补体激活与IgA肾病:机制解析与潜在治疗

李先治,朱 厉

(北京大学第一医院肾内科,北京大学肾脏疾病研究所,卫生部肾脏疾病重点实验室,教育部慢性肾脏病防治重点实验室,北京 100034)

IgA肾病是全球最常见的原发性肾小球肾炎,我国是高发国,占肾活检原发性肾小球疾病的 40%～60%。该病主要发病于青壮年,呈慢性进展的特点,其特征性病理表现为以IgA分子为主的免疫复合物在肾小球系膜区沉积。IgA肾病是一种由遗传和环境因素共同影响的复杂性疾病,患者临床和病理表现多样,包括无症状性血尿、蛋白尿、高血压和急性肾小球肾炎等。尽管研究众多,但其确切的发病机制至今尚未明确,其中补体系统的异常调控及活化被认为是IgA肾病发生、发展过程中的重要影响因素之一。近年来,在IgA肾病领域开展了众多研究,探讨补体系统异常在IgA肾病中的作用,IgA肾病中补体的激活和调控机制,以及在临床试验中评估以补体为靶点的新药治疗效果。本文将从补体系统异常在IgA肾病发病机制中的作用,IgA肾病中补体的激活和调控机制,以及IgA肾病中靶向补体的干预三方面来阐述目前我们对IgA肾病中补体系统异常的认识和了解。

1 补体系统异常在IgA肾病发病机制中的作用

IgA肾病发病机制未完全阐明,目前学者普遍认同的是四重打击学说[1],即患者产生O-糖基化异常的IgA1分子,在循环中被抗糖抗体识别并结合,形成循环含IgA1免疫复合物,继而沉积在肾脏肾小球系膜区,激活系膜细胞,引起系膜细胞增殖,细胞因子和趋化因子的产生和分泌,诱发肾脏炎症反应,最终引起肾脏组织受损。补体成分C3是IgA肾病患者肾脏组织中最常见的伴随IgA沉积的分子,累及高达90%的IgA肾病患者[2],在不同患者中,肾小球C3的沉积强度也不尽相同,提示IgA肾病中存在肾脏局部补体激活。

补体系统是人体天然免疫的重要组成部分,起到防御病原微生物和清除体内受损组织和细胞的功能,但补体的激活是把“双刃剑”,它在清除“异己”的同时,如果不能获得有效的调控,也将造成组织的损伤。肾脏是特别容易受到补体损伤的器官,许多肾脏疾病,包括C3肾小球病,狼疮性肾炎和IgA肾病等都伴随有补体引起的肾组织损伤[3,4]。

补体系统是由40多种蛋白组成的蛋白酶级联反应体系,包括补体成分蛋白(C3,C5等)、补体调节蛋白(CFH,CFI等)和补体受体蛋白(C3aR,C5aR等)[5]。目前公认的补体系统激活途径包含经典途径、替代途径和凝集素途径。

多项观察性研究表明,IgA肾病患者肾脏组织中存在补体成分[6,7]。既往我们团队对60例IgA肾病患者肾组织进行的研究发现,替代途径补体激活在IgA肾病中最为常见,累及了87%的患者。其次,凝集素途径补体激活发生在约58%的患者身上,而经典途径的激活则相对较少,仅见于15%的患者[8]。另外,其他团队也通过质谱检测在IgA肾病患者的肾小球系膜区中检测到了多种补体蛋白,进一步确认了肾脏局部存在的补体激活[9]。此外,多个团队的研究也证实,肾小球系膜区C3沉积的强度,即肾脏局部的补体激活程度,与肾脏病理Oxford评分,肾脏炎症水平和IgA肾病预后等密切相关[10,11]。

除了肾脏组织,IgA肾病患者的循环和尿液中也有诸多补体激活的证据。例如,德国研究者发现IgA肾病患者血液中补体激活裂解片段C3a显著升高,而循环中完整C3因为过度消耗而减少[12]。此外,我国台湾的研究者也报道了IgA肾病患者循环中替代途径裂解片段Ba水平升高,进一步证实了补体替代途径的重要性[13]。我们团队也对IgA肾病患者尿液中多种补体蛋白进行了检测,先后发现患者尿液中C3a、C5a、MBL、Bb、sC5b-9均随病理损伤的严重程度而显著升高[14,15]。总的来说,来自世界各地的诸多研究证据均表明补体激活深度参与IgA肾病发病和进展。

2 IgA肾病中补体的激活和调控机制

尽管当前我们对于IgA肾病中补体激活的确切分子机制了解尚不完整,但已有多项研究为我们提供了相关线索。我们团队的观察性研究发现,IgA肾病患者肾组织中的IgA和C3沉积强度之间存在显著正相关,且患者循环中的IgA水平越高,其肾组织中C3的沉积强度也越高,这一发现提示了肾组织中IgA的沉积是补体激活的一个触发因素[7]。在被动IgA输注的大鼠模型中,当实验性注射多聚IgA分子至大鼠体内时,肾小球系膜区出现IgA和C3的沉积[16]。类似的情况也在小鼠模型中观察到,当使用干酪乳杆菌细胞壁萃取物(LCWE)诱导小鼠体内IgA水平升高并引发肾脏沉积时,肾小球系膜区同样检测到IgA和C3的共沉积[17]。此外,在体外培养的原代人肾小球系膜细胞体系中,使用含IgA1复合物刺激后,也观察到明显的补体激活[18]。另外,由于IgA肾病患者的IgA1分子存在O-糖基化异常,有研究发现这种糖基化异常的IgA1分子与凝集素MBL和collectin 11的结合力均显著增强,并呈剂量依赖性[8]。这些研究发现证明系膜沉积的含IgA1分子复合物能够启动替代途径补体激活,而其中糖基化异常的IgA1分子,可通过凝集素途径诱发补体激活。

