于肺泡膜和肾基底膜中[18]。相应的抗体破坏肾小球基底膜的正常结构，从而使红细胞能够通过受损的GBM，产生血尿，且其水平与肾小球病理改变严重程度呈正相关，提示原位免疫复合物形成为血尿发生机制之一。除体液免疫外，T细胞在自身免疫性肾小球疾病发病机制中也起到重要作用。来自动物模型的数据表明，T细胞可直接导致细胞介导的肾小球损伤，且可在没有显著体液免疫紊乱的情况下发生，部分患者肾活检样本中可观察到T淋巴细胞的浸润[19]。

IgAN是亚洲人群最常见的原发性肾小球肾炎，长期随访研究表明，高达25%～30%的IgAN患者在20～25年内进展为ESRD，但其确切发病机制尚不完全清楚。目前被广泛接受的免疫发病机制是多重打击假说，参与高尔基体翻译后半乳糖基化的关键酶（糖基转移酶）其表达和活性异常导致IgA1的翻译后修饰半乳糖基化减少，半乳糖缺陷IgA1（Gd-IgA1）可与可溶性受体CD89以及能特异性识别半乳糖缺陷IgA1的自身抗体结合而形成复合物[20]。除了形成循环免疫复合物外，糖基化不足的IgA1非共价自聚集及聚合趋势增加而导致原位系膜复合物的形成[2,21]。这些IgA1复合物通过与转铁蛋白受体（TfR）的相互作用而沉积于系膜中[22]，进而诱导转谷氨酰胺酶2（TG2）过度表达和系膜细胞的活化，引起炎症细胞的募集和GBM的破坏，从而产生血尿[23]。而在IgAN小鼠实验模型中，IgA1蛋白酶的治疗使系膜IgA1沉积物水平显着降低，血尿症状好转[24]。因此，异常糖基化的IgA1及其相关的免疫复合物是IgAN发病机制的关键分子。

与此同时，黏膜感染中的B细胞（尤其是扁桃体炎中的B细胞）所产生的肾源性IgA也可能参与了IgAN的发病。这方面的临床证据包括：IgAN患者发作性肉眼血尿常与扁桃体炎、咽炎等黏膜感染同时发生，IgAN患者对黏膜疫苗接种的异常反应，扁桃体切除术或扁桃体切除术联合大剂量糖皮质激素冲击治疗可使部分重症IgAN患者获益，这些证据都表明黏膜免疫可能参与了血尿的发病机制[25-26]。研究表明，在黏膜免疫缺陷（缺陷的系统性IgA免疫反应）的情况下，外源性抗原可通过激活Toll样受体（TLR），诱导树突细胞中B细胞活化因子（BAFF）的过表达，促进B细胞扩增，导致IgA合成增加继而诱导聚合型IgA1和IgA/IgG免疫复合物的形成[21,27]。但随之而来的问题是，黏膜B细胞产生的Gd-IgA1是如何出现在体循环中的。Van等学者[21,28]认为“黏膜-肾”轴在血尿的发病机制中起重要作用。一系列临床和实验研究表明，人类的黏膜与骨髓之间存在着持续转运的抗原特异性淋巴细胞和抗原递呈细胞（包括记忆性B细胞和IgA浆细胞），这些淋巴细胞中的整合素和趋化因子受体的模式略有不同。一项人类研究报告了异基因骨髓移植后IgAN的完全组织学缓解，这表明免疫反应确实是在黏膜中触发的，但骨髓中的记忆细胞产生了肾源性IgA1，并最终到达外周。目前现在该理论越来越受到研究者的关注，并且认为该轴的异常可能在IgAN的发展中起重要作用。

上述疾病中，血尿产生的主要机制为：在体液免疫及（或）黏膜免疫的介导下，产生特异性的抗体形成循环免疫复合物或原位免疫复合物，沉积于肾小球，通过活化补体形成膜攻击复合物造成细胞损伤，趋化中性粒细胞、单核巨噬细胞等释放细胞因子介导组织损伤[29]。

