过敏性紫癜性肾炎生物学标志物的研究进展

杨柯可 毛建华

过敏性紫癜(henoch-schönlein purpura,HSP)是儿童中最常见的系统性血管炎,临床表现可有非血小板减少性紫癜,腹痛,关节炎或关节痛,血尿或蛋白尿。在全世界范围内,发生率约为(10～20)/10万儿童,90%的病例发生在2～10岁的儿童中,高达20%～80%的儿童出现肾炎的迹象,占所有终末期肾病(end stage renal disease,ESRD)儿童的1%～2%,肾脏受累是预后的主要决定因素[1,2]。

目前,过敏性紫癜性肾炎(henoch-schönlein purpura nephritis,HSPN)的发病机制一般被认为涉及4个关键步骤:(1)产生半乳糖缺乏IgA1(galactose-deficient IgA1,Gd-IgA1)。(2)产生针对Gd-IgA1的自身抗体。(3)形成Gd-IgA1免疫复合物。(4)含有Gd-IgA1的免疫复合物在系膜沉积,导致系膜增殖,炎性介质释放及肾组织损伤,主要与免疫、炎症、凝血和遗传易感性等多方面因素相关[3]。临床上对于怀疑过敏性紫癜合并肾损害的患儿,常需肾穿刺活检来明确其组织病理学类型并指导临床治疗。但肾活检作为一种有创性操作,可能导致疼痛、感染、肾周血肿、周围脏器损伤等并发症,难以重复进行,不适于对疾病的变化及治疗效果进行动态监测。传统的生物学标志物如尿蛋白、血清肌酐、肾小球滤过率、尿素氮等,常在出现严重肾脏损害时才发生变化,敏感度低,存在滞后性,不适于早期监测疾病变化。因此,积极寻找无创、敏感度、特异性的HSPN尿液及血清标志物具有重要意义。本文就HSPN肾组织损伤标志物、炎症标志物、代谢及遗传标志物做一综述,以期为HSPN的早期诊断与治疗提供思路。

一、肾组织损伤标志物

1.肾损伤分子-1(kidney injury molecule-1,KIM-1):KIM-1是一种39kDa的Ⅰ型膜糖蛋白,在正常组织中几乎不表达,在肾脏损伤时,KIM-1主要表达于分化的近端肾小管上皮细胞,其浓度可在血液及尿液中短时间内显著升高,并与肾脏损伤的程度相关,可同时参与肾脏的损伤和修复[4]。在一项纳入59例HSP患儿研究中,发现HSPN患儿尿KIM-1水平高于非HSPN患儿及健康对照者,尿KIM-1预测HSP患儿肾损伤的ROC曲线下面积为0.93,进一步分析发现KIM-1与肾脏病理损伤程度及尿蛋白水平呈正相关(r=0.671,P<0.01),反映KIM-1在HSP肾损伤中发挥作用[5]。也有研究发现,与健康对照者比较,HSP急性期儿童血清及尿液中KIM-1的浓度明显升高,而HSPN组与非HSPN组中浓度无显著性差异,KIM-1水平的升高发生在血肌酐升高之前,但随着时间的推移,HSPN患儿KIM-1浓度降低,这表明KIM-1水平可能与疾病活动有关[6]。在成人患者中发现,尿液中KIM-1的浓度与间质炎症、毛细血管外肾小球活性指数相关,这表明测量KIM-1可能有助于评估HSPN患者肾损害的严重程度和进展。所以可在HSP患者中常规检测KIM-1水平,从而为早期诊断HSPN及监测疾病活动提供新思路。