IgA肾病的全基因组关联分析研究发现,包含补体调节蛋白H因子及其5个相关蛋白的编码基因的1q32区域在多个种族人群中与IgA肾病的发病易感性相关[19]。H因子是补体替代途径激活过程中的一个重要的负性调控蛋白,H因子作用于C3转化酶环节,既可抑制C3转化酶形成,又能促进已形成的C3转化酶的解离,并且能辅助I因子将补体活化过程中需要的重要成分C3b裂解成iC3b,C3d,C3dg等小片段[20]。H因子在液相和细胞表面均能发挥负性调控作用[21]。在染色体上,H因子(CFH)、H因子相关蛋白3(CFHR3)、H因子相关蛋白1(CFHR1)、H因子相关蛋白4(CFHR4)、H因子相关蛋白2(CFHR2)和H因子相关蛋白5(CFHR5)共6个基因串联排列。这个基因组区域相对不稳定,在漫长的进化过程中,该区域出现了多次内源性复制事件,因此,H因子及其相关蛋白之间具有高度的序列同源性[22]。目前H因子的研究较多,它由20个SCR结构域构成,其中SCR1-4发挥补体活化的负性调节功能,SCR19-20发挥与C3b和细胞表面的粘附功能[23]。虽然H因子的5个相关蛋白功能尚不十分清楚,但其结构上都具备一个区别于H因子的统一特点,虽具有与C3b和细胞表面的粘附的功能域,但缺乏催化调节功能域。因此,它们能够与H因子竞争性结合C3b,但不发挥补体负性调节功能,因此间接促进补体激活[24]。国内外多个研究团队已对H因子及其相关蛋白开展研究,英国和西班牙的研究者分别发现IgA肾病患者循环CFHR1水平升高,而且这一变化与疾病进展相关[25,26]。在肾组织方面,英国研究者检测到CFHR1和CFHR5的沉积,并且这些沉积强度与疾病进展相关[27]。我们团队研究发现CFH、CFHR3和 CFHR1的遗传变异影响补体活化,进而与IgA肾病的易感性相关,而CFHR5的罕见变异也可参与对IgA肾病的遗传易感性,且循环CFHR5水平升高是 IgA肾病进展的独立危险因素[20,28,29]。上述研究发现进一步支持了IgA肾病中H因子及其相关蛋白综合调控补体激活的理论构想。

3 IgA肾病中靶向补体的治疗

近年来,随着诸多研究逐渐揭示补体系统在IgA肾病中的重要作用,临床上已开始尝试靶向补体系统不同环节的干预。首要提及的是靶向C5的依库珠单抗(重组人源型C5单克隆抗体,Eculizumab),它于2007年首次获批上市,用于治疗多种疾病,包括阵发性睡眠性血红蛋白尿、非典型溶血性尿毒症综合征、重症肌无力、视神经脊髓炎,随后又研发出其长效制剂Ravulizumab。尽管目前仅有少数使用依库珠单抗治疗重症IgA肾病的病例报道,但结果显示治疗后患者的尿蛋白水平下降,肾功能得以稳定[30],然而也有1例肾移植后复发的患者使用依库珠单抗治疗无效,研究者认为可能是治疗时机偏晚[31]。

目前,一系列靶向不同环节阻断补体激活的新药物正在IgA 肾病中开展临床试验。Avacopan(CCX168),一种C5a受体1(C5aR1)选择性小分子抑制剂,在国外已被批准用于治疗ANCA相关小血管炎,目前正在IgA肾病中开展II期临床试验,公开的结果显示,大多数接受治疗的患者尿蛋白水平得到改善[32]。Narsoplimab(OMS721)则是一种靶向凝集素途径MASP2的单克隆抗体,II期临床试验的初步数据显示,最初4名接受Narsoplimab治疗的IgA肾病患者尿蛋白水平明显降低,然而,后续的试验治疗效果并不明显[33],且近期公布Narsoplimab 的III期临床实验失败,这可能与只有部分患者而不是所有患者肾脏均出现凝集素途径补体激活有关。另一种药物是靶向B因子的小分子化合物Iptacopan(LNP023),根据在2023年国际肾脏病会议公布的II期临床试验结果,接受Iptacopan治疗的IgA肾病患者在6个月后尿蛋白下降41%[34],疗效显著,引起广泛的关注。

此外,还有几种正在IgA肾病中开展II期临床试验的新药物,如已在阵发性睡眠性血红蛋白尿的治疗上取得很好效果的C3的环肽[35],还有针对B因子的反义寡核苷酸,针对C5的小干扰RNA等。然而这些相关试验的结果尚未公布。我们期待这些新药能给IgA肾病患者带来更好的治疗效果。

综上所述,IgA免疫复合物在肾脏沉积后,会启动替代途径和凝集素途径,进而引起补体系统的激活,参与IgA肾病的发病和进展。补体H因子及其相关蛋白在IgA肾病补体激活调控中扮演关键角色。目前,多种靶向补体激活的新药正在IgA肾病中开展临床研究,初步结果展现出喜人潜力。因此,靶向补体系统的IgA肾病治疗策略前景可观,值得期待。