补体凝集素与呼吸系统疾病

王世雄 聂浩 张昊川 黄河 （.安徽医科大学深圳二院临床学院，深圳市第二人民医院呼吸与危重症医学科，深圳 58035；.长江大学医学部，荆州 43403）

补体凝集素途径最早由日本MATSUSHITA等［1］学者提出，ficolin与MBL同为补体凝集素途径的一类起始物，两者具有相似结构与功能，但参与起始过程略有不同，ficolin激活补体途径不需要Ca2+的参与，而MBL作为起始物需要Ca2+的活化才能激活补体凝集素途径，ficolin与MBL同作为凝集素途径中的一员，都可直接识别病原的某些糖类结构后，与MBL相关丝氨酸蛋白酶（MBL-associated serine protease，MASPs）结合并形成复合物，通过凝集素途径触发补体活化，从而介导一系列免疫反应，包括调理吞噬作用和细胞因子产生；另一方面可直接杀灭微生物，最终达到保护机体的作用。而呼吸系统疾病的发生发展与免疫、感染密切相关。近年来，越来越多的证据表明ficolin/MBL不但与呼吸系统感染疾病有关，而且与肺纤维化及其他相关疾病也呈显著相关性［2-4］。

1 ficolin/MBL的结构和种类

ficolin与MBL蛋白分子结构相似，两者含有共同结构区域为胶原样区。ficolin特有的纤维蛋白原样区作为识别病原的结构，而MBL的识别区域为C型蛋白样区。在补体凝集素激活途径中，ficolin/MBL蛋白通过纤维蛋白原样区或C型蛋白样区识别细菌、真菌等病原微生物的病原相关分子模式配体（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），并通过胶原样区结合MASPs蛋白，激活补体发挥生物学效应。MBL根据基因编码不同，分为多种类型，在人和动物之间的类型基本相同，而ficolin在人和动物之间的种类略有不同，目前发现人类的ficolin有3大类，为M-ficolin（ficolin-1或FCN1）、L-ficolin（FCN2）以及H-ficolin（FCN3），在小鼠中主要为ficolin-A（类似于人L-ficolin）和ficolin-B（FCN-B）。由于ficolin发现较晚，目前对其研究机制尚不明确。因此，以下主要介绍ficolin的种类。

M-ficolin主要存在于中性粒细胞和单核细胞胞质的分泌颗粒中，在血清中很难检测到，这提示Mficolin并非血清型蛋白，而是一种细胞分泌蛋白。然而，目前对其分子结构及具体机制尚处于初步探索阶段，缺少实验数据支持。因此对M-ficolin的研究有待进一步探讨。

L-ficolin/P35和H-ficolin主要存在于血清中，在肝脏中表达，目前研究的焦点主要在于L-ficolin。在人体内，L-ficolin可与3种类型的MASPs结合即MASP-1、MASP-2和MASP-3，启动补体凝集素途径，发生免疫学反应，从而保护机体［5］；此外，有动物实验证实L-ficolin可通过增强中性粒细胞对鼠伤寒杆菌的摄取，从而可能增强小鼠抵感染的能力［6］。Lficolin主要作用机制是通过与MASPs结合启动补体凝集素途径或者直接介导细胞的调理吞噬作用。

H-ficolin主要由支气管上皮细胞及Ⅱ型肺泡细胞等合成并分泌到支气管和肺泡间，神经胶质瘤细胞中也可产生少量H-ficolin。H-ficolin具有耐细菌胶原酶的作用，参与维持组织稳态和介导凋亡细胞的清除。此外，H-ficolin可抑制人单核细胞中病毒复制，并诱导产生相关细胞因子，间接杀灭病毒［7］。

2 ficolin/MBL与慢性气道炎症性疾病

慢性气道炎症性疾病是主要由炎症细胞、各种细胞因子等参与的一大类呼吸系统疾病统称，常伴有慢性感染，以COPD、支气管扩张、哮喘等为代表。

2.1 ficolin/MBL与慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD） COPD是一种可预防和治疗的疾病，其特征是持续呼吸道症状和气流受限。当前的流行病学调查显示全球COPD患者约3亿，已成为全球第三大死亡原因［8］。HODGE等［9］进行了一项临床研究显示COPD组与非COPD组相比，COPD受试者气道中功能性MBL含量显著降低，COPD合并吸烟者相比COPD不吸烟的患者，MBL则降低更显著且气道中的巨噬细胞数量与MBL呈正相关。另外，有研究表明携带MBL基因变异的COPD患者呼吸道感染更重，且有更多的住院次数［10］。此外，亦有基础实验显示LPS诱导肺损伤的模型中，Ficolin-A缺乏组小鼠肺部炎症更重，生存率低，同时在此实验中也揭示了补充ficolin的小鼠能够更好预防LPS诱导的肺损伤［11］。另一项动物治疗性实验中亦显示MBL雾化给药可使小鼠体内肺泡巨噬细胞的胞吞能力显著恢复，并减轻气道炎症［12］。这些发现有力地支持了ficolin/MBL可作为COPD及吸烟者的一种新型治疗方案，主要针对巨噬细胞的靶向疗法。

