张淑宇 综述 李月红 审校

摘要 肾移植是终末期肾脏病最有效的替代治疗方法,但其受限于供者数量不足、免疫抑制负担和移植肾失功等因素。补体激活发生在肾移植不同阶段,始于供者并在缺血后再灌注时再次发生,可促进同种免疫反应的发生发展,在急性和慢性同种异体移植肾排斥反应期间直接导致移植肾损伤。本文总结了补体激活在肾移植中研究进展,以针对性应对移植过程中肾损伤,从而提高移植肾的存活率。

关键词 肾移植  补体  缺血再灌注损伤  抗体介导的排斥反应  T细胞介导的排斥反应

Update on complement activation in kidney transplantation

ABSTRACT The kidney transplantation is one of the best treatments for end stage kidney disease, the benefits are limited by factors such as the short fall in donor numbers, immunosuppression burden and graft failure. The complement activation occurs at many stages during transplantation, begins in the donor and occurs again on reperfusion following a period of ischemia. Complement activation can contribute to the development of the alloimmune response and may directly contribute to graft injury during acute and chronic allograft rejection. The article aims to summarize the recent progress of complement activation in kidney transplantation, in order to better intervene the graft injury in different stages of transplantation, and the survival rate of graft can be improved.

Key words kidney transplantation   complement   ischemia reperfusion injury   antibody-mediated rejection   T cell-mediated rejection

近年来,器官移植医学领域取得许多重大进展,包括对同种免疫反应的理解和抗排斥反应新药的研发。肾移植的预后与供者特点、同种免疫反应、药物毒性和移植肾复发性疾病等密切相关[1]。补体系统是先天免疫的主要组分,由大量位于循环、组织和细胞膜中的蛋白组成,补体激活包括经典途径(CP)、替代途径 (LP)和凝集素途径(AP)三种[2]。研究发现,补体在肾移植过程中多个时间点被激活,参与移植肾损伤的发生发展过程[3]。从移植器官取回以及导致移植失败的炎症和纤维化过程中,都可发生补体激活(图1)[3]。针对补体关键靶点,包括C5抑制剂和C1酯酶抑制剂的多种药物正在临床试验中,有望应用于移植肾抗排斥反应的临床治疗实践。本文就补体激活在肾移植中的研究和治疗进展作一简述。

图1 移植中的补体通路激活时间点[3]

DCD:心脏死亡器官捐献;DBD:脑死亡器官捐献;CNI:钙调磷酸酶抑制剂

在移植之前,遗传性补体失调性疾病(非典型溶血性尿毒综合征、C3肾小球病)和透析相关因素可能导致肾移植受者补体激活。血液透析中多发生全身补体激活,腹膜透析中多发生局部补体激活。心脏死亡器官捐献(DCD)和脑死亡器官捐献(DBD)的供者器官的利用也与炎症和热缺血时间引起的补体激活有关。在器官运输过程中延长的冷缺血时间、器官修复方法(常温机器灌注,甚至手术技术)可能影响补体激活。再灌注过程中发生补体介导的损伤,移植肾局部也开始产生补体。移植术后,补体激活与移植肾功能延迟恢复(DGF)、急性和慢性排斥反应以及术后并发症有关,如免疫抑制药物毒性(钙调磷酸酶抑制剂)和原发病复发。

供者因素   在摘取器官之前,供者发生补体激活影响移植早期预后。相比于活体捐献(LD),DBD或DCD的供肾在取出前暴露于血流动力学不稳定和炎症环境,进一步促进补体激活。有研究表明,补体激活可发生在取出前的供肾中,尤其是DBD供肾[4],在DBD供肾中可检出C3片段沉积,并且在已故供者的血液中可检出替代和终末途径激活产物[5-6]。此外,供者尿液C5a浓度与DGF相关[7],供者血中可溶性膜攻击复合物(C5b-9)与急性排斥反应相关[8]。通过可溶性补体受体1(CR1,抑制C3/C5转化酶活性)[9],C1酯酶抑制剂(抑制CP和LP活性)[10]或单克隆抗补体因子B(CFB)抗体(抑制AP活性)[11]可改善移植后早期肾功能,降低DGF发生率。这些研究证明供者的补体激活具有一定功能重要性,抑制其补体激活使临床获益。

