黃 力 綜述 葛永純 審校

糖尿病在全球的發(fā)病率逐年升高［1］，糖尿病腎病(DN)正逐漸成為最常見(jiàn)的繼發(fā)性腎臟疾病，主要表現(xiàn)為持續(xù)性蛋白尿伴血壓升高，腎小球?yàn)V過(guò)率下降，伴隨心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)和死亡率增加，也是導(dǎo)致終末期腎病的主要病因。然而，目前DN的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，盡管DN并非免疫復(fù)合物介導(dǎo)的腎臟疾病，但越來(lái)越多的研究證實(shí)免疫與炎癥反應(yīng)在DN發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，本文就免疫與炎癥反應(yīng)參與DN的機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

固有免疫應(yīng)答

參與DN的免疫反應(yīng)主要為固有免疫應(yīng)答［2］，高糖導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)線(xiàn)粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能異常、活性氧(ROS)產(chǎn)生增加，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路異?；罨M(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激和功能損傷。糖尿病應(yīng)激狀態(tài)下，腎臟固有細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥反應(yīng)，通過(guò)釋放化學(xué)趨化因子、細(xì)胞黏附分子和損傷危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMPs)促進(jìn)固有免疫應(yīng)答，募集巨噬細(xì)胞。通過(guò)活化補(bǔ)體和募集細(xì)胞因子，放大固有免疫應(yīng)答，促進(jìn)炎癥細(xì)胞和肥大細(xì)胞的腎組織浸潤(rùn)。隨著DN進(jìn)展，腎臟對(duì)缺血更加敏感，腎組織中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)加劇。這些免疫反應(yīng)促進(jìn)DN腎臟損傷和腎功能下降。因此，復(fù)雜的固有免疫應(yīng)答與炎癥反應(yīng)參與DN的發(fā)生與發(fā)展。

單核巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞 巨噬細(xì)胞是DN腎組織中最常見(jiàn)的浸潤(rùn)細(xì)胞，且與腎功能下降有關(guān)。對(duì)1型和2型DN動(dòng)物模型的分析表明，90%的浸潤(rùn)細(xì)胞為表達(dá)CD68+的巨噬細(xì)胞，主要來(lái)自單核細(xì)胞募集或局部增殖［3］。集落刺激因子(CFS-1)對(duì)單核巨噬細(xì)胞起到促增殖、分化作用。通過(guò)中和抗CSF-1受體(c-fms)的抗體，減少腎臟單核巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)可改善DN［4］。在DN動(dòng)物模型和DN患者的腎活檢組織中發(fā)現(xiàn)，在DN早期，腎小球與間質(zhì)中存在巨噬細(xì)胞積聚和活化，其主要聚積在發(fā)生損傷的腎小管，如小管擴(kuò)張、萎縮和凋亡細(xì)胞周?chē)?］，并與患者血清肌酐、蛋白尿水平和腎小球硬化、間質(zhì)纖維化成明顯正相關(guān)，巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)、募集和活化可導(dǎo)致大量炎性因子、促纖維化因子和抗血管生成因子的生成與釋放，如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素1(IL-1)、IL-6、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β(TGF-β)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)等，與腎臟固有細(xì)胞相互作用，通過(guò)多種信號(hào)途徑或蛋白，共同參與DN免疫炎性損傷的發(fā)病機(jī)制，如絲裂原活化蛋白激酶/核因子κB(MAPK/NF-κB)、Toll樣受體(TLR)等。Chow 等［6］發(fā)現(xiàn)ICAM-1敲除后，減少巨噬細(xì)胞在腎臟中積聚的同時(shí)，可明顯減輕DN小鼠白蛋白尿和小管間質(zhì)損傷。也可以通過(guò)改變浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞的表型來(lái)減少組織損傷，腎臟浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞主要為M1促炎表型。有研究表明，在具有COX-2缺陷的小鼠中，巨噬細(xì)胞M1表型與DN有相關(guān)性。這些小鼠DN病變更嚴(yán)重，并伴M1表型巨噬細(xì)胞增多，提示COX-2促進(jìn)巨噬細(xì)胞組織修復(fù)M2表型［7］。因此，降低巨噬細(xì)胞M1表型、促進(jìn)M2表型的具有治療DN的潛力。