2.N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(n-acetyl-β-glucosaminidase,NAG): NAG是一种高分子量溶酶体酶,可在机体很多组织中表达,但在近端肾小管上皮细胞中浓度特别高,肾损伤时,尿NAG浓度可显著升高[7]。NAG已经在急性肾损伤和糖尿病肾病等中被广泛研究和分析。研究显示HSPN患儿尿NAG水平明显高于非HSPN患儿及健康受试者,非HSPN患者与健康儿童尿液NAG无明显差别[5]。在另一项评估45例已被肾活检证实的HSPN患者尿NAG浓度的研究中发现,NAG浓度与HSPN肾脏组织病理学损伤程度相关,尿液中浓度越高,反映肾脏病理损伤越严重[8]。所以,尿NAG可以用于预测HSPN的发生及其组织病理学分级,是一种很有前途的标志物。

3.中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL): NGAL是一种25kDa的急性期蛋白,最初在中性粒细胞中被发现,但在炎症、中毒、缺血等病理状态下,也表达在肾脏、肝脏和上皮细胞中。NGAL在受损的肾单位中可被特别诱导,NGAL mRNA表达上调,血浆中NGAL浓度升高,NGAL蛋白在循环中被通透性增加的肾小球自由滤过,在近端小管中重吸收减弱,导致尿NGAL水平升高。因此肾损伤发生时,血清及尿液中NAGL表达均显著升高,同时可发挥抑菌、抗凋亡作用和增强肾小管增殖的作用[9]。Berthelot等[10]研究发现,在成人HSPN与非HSPN中,血清NGAL浓度均有升高,进一步分析肾脏预后好(n=61)和肾脏预后差(n=22)HSP患者中血清NGAL与尿液NGAL/eGFR浓度发现,其均在后者中升高更明显。另一项研究显示,HSPN与HSP但无肾损伤患儿尿NAGL水平无显著差别,但随着HSP患者中GFR值的降低,尿液NGAL浓度检测肾脏受累者越来越敏感[6]。郑悦等[11]在HSPN后急性肾损伤(acute kidney injury on HSPN,A-on-HSPN)患儿的血液、尿液、肾活检组织中均发现明显升高的NGAL,少数患儿在血肌酐正常时NGAL已高于正常。NAGL反映组织应激和肾单位损伤,比肌酐更早的发挥预测作用,因此,NAGL的测定对确定HSP患者早期肾损伤与提示预后有很大意义。

二、炎性反应标志物

1. 单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1):大量研究表明,HSPN进展过程中存在持续炎症,单核-吞噬细胞系统在HSPN患者肾小球及间质病变中发挥重要作用。MCP-1是一种可表达在肾脏内皮细胞、上皮细胞、系膜细胞的炎性趋化因子,通过与细胞表面G蛋白耦联CC-趋化因子受体-2结合,运输和募集炎性细胞而发挥作用[12]。通过对261例有或无肾炎的HSP患儿和84名健康儿童的研究,Wang等[13]研究发现,HSPN患儿中尿MCP-1显著升高,同时尿MCP-1浓度随着尿蛋白的浓度增加而增加。在另一项儿童HSPN的横断面研究中,Fuentes等[14]研究发现,尿MCP-1/肌酐值在HSPN患儿中明显高于非HSPN患儿与健康患儿,尿MCP-1/肌酐临界值为530pg/mg可以区分有肾活检指征的患者(敏感度为81%,特异性为77%)。研究发现,HSPN中肾小管纤维化增加与 MCP-1及转化生长因子-β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)增加相关,肾间质纤维化的程度影响着HSPN患者的肾脏预后[15]。与此同时,新月体形成常被认为是肾脏不良预后的病理表现,有新月体形成的HSPN患者MCP-1水平更高[16]。综上所述,在HSP患儿中,MCP-1对于预测肾炎的发生及其预后发挥作用,监测MCP-1浓度对早期确定治疗方案与采取措施预防进一步肾损害具有重要意义,期待有更多的大型独立队列研究来证实其在儿童HSPN中的价值。