缺血再灌注损伤   缺血再灌注损伤极大程度影响短期和长期肾功能恢复以及移植肾存活率[12]。肾脏在取出前和取出期间经历热缺血,在运输过程中经历冷缺血,在植入过程中经历第二次热缺血,缺血再灌注过程创造利于补体激活的环境[13]。

既往多项研究提示,在小鼠模型中,AP和LP激活在缺血再灌注损伤中发挥重要作用,CFB缺陷或甘露糖结合凝集素(MBL)缺陷可使小鼠免受肾脏缺血再灌注损伤[3],LP中的其他补体成分也可能参与其中,例如胶原凝集素11,与暴露在缺血细胞表面的碳水化合物残基结合,促使肾脏上皮细胞损伤[14]。有证据表明,在临床肾移植中,再灌注后补体激活,再灌注后受者循环可溶性C5b-9增加,在DGF受者中,C5b-9水平较高,C5b-9浓度的升高幅度可预测肾功能延迟恢复的持续时间和较差的长期预后[8,15]。总体而言,由LP启动的补体激活,通过AP扩增,膜攻击复合物(MAC)的效应器功能是临床缺血再灌注损伤的潜在治疗靶点。

排斥反应   补体激活是T细胞免疫反应发生发展的重要因素。受者抗体与同种异体移植肾中的抗原表位结合,引发炎症和移植肾损伤。抗人类白细胞抗原(HLA)抗体激活补体,构成了补体依赖性细胞毒性试验的基础,抑制补体激活可减轻抗体介导的排斥反应(AMR)并延长移植肾存活率[16]。肾脏毛细血管内皮C4d沉积是AMR诊断标准的一部分,移植肾脏病理尤为重要[17]。有研究表明,在移植前和移植后检测固定补体的供者特异性抗HLA抗体与较差的移植预后相关,这些测定可用于对AMR的风险分层,C3d沉积与移植肾功能恶化和移植肾丢失有关[18]。也可以评估抗HLA抗体结合C1q的能力,从而评估它们激活CP的能力及移植物丢失风险[19]。

进行性间质纤维化和肾小管萎缩是肾移植的主要挑战之一。多个因素可促进移植肾纤维化,包括导致肾小管损伤的同种免疫性和非免疫性因素、持续性炎症、毛细血管稀疏和缺氧。急性损伤、持续性炎症和间质纤维化的发展密切相关。补体激活导致急性损伤的严重程度,可能间接影响长期预后,包括肾小管萎缩和纤维化。补体激活是疾病模型中肾纤维化的驱动因素,补体抑制可改善肾纤维化,LP被认为是纤维化的驱动因素,在热缺血或同种异体移植后,胶原凝集素11缺陷小鼠的纤维化程度较少[20]。补体可能在与慢性排斥反应相关的发生、持续和组织损伤中发挥作用,检测内皮细胞C4d沉积是慢性AMR诊断标准的一部分[20]。

原发疾病复发   补体激活在非典型溶血性尿毒综合征(aHUS)、C3肾小球病、抗中性粒细胞胞质抗体(ANCA)相关血管炎和IgA肾病中发挥重要作用。这些疾病可能在移植后复发并导致移植肾失功。在抗C5抗体治疗的aHUS患者中,使用依库珠单抗可快速、持续地控制疾病。如果不进行治疗,约50%的患者在就诊后1年内进展为终末期肾病。研究表明,复发性aHUS对补体抑制治疗反应良好[21]。aHUS可引起血栓性微血管病(TMA),是移植后发生TMA的原因之一,其他原因包括AMR、缺血再灌注损伤、巨细胞病毒感染和钙调磷酸酶抑制剂或哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)抑制剂毒性。尽管已有报道在移植后TMA病例中使用依库珠单抗[22],但其使用经常与其他干预措施结合使用,例如钙调磷酸酶抑制剂等。目前尚无支持补体抑制治疗其他肾脏疾病的确凿证据,但早期研究的初步结果令人鼓舞[23]。