有證據(jù)表明，肥大細(xì)胞作為固有免疫細(xì)胞，同樣參與DN進(jìn)展。肥大細(xì)胞脫粒釋放許多炎癥介質(zhì)，如細(xì)胞因子、內(nèi)皮素、TGF-β、胃促胰酶、類(lèi)胰蛋白酶和其他蛋白水解酶［8］，這些介質(zhì)可促進(jìn)腎纖維化的發(fā)生發(fā)展。肥大細(xì)胞還可通過(guò)產(chǎn)生腎素影響腎臟腎素血管緊張素系統(tǒng)和糜蛋白酶。在將血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ時(shí)，肥大細(xì)胞胃促胰酶的效力比血管緊張素轉(zhuǎn)換酶高40倍［9］。在DN動(dòng)物模型中，與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑治療相比，抑制胃促胰酶可以更有效地減少腎血管緊張素Ⅱ和白蛋白尿［10］。

模式識(shí)別受體 固有免疫細(xì)胞不表達(dá)類(lèi)似于T細(xì)胞表面受體的特異性抗原識(shí)別受體，固有免疫識(shí)別受體模式分為病原體相關(guān)分子模式(PAMP)和DAMPS。識(shí)別PAMP和DAMP的專(zhuān)一性受體，稱(chēng)為模式識(shí)別受體(PRR)，其中包括TLR、NOD樣受體(NLR)、C型凝集素受體(CLR)等。NLRs中的代表性分子 NLRP3形成的炎癥小體［11］，可被很多PAMP的成分激活，如尿酸、細(xì)胞外的三磷酸腺苷(ATP)、二氧化硅、高血糖和血清淀粉樣A物質(zhì)(SAA)，最終激活半胱天冬酶1(Caspase-1)，使得參與炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子(IL1-β、IL-18)激活。有研究證實(shí)，DN患者內(nèi)皮細(xì)胞和足細(xì)胞存在NLRP3的活化，腎 小 球 NLPR3、casepase-1、IL-1β 和 IL-18mRNA高表達(dá)，阻斷IL-1和炎癥信號(hào)通路可以改善DN［12］。DN患者高表達(dá)TLR2和TLR4，是正常對(duì)照和微小病變腎病患者的4～10倍。腎小管間質(zhì)高表達(dá)TLR4與巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)密切相關(guān)。對(duì)微量白蛋白尿的DN患者隨訪(fǎng)6年，單因素分析顯示腎小球TLR4高表達(dá)與腎小球?yàn)V過(guò)率(GFR)下降具有相關(guān)性［13］。

補(bǔ)體激活 補(bǔ)體系統(tǒng)是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，其促進(jìn)炎癥并增強(qiáng)抗體和吞噬細(xì)胞清除病原微生物和受損細(xì)胞的能力。腎活檢的轉(zhuǎn)錄組和免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，50%～60%的DN患者腎小球有補(bǔ)體成分C3沉積，這與腎小球硬化的嚴(yán)重程度相關(guān)［14］。腎小球C3沉積也是DN動(dòng)物模型的特征［15］。抑制補(bǔ)體C5減少了2型糖尿病大鼠的白蛋白尿和系膜擴(kuò)張;阻斷補(bǔ)體C3a受體可減少腎臟炎癥、白蛋白尿，延緩 DN大鼠纖維化和腎功能喪失［16］，表明補(bǔ)體系統(tǒng)活化參與了DN的發(fā)生發(fā)展。