2.2 ficolin/MBL与支气管扩张症 支气管扩张症（简称支扩）是常见的慢性呼吸系统疾病，随着高分辨率CT（High reso-lution CT，HRCT）的普及，其患病人数逐年上升，在某些地区甚至有超过COPD的趋势。临床上此类患者常有反复咳嗽、咳痰及感染，目前关于该病因的主要观点为感染和免疫功能缺陷或异常，但未有明确定论。国外学者的一项临床研究显示支扩患者血清中L-ficolin缺乏的频率明显高于对照组，且缺乏程度更高，但两者之间的MBL水平差异无统计学意义［13］；肺炎患者与对照组相比，MBL功能不全在肺炎患者中更常见，但L-ficolin平均水平明显高于对照组。因此推测，两者结果不同，可能由于高水平的L-ficolin在肺炎患者中起急性期炎症反应物的作用；而在支扩患者中，导致L-ficolin水平降低的机制和过程暂不明确，需进一步探讨。此外，丹麦学者发现MBL基因缺失的囊性纤维化支扩患者肺功能损伤更严重，生存率更低［14］。同时也有研究证实MBL低表达或基因缺失的非囊性纤维化支扩患者，细菌定植率更高，支气管扩张程度更高，预后更差等，这与囊性纤维化支扩的结果基本一致［15-16］。上述研究高度提示L-ficolin/MBL缺乏很可能是影响支扩的易感因素，亦是支扩预后的一种预测因素。同时，间接表明支扩的发生、发展可能跟自身免疫相关。因此，在发生支扩前测定血补体凝集素的水平，将支扩、ficolin/MBL和免疫之间的关系研究更有临床价值。

2.3 ficolin/MBL与支气管哮喘 支气管哮喘是一种异质性、多因素的慢性炎症性呼吸道疾病，主要表现为气道炎症和气道高反应。哮喘发生机制中最主要的免疫因素是嗜酸性粒细胞和免疫球蛋白E（IgE），而凝集素补体途径产生的C3a可以激活嗜酸性粒细胞、肥大细胞等，使得支气管平滑肌收缩，C5a与哮喘气道高反应的发展有直接联系，从而在哮喘的发生、发展中起着重要作用［17］。早期研究提示仅在反复呼吸道感染的情况下，L-ficolin不足与哮喘或过敏性鼻炎呈显著相关性［18］。最近的文献仅表明儿童中高血清MBL水平与过敏或哮喘有关，且具体机制未有定论［19］。虽ficolin和MBL的功能和结构类似，这些结果的差异提示ficolin和MBL在参与炎症相关机制中可能有所不同，同时要考虑哮喘的异质性，且ficolin/MBL在哮喘中研究鲜有报道，缺乏大数据支持。因此，ficolin/MBL与哮喘的研究有待进一步探索。

3 ficolin/MBL与呼吸系统感染性疾病

感染在呼吸系统中最常见的，它可单独存在，同时其他呼吸系疾病也多伴有感染。主要包括病毒、细菌和一些特殊感染病原。

3.1 ficolin/MBL与病毒性肺炎 病毒感染在生活中最为常见，往往为上呼吸道感染，在人体免疫力下降明显或病毒毒力较强的情况下，才可能发展为下呼吸道感染（肺炎）。我国学者在A型H1N1流感病毒感染的小鼠模型中发现pcDNA-L-ficolin质粒注射的小鼠肺组织下降较轻，肺组织中病毒基因表达较低，IFN-γ、IL-4等炎症因子表达水平高［20］。与此同时，VERMA等［21］同时进行了临床和基础实验，结果提示患流感的人血清和肺泡灌洗液中H-ficolin指标明显升高，且在体外研究中初步表明H-ficolin具有抗A型流感的抗病毒活性。这些数据均提示ficolin在抵御A型H1N1流感病毒中有一定保护作用。此外，最近由于新型冠状病毒感染（COVID-19）的全球蔓延，导致呼吸道感染造成的死亡人数高于预期数倍。多项文献对其机制研究发现，COVID-19与SARS病毒相似，病毒表面突触蛋白通过与人体血管紧张素转化酶2（ACE2）受体结合相互作用后进入气道，由于ACE2受体在气道上皮细胞中表达［22-23］。因此，COVID-19病毒与ACE受体结合后在气道定植或持续慢性感染，致使呼吸系统进一步破坏，其病理表现为弥漫性增殖性肺泡损伤，2型肺泡细胞增生、肺泡水肿、淋巴细胞浸润以及肺泡内嗜中性白细胞少量募集等［24］。国外研究发现COVID-19组较其他病毒组，其血清MBL水平显著增高，同时观察到MBL、FCN3在肺部组织中均有不同程度表达，且MBL表达更高［25］。以上结果表明ficolin/MBL可能通过某种途径，激活补体，同时可能起着拮抗ACE2受体的作用。同时有文献报道提示COVID-19患者免疫血栓形成风险更大，血管损害严重，其具体病理生理过程尚不清楚［26］。不过，大量补体激活后可增加C3a和C5a的产生，经过一系列反应可引发细胞因子风暴和促进血管通透性［27］，因此猜测这可能是COVID-19患者免疫血栓事件风险增加的原因，但目前未有足够的基础研究及循证医学支持，需要进一步研究，尚不能定论。