2.3 免疫紊乱及部分遗传因素介导的炎症反应 免疫反应需引起炎症反应才能导致肾小球损伤及血尿。炎症介导系统可分为炎症细胞和炎症介质两大类，炎症细胞可产生炎症介质，炎症介质又可趋化、激活炎症细胞，各种炎症介质间又相互促进或制约，形成一个十分复杂的网络。多种免疫细胞及免疫介质参与了肾小球炎症反应。主要的炎症细胞包括中性粒细胞、单核-巨噬细胞、T淋巴细胞及血小板等。在免疫复合物形成的肾小球疾病中，浸润的炎症细胞可释放炎症介质（如补体，细胞因子和活性氧等），炎症介质可通过收缩或舒张血管来影响局部肾血流动力学，并可作用于不同的细胞（如肾小球细胞和间质小管细胞），促进或抑制细胞增殖，促进细胞自分泌和旁分泌以及促进或抑制细胞外基质（ECM）分泌。这些介质调节炎性损伤和相关硬化变化[30]，并最终导致肾小球损伤和血尿的发生。

白细胞介素-6（IL-6）和血管内皮生长因子（VEGF）在肾小球固有细胞损伤和修复过程中具有重要作用。研究表明，单纯性血尿患者的VEGF/肌酐（CR）和IL-6/CR值与肾小球病理性损伤评分呈正相关[31]。IL-6是由单核细胞、成纤维细胞、内皮细胞、系膜细胞及T淋巴细胞等细胞产生的多功能细胞因子。在肾小球中，肾小球膜系统分泌的IL-6可以刺激系膜细胞的增殖，促进炎症介质的释放（如血小板活化因子，血栓素-B2和超氧阴离子）。因此，IL-6在肾小球肾炎的免疫病理性损伤中起到重要作用。VEGF是一种强化的内皮细胞特异性有丝分裂原和通透性因子，广泛参与血管基底膜的形成和血管生成[32]。VEGF由许多细胞合成和分泌，在肾脏中，VEGF主要在足细胞和肾小管上皮细胞中表达，而VEGF受体主要在前肾小球血管、肾小球和腹膜毛细血管内皮细胞中表达。VEGF可以减少肾小球基底膜的阴离子数，诱导肾小球内皮细胞的小窗口形成，从而同时影响肾小球基底膜的电荷和机械屏障，调节肾小球通透[33]。研究发现VEGF可以将肾小球内皮细胞的电阻降低到12.5/cm2，从而增加内皮细胞的通透性[34]。VEGF还表现出类似于组胺所表现出的缓激肽作用，这种作用可直接引起血浆外渗和闭塞蛋白丝氨酸或苏氨酸残基的磷酸化，从而导致其降解或构象变化，从而阻塞和增加血管通透性[30]。因此，这两种细胞因子可能参与了血尿形成的机制。

此外，炎症导致肉眼血尿恶化的可能机制包括CX3CL1/CX3CR1轴。研究表明，在IgAN患者在肉眼血尿发作期间，这些患者的外周血单核细胞CX3CR1表达增加，血清和尿液中的CX3CL1（CX3CR1的独特配体，也称之为FKN）水平也升高，CX3CL1/CX3CR1轴可能通过其趋化活性来招募可改变肾小球滤过屏障的炎症细胞，从而发挥重要作用[35]。在复发肉眼血尿的IgAN患者中，足细胞和内皮细胞以及尿液中FKN上调，这可能是急性期CX3CR1+细胞通向尿极的血管通道，这种转运可引起内皮损伤，从而导致血尿。

研究表明，补体系统也参与了血尿的发病机制。在IgAN病理过程中，补体激活是重要的一环，研究发现90%的IgAN患者存在系膜区C3的沉积。补体激活产物C3a和C5a具有广泛的促炎作用，并与IgAN的活动度及严重程度相关。它们的受体可能是IgAN的潜在治疗靶点。C3a还参与诱导系膜细胞分泌表型，这也解释IgAN患者中所观察到的系膜基质扩张[36]。

需要注意的是，除导致滤过屏障结构异常或毒性化合物沉积外，遗传因素也可能导致补体替代通路的调节异常而引起血尿，如近年来新认识的一类肾小球疾病—由CFHR5基因突变引起的遗传性C3肾小球肾炎。CFHR5基因属于聚集在染色体1q32上的五个基因（CFHR1-5）家族，编码参与替代补体途径调节的蛋白质[37]。该肾小球疾病的主要特征是C3沉积，而无显著的免疫球蛋白沉积。C3的沉积诱导强烈的炎症反应，引起吞噬细胞趋化，细胞调理和溶解[12]。

综上所述，免疫因素、炎症因素及遗传因素都与肾小球性血尿相关。需指出的是，血尿的出现可能是多种机制共同作用的结果。由于遗传、自身免疫及后续的炎症反应，可导致肾小球滤过膜功能/结构完整性破坏，包括肾小球基底膜、内皮细胞和足细胞，最终导致肾小球性血尿的发生发展。