炎癥細(xì)胞因子和黏附分子 在糖尿病腎臟中觀(guān)察到的許多促炎反應(yīng)涉及核因子κB(NF-κB)的激活。各種信號(hào)通過(guò)降解 NF-κB抑制因子激酶(inhibitor of NF-κB kinase，IKK) 的 方 式 來(lái) 活 化NF-κB，活化的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合以誘導(dǎo)促炎靶基因(細(xì)胞因子、趨化因子、白細(xì)胞粘附分子、細(xì)胞受體和生長(zhǎng)因子)的轉(zhuǎn)錄。糖尿病患者腎組織腎小管間質(zhì)基因表達(dá)譜鑒定顯示有54種NF-κB靶基因上調(diào)，并伴隨趨化因子的增多［17］。研究表明，NF-κB活化可刺激糖尿病腎臟中巨噬細(xì)胞的募集和炎性細(xì)胞因子［單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)，TNF-α，IL-1β 和 IL-6］的產(chǎn)生，與疾病的進(jìn)展相關(guān)。除了NF-κB的激活之外，在DN患者和動(dòng)物模型還發(fā)現(xiàn)了 p38MAPK，JNK，PKC，JAK/STAT等通路的顯著活化，每一個(gè)通路在糖尿病炎癥反應(yīng)中均起到重要的作用。

TNF-α是一種重要的促炎細(xì)胞因子，是急性期反應(yīng)的一部分。TNF-α主要由巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生，但在DN模型的腎小球和近端腎小管上皮細(xì)胞中顯示TNF-α 表達(dá)水平增加［18］。通過(guò) NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)，TNF-α可以誘導(dǎo)細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄，從而影響細(xì)胞的存活、增殖和黏附，促進(jìn)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。TNF-α也與DN早期腎臟肥大和腎小球高濾過(guò)的發(fā)生有關(guān)［13］。在 DN模型的腎小球和近端腎小管上皮細(xì)胞中顯示TNF表達(dá)增加，并且先于尿白蛋白排泄增加。C-C趨化因子2(CCL2)，也稱(chēng)為MCP-1，介導(dǎo)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向腎組織的遷移。CCL2 mRNA及其蛋白質(zhì)在DN患者的腎小管間質(zhì)中顯著增加。大量蛋白尿和腎小管間質(zhì)病變較重的患者尿中CCL2排泄量顯著增加。在2型糖尿病患者中，尿CCL2排泄與腎病嚴(yán)重程度相關(guān)［19］。C-C趨化因子受體2(CCR-2)，不僅由單核/巨噬細(xì)胞表達(dá)，而且由分化的足細(xì)胞表達(dá)。在敲除CCR-2的模型中腎巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞浸潤(rùn)和間質(zhì)纖維化減少［20］。血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)在內(nèi)皮細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)性DN的腎小管間質(zhì)中的浸潤(rùn)細(xì)胞中顯著上調(diào)，2型糖尿病患者血清VCAM-1水平顯著升高，VCAM-1水平與白蛋白尿程度相關(guān)［21］。糖尿病動(dòng)物模型的腎組織中IL-1水平升高，其表達(dá)水平與白蛋白尿的嚴(yán)重程度相關(guān)［22］。糖尿病患者腎臟間質(zhì)細(xì)胞、足細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞和間質(zhì)中的浸潤(rùn)細(xì)胞IL-6 mRNA表達(dá)增加，并與DN的形態(tài)學(xué)變化如腎小球基膜(GBM)增厚相關(guān)［23］。糖尿病患者腎小管上皮細(xì)胞中IL-18的表達(dá)顯著增加，并且這種過(guò)表達(dá)是由TGF-β誘導(dǎo)的MAPK通路誘導(dǎo)介導(dǎo)的［24］。IL-18作為可用的生物標(biāo)志物，在糖尿病患者的血液及尿液中均顯著增加［18］。在2型糖尿病患者中，IL-18的血清和尿液水平與白蛋白尿程度相關(guān)，血清IL-18水平升高預(yù)示白蛋白尿增加的風(fēng)險(xiǎn)更高，腎功能下降更快。