2. 肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α): TNF-α 主要由单核-吞噬细胞分泌,是一种促炎性细胞因子,血清TNF-α浓度升高可损害血管内皮,促使血管损伤与血栓形成,进一步破坏肾小球屏障,通透性增加,同时从多个方面调节黏膜免疫反应,可直接损伤肾组织[17]。一项纳入112例HSP患儿的研究显示, HSPN组的TNF-α水平显著高于非HSPN组与健康对照组,TNF-α水平增高的同时尿蛋白也相应增加[18]。将HSPN组进一步分为严重肾炎组(急性肾炎11例,慢性肾炎13例,肾病综合征15例)与轻度肾炎组(单纯性蛋白尿15例)发现,严重肾炎组TNF-α浓度明显高于轻度肾炎组。HSPN与IgA肾病(免疫球蛋白A肾病)具有相似的Gd-IgA1介导的发病机制,研究发现,HSPN组TNF-α浓度明显高于IgA肾病患者,考虑TNF-α在预测HSPN发生方面发挥价值[16]。Wu和Chen等[19,20]研究均发现,经过治疗后的HSPN患者,血清TNF-α浓度明显下降。所以,TNF-α浓度可作为HSPN疾病活动性的潜在生物学标志物。

3. 外周血中性粒细胞/淋巴细胞比值(neutrophil-to-lymphocyte ratio,NLR):NLR是一种炎性指标,作为一种廉价、简单且容易获得的实验室参数,可以很好的用来评估全身炎症的严重程度,NLR变化是免疫系统对持续的炎症过程、损伤或应激的生理反应[21]。大量来自儿童及成人的研究表明,与对照组(非HSPN或健康对照)比较,HSPN患者血液NLR水平升高,NLR是HSP患儿全身受累[胃肠道和(或)肾脏受累]的指标。Ekinci等[22]研究发现,在214例HSP患儿中,经活检证实的紫癜性肾炎患者的NLR和中性粒细胞计数均高于非肾炎患者。一项针对成人HSP患者的队列研究发现,NLR预测HSPN的ROC曲线下面积为0.738,患者中高NLR组(>2.41)比低NLR组(≤2.41)表现出更低的eGFR,更高的蛋白尿、新月体百分比、纤维素样坏死,高NLR是肾脏预后不良的显著危险因素[23]。这表明NLR水平可作为HSPN患者肾脏预后不良的独立危险因素,NLR水平高的HSPN患者可能有更严重的临床与病理表现以及较差的预后。

4. 白细胞介素(interleukin,IL):IL是白细胞或免疫细胞相互作用的细胞因子,是调节炎性反应的重要因素。IL-8 是迄今为止研究最广泛的促炎性细胞因子之一,也被认为是一种有害的趋化因子,能吸引中性粒细胞、巨噬细胞及嗜碱性粒细胞聚集,参与炎性反应的启动和传播。有研究发现,HSPN组(n=60)血清中细胞因子IL-1β、IL-6和IL-8的浓度高于健康对照组(n=34)和非肾炎HSP组患者(n=25),在尿液中,HSPN患儿细胞因子浓度升高更为显著,在尿液中的IL-8浓度与蛋白尿呈正相关,与eGFR呈负相关[10]。这与先前Kimura等[24]所报道的HSP患者IL-6、IL-8升高,IL-8在HSPN患者中升高更明显的结论一致,可以推测,IL-8与HSP肾损害发病密切相关,可作为HSPN发生、发展的潜在标志。