移植肾局部补体蛋白合成   肾脏可合成部分补体蛋白,补体蛋白的激活可导致肾脏损伤[24],炎症刺激增加补体蛋白合成。零点肾活检的转录组学分析显示,与活体捐献肾脏相比,DBD和DCD供者中的补体通路基因表达更高,在功能不佳的移植肾中表达水平更高[4]。供者类型和缺血再灌注损伤也是影响移植肾局部补体蛋白合成的重要因素。

补体抑制疗法旨在抑制移植过程中的先天免疫防御,并作为标准免疫抑制方案的补充应用,这些疗法可抑制细胞介导的免疫防御。尽管补体抑制在降低T细胞同种免疫方面有潜在益处,但抑制T细胞排斥不太可能成为补体抑制临床试验的主要终点。一些临床研究评估了补体抑制在AMR中的作用,并以C5抑制剂(依库珠单抗和雷夫丽珠单抗)和C1酯酶抑制剂研究较为广泛。

依库珠单抗与C5结合,抑制C5转化酶介导裂解为C5a和C5b,可有效预防致敏受者AMR发生,但并未降低慢性AMR的风险或改善长期预后[25],不除外依库珠单抗剂量不足或研究队列规模较小。此外两项针对C5抑制剂依库珠单抗的随机对照试验未能证明降低了DGF率[26]。依库珠单抗给药方案在所有临床研究中基本相似,术前予1 200 mg,术后第1天予600 mg,此后输注400 mg/周,持续4周,随后根据B细胞流氏交叉反应水平每隔1周输注1 200 mg。依库珠单抗用于早期急性AMR、难治性急性AMR、慢性AMR的临床效果仍有待多中心大样本量研究进一步验证,目前尚缺乏使用C5抑制剂治疗肾移植术后TMA的大型前瞻性研究[27]。

C1酯酶抑制剂主要抑制CP和LP,也被用于预防或治疗AMR,可改善同种异体肾移植功能,并阻止肾功能延迟恢复的发展[28]。C1酯酶抑制剂已进入Ⅰ/Ⅱ期临床试验,在手术室中进行移植肾再灌注前予C1酯酶抑制剂50 U/kg、术后24 h重复给药,对于有缺血再灌注损伤和DGF风险的患者,有利于降低移植肾衰竭发生率[29],然而,入组患者数量较少,仍需进一步评估。尽管研究表明,补体抑制可能具有逆转某些急性排斥反应病例的潜力,但尚无补体治疗药物常规用于治疗AMR[30]。

Mirococept是一种膜定位的补体抑制剂,抑制C3/C5转化酶和C1酯酶活性,可在移植前对供肾进行离体注射,但在其Ⅱ期临床试验中未能证实降低肾功能延迟恢复的发生率[31],可能归因于药物剂量不足,有待在动物肾移植模型中应用更高剂量以期减轻肾损伤[32]。仍有待大样本量随机对照试验进一步验证其疗效。

目前越来越多的补体疗法进入临床试验,为临床选择最佳适应证和最佳药物方案提供依据。对于保持这一重要领域的研究势头至关重要。然而,临床转化面临巨大挑战,补体抑制在复杂、不受控制的临床捐献环境中可能无法提供相同获益。且在资源有限的情况下,高额费用可能会阻止补体抑制剂的使用。深入解析补体参与移植肾损伤的效应机制,为选择在临床试验中的治疗干预、给药的时间和方法及评估疗效的最合适终点提供可靠信息,有利于未来的临床转化。

来源：肾脏病与透析肾移植杂志订阅号