適應(yīng)性免疫

適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的組成細(xì)胞包括輔助性(CD4+)T細(xì)胞，細(xì)胞毒性 (CD8+)T細(xì)胞和B細(xì)胞。糖尿病患者腎病的發(fā)展與循環(huán)T細(xì)胞的活化和腎臟中T細(xì)胞和CCL5增加有關(guān)［25］。DN動(dòng)物模型的研究顯示，腎組織T細(xì)胞數(shù)量輕度增加，主要存在于間質(zhì)中，由CD4+、CD8+T細(xì)胞和少量調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)組成［26］。一項(xiàng)13例2型糖尿病患者的研究發(fā)現(xiàn)腎臟間質(zhì)CD4+和CD8+T細(xì)胞增加了6～10倍［25］。另一項(xiàng)研究中，缺乏成熟T和B淋巴細(xì)胞的Rag1－/－小鼠用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病，與具有同等糖尿病和浸潤(rùn)性T細(xì)胞的野生型對(duì)照相比，有類(lèi)似的組織學(xué)損傷和腎功能的喪失，但糖尿病Rag1－/－小鼠白蛋白尿減少，表明T或B細(xì)胞促進(jìn)了白蛋白尿的發(fā)展［27］。在不同的細(xì)胞因子及微環(huán)境刺激下，CD4+T細(xì)胞可分化成不同的亞型，如Th1、Th2、Th9、Th17、Treg。并非所有的 T 細(xì)胞活化都加重DN，Treg可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分化成抗炎的表型［26］。研究表明，用抗CD25單克隆抗體耗盡Treg細(xì)胞可加重糖尿病小鼠腎損傷。這一單抗在糖尿病早期開(kāi)始，可以促進(jìn)胰島素抵抗，Treg對(duì)DN發(fā)展的影響很大程度上取決于其對(duì)2型糖尿病的影響［28］。

B細(xì)胞在DN發(fā)生發(fā)展中的研究更加有限。在小鼠模型、DN患者的腎間質(zhì)中也可觀(guān)察到CD20陽(yáng)性的浸潤(rùn)細(xì)胞，并與蛋白尿的數(shù)量相關(guān)［25］。

血清淀粉樣A物質(zhì)(SAA)

SAA是一種炎癥急性期反應(yīng)蛋白，具有促炎癥作用。腎臟局部SAA主要由腎小球系膜細(xì)胞、足細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞產(chǎn)生，終末糖基化產(chǎn)物(AGE)可刺激體外培養(yǎng)的足細(xì)胞產(chǎn)生SAA。SAA在DN發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要作用。糖尿病腎臟患者和大鼠模型中，免疫組化染色可見(jiàn)SAA蛋白在腎小球和小管間質(zhì)廣泛的沉積［29］。SAA與足細(xì)胞炎癥損傷的關(guān)系結(jié)果顯示DN患者血漿SAA顯著升高，并且其升高程度與尿蛋白正相關(guān)，與eGFR下降速率負(fù)相關(guān)［30］。近期研究同樣發(fā)現(xiàn)，SAA的水平不僅與晚期DN患者死亡率和進(jìn)展至ESRD密切相關(guān)，同樣還可以預(yù)測(cè)早期DN患者和糖尿病患者進(jìn)展至ESRD的風(fēng)險(xiǎn)［31］。Anderberg等［30］等觀(guān)察發(fā)現(xiàn) 1 型 DN 大鼠模型、2型DN小鼠模型和DN患者血漿SAA水平較對(duì)照組顯著升高、腎組織中有更高的信使RNA轉(zhuǎn)錄，以及腎小球與小管間質(zhì)大量SAA蛋白的沉積。體外試驗(yàn)中重組的SAA可誘導(dǎo)足細(xì)胞炎性物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄，大量與NF-κB活化和炎癥反應(yīng)相關(guān)的基因被上調(diào)，進(jìn)而產(chǎn)生大量炎性因子和趨化因子，包括內(nèi)源性的SAA。以上研究證實(shí)足細(xì)胞是SAA介導(dǎo)腎臟炎癥反應(yīng)的最主要效應(yīng)細(xì)胞，SAA通過(guò)上調(diào)NF-κB信號(hào)通路及其下游靶基因促進(jìn)足細(xì)胞炎癥反應(yīng)。