三、代谢组学生物学标志物

代谢组学分析内源性低分子量代谢物在应激刺激和疾病时的变化,利用生物体的代谢状态来反映其整体功能状态,体内许多代谢物质长期保持在相对平衡和稳定的状态,并受到多因素的调节和影响,一旦这种平衡被破坏,它将预示着疾病的发生、发展。在尿检出现异常之前,HSPN患者中与肾受累相关的代谢途径已经发生了细微的改变。研究报道,应用液相色谱-四极杆飞行时间质谱法(LC-Q/TOF-MS)在HSPN患者与对照组中鉴定出38种血清差异代谢物与50种尿液差异代谢物,其中HSPN患者中血清及尿液中胆碱和顺式真空酸等浓度明显高于对照组,胆碱联合顺式真空酸鉴别HSPN的敏感度与特异性分别为93.48%和84.09%,ROC曲线下面积为0.886[25]。基于同样的非靶向代谢组学方法,Demir等[26]研究发现,DHAP(18:0)、前列腺素D2/I2、卟啉原、5-甲基四氢叶酸和N-乙酰-4-O-乙酰神经氨酸仅在随访时出现肾脏受累的HSP患儿中增加。Sun等[27]研究发现与无肾炎的患儿比较,HSPN患儿中对甲酚硫酸盐、(S)-3-羟基异丁酸、3-羧基-4-甲基-5-戊基-2-呋喃丙酸表达上调,在HSP的进展过程中不断变化,这些代谢物和D-二聚体的组合预测HSPN的敏感度与特异性分别为94.7%和80.8%,ROC曲线下面积为0.926。代谢组学分析为HSP向HSPN进展过程中的小分子代谢改变提供了新的见解,有希望成为早期即可检测HSPN发生的具有重要价值的潜在生物学标志物,多种代谢物相互组合的预测更具有优势。

四、遗传生物学标志物

遗传易感性可能与HSPN的发生有关。IL-1β是由先天免疫系统的细胞产生的一种强效促炎性细胞因子,与肾小球系膜细胞中胆固醇酯增加相关,活性氧代谢产物可引起肾脏疾病。有研究表明,IL-1β基因的rs16944多态性与HSP肾损害有关,TT纯合子基因型可能对HSPN易感,携带突变T等位基因的HSP患者在疾病过程中发生严重肾病的风险增加[28]。屈凤祥等[29]研究发现,非HSPN组IL-1β rs1143627位点GG基因型频率高于HSPN组(P=0.024),两组等位基因G比较,差异有统计学意义(P=0.013),说明IL-1β rs1143627位点等位基因G与HSPN的发生相关。人诱导型一氧化氮合酶基因(iNOS基因)包含27个外显子,位于染色体17q11.2～17q12区域,编码一个131kDa蛋白,在心肌细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞和炎性细胞中表达,在致病条件下,iNOS被诱导产生的过量的NO导致血管扩张和血管壁的炎症,在HSP的发病机制中发挥作用。一项大样本量HSP儿童的研究发现,iNOS基因的rs2297518多态性对HSP向HSPN的进展有显著影响[30]。因此,可以对患儿进行基因检测,发现易感基因有助于HSPN的诊断与判断预后,但其不因治疗而改变,不能用来监测HSPN疾病的活动性。

五、展 望

巨噬细胞凋亡抑制剂(apoptosis inhibitor of macrophage,AIM)、可溶性转铁蛋白受体(soluble transferrin receptor,sTfR)、血清载脂蛋白M(apolipoprotein M,Apo M)、基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)、胸腺素3(pentraxin 3,PTX3)、红细胞分布宽度、尿骨膜素(urinary periostin)等作为HSPN潜在生物学标志物的价值均有研究,但目前仍缺乏多中心、大样本量、前瞻性的临床队列研究数据。

HSPN的发生、发展影响着HSP患儿的预后,早期发现肾损害的敏感标志物,做到早期诊断、早期治疗,可以改善预后,降低致死、致残率。一方面,随着相关研究不断深入,蛋白质组学、代谢组学、基因组学等的发展,未来势必会找到更具特异性及敏感度的可以早期判断HSPN的发生及预后、判断病理分类、监测疾病活动、评估用药治疗效果、指导治疗方案选择的新型生物学标志物;另一方面,随着新的标志物不断被发现,生物学标志物的联合检测或许有助于进一步提高诊断的特异性与敏感度,更好地指导临床工作。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。