3.2 ficolin/MBL与细菌性肺炎 链球菌肺炎在细菌性肺炎及社区获得性肺炎中都是较常见的。荷兰的一项研究中，发现FCN-A在小鼠抵抗肺炎链球菌感染时可起到保护作用，而MBL也可作为补体途径激活的起始物，但这项研究中MBL不参与肺炎链球菌感染，似乎与FCN-A介导的凝集素途径相互独立［28］。以此推测，ficolin才是抵抗链球菌感染的潜在关键分子，对于不同细菌的感染，参与激活补体的凝集素可能不同，同时间接表明MBL在人类抵御肺炎链球菌感染方面可能是有限的。对社区获得性肺炎的一项调查显示，肺炎链球菌组与对照组间的ficolin-2相比差异无统计学意义，与其他病原组之间的MBL和ficolin比较差异也无统计学意义［29］。还有与其结果相反的调查，MBL-2基因缺陷的患者发生肺炎链球菌侵袭的风险更大，并与肺炎链球菌易感性显著相关［30］。因此，对于ficolin/MBL在抵抗肺炎链球菌之间到底有无保护机制？如何保护的？尤其是临床上，这些都值得商榷，且迫切需要迫在眉睫解决。

3.3 ficolin/MBL与特殊感染性肺炎 真菌与结核分枝杆菌感染相关肺炎均属于特殊病原引起的感染。在一项对慢性肺曲霉病的研究中发现，MBL缺乏与曲霉病的各种表现相关，且MBL基因的多态性决定了肺曲霉病患者肺部炎症程度［31］。BIDULA等［32］在体外实验中发现L-ficolin的调理作用一方面促进曲霉分生孢子的清除，另一方面诱导肺源性A549型肺泡细胞释放IL-8，增强中性粒细胞的募集，间接杀灭烟曲霉；并同时进行了小样本临床数据（n=39）分析，结果显示L-ficolin对于肺部移植后的真菌感染具有一定诊断价值。体外实验的结果具有一定可靠性，如需引入至临床，还需经体内实验进一步证实。肺结核属于特殊病原体感染，但在我国乃至世界的发病率居高不下，国外学者发现肺结核患者中血清L-ficolin含量显著降低［33］。与此同时，我国学者的研究表明MBL基因缺失或者表达异常与结核的易感性和复发相关，并在体内实验中表明ficolin可黏附并识别结核分枝杆菌表面的糖链，竞争性阻断结核进入A549型气道上皮细胞［34-35］。因此，ficolin/MBL可作为一种新型的改良免疫潜在药物或者疫苗用于特殊感染的预防或治疗。

4 展望

呼吸系统疾病的复杂性、难治愈性、易复发性给临床治疗带来巨大挑战，目前对于呼吸系统的主要方案为抗感染和控制症状对症治疗等，很难从根本上（即基因和自身免疫力方面）实现治愈。已有的文献表明ficolin/MBL作为补体系统的激活起始物，从自身免疫方面出发，其在预防或抵抗感染中起关键作用，且ficolin/MBL的基因表达或种类的不同也跟呼吸系统多种疾病相关［12，20，31］。但结论仍可能存在争议，譬如上述提及补体途径激活过多或异常而产生的细胞因子风暴会加剧组织损伤，促进炎症发展。这种双重作用意味着补体激活过程中也需要调节平衡性。只要ficolin/MBL在体内、体外实验及临床试验中确认其机制和在疾病中的作用，那么在未来ficolin/MBL就可作为一种免疫潜在制剂来预防疾病的发生，甚至随着医学及科技的发展，可以利用重组ficolin/MBL来治疗相关疾病。这为新药的开发提供新思路，为呼吸系统其他疾病的防治引领新方向。