很多的研究表明，在糖尿病足細(xì)胞損傷中，氧化應(yīng)激的表觀(guān)遺傳修飾起重要作用。在體內(nèi)，組蛋白甲基化受甲基化酶和去甲基化酶的雙重調(diào)控，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。而疾病狀態(tài)下，這種穩(wěn)態(tài)被打破，H3K27me3的水平變化可以影響足細(xì)胞功能。Siddiqi等［32］研究發(fā)現(xiàn)組蛋白甲基化酶EZH2通過(guò)上調(diào)H3K27me3的水平，抑制轉(zhuǎn)錄因子Pax6基因，控制抗氧化抑制劑TXNIP表達(dá)，在糖尿病狀態(tài)下，下調(diào)EZH2促進(jìn)氧化應(yīng)激損傷足細(xì)胞。在巨噬細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)［33］，SAA的啟動(dòng)子區(qū)域受 H3K27ME3調(diào)控，在SAA刺激后的小鼠骨髓巨噬細(xì)胞、腹膜巨噬細(xì)胞和巨噬細(xì)胞系RAW264.7中，組蛋白H3K27去甲基化酶Jmjd3顯著上調(diào)。SAA誘導(dǎo)Jmjd3表達(dá)伴隨著細(xì)胞內(nèi)組蛋白H3K27me3表達(dá)水平的下調(diào)。在小鼠巨噬細(xì)胞系RAW264.7中，當(dāng)Jmjd3基因被沉默或過(guò)表達(dá)無(wú)活性的Jmjd3突變蛋白時(shí)，SAA誘導(dǎo)促炎基因如 IL-23p19，G-CSF，TREM-1等表達(dá)過(guò)程受到明顯抑制，并伴隨著啟動(dòng)子區(qū)H3K27me3甲基化水平的上調(diào)。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)［34］進(jìn)一步證明Jmjd3基因沉默可抑制SAA誘導(dǎo)腹腔巨噬細(xì)胞促炎基因的表達(dá)，并下調(diào)由SAA引起的中性粒細(xì)胞增多。此外，Jmjd3在SAA誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞泡沫化形成中起到重要作用。研究闡明了一條依賴(lài)于Jmjd3調(diào)控的SAA誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子表達(dá)的信號(hào)通路。

在糖尿病足細(xì)胞損傷過(guò)程中，SAA可在足細(xì)胞內(nèi)上調(diào)NF-κB信號(hào)通路及其下游靶基因表達(dá)炎性反應(yīng)的產(chǎn)物，這一過(guò)程是否同樣受到表觀(guān)遺傳學(xué)的調(diào)控尚不明確。因此，有必要進(jìn)一步研究在糖尿病狀態(tài)下SAA的升高對(duì)足細(xì)胞內(nèi)組蛋白去甲基化酶Jmjd3和H3K27me3水平及下游系列靶基因和產(chǎn)物的影響，阻斷此通路能否逆轉(zhuǎn)足細(xì)胞損傷，有助于我們尋找新的干預(yù)靶點(diǎn)，開(kāi)啟DN治療的新時(shí)代。

小結(jié):DN正逐漸成為我國(guó)最常見(jiàn)的繼發(fā)性腎臟疾病之一，越來(lái)越多的研究證實(shí)免疫與炎癥反應(yīng)在DN發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。糖尿病應(yīng)激狀態(tài)下，腎臟固有細(xì)胞通過(guò)DAMPs識(shí)別內(nèi)源性損傷，可募集巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等固有免疫細(xì)胞，通過(guò) NF-κB、JNK、PKC、JAK/STAT 等通路活化補(bǔ)體和募集細(xì)胞因子、黏附分子。SAA可能通過(guò)對(duì)足細(xì)胞內(nèi)組蛋白去甲基化酶Jmjd3和H3K27me3水平的表觀(guān)調(diào)控影響靶基因表達(dá)炎性產(chǎn)物，引起糖尿病足細(xì)胞損傷，從而在DN發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要作用。