血清淀粉樣蛋白A在糖尿病腎臟病發生、發展的研究進展

2021-12-04 20:30:56郝怡然

醫學研究雜志 2021年6期

郝怡然劉華

糖尿病是目前威脅人類健康的重要疾病之一，在全球范圍內糖尿病的發生率逐年增加，據國際糖尿病聯合會估計，到2045年全球糖尿病患者的數量將達到6.93億[1]。糖尿病腎臟病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病最常見和最主要的微血管并發癥。在終末期腎衰竭的患者中，DKD所占比例正逐漸增加。在美國等發達國家，DKD約占慢性透析患者的44%左右，是終末期腎病(end-stage renal disease, ESRD)需要替代治療的首位病因[2]。在我國，隨著糖尿病發生率的升高，DKD所占ESRD病因構成比從1999年的9%上升至2004年的18%，發展至腎衰竭的比例為30%～40%，根據經驗估計DKD在我國ESRD中所占比例還將迅速增加。DKD還是心血管事件的獨立危險因素，隨訪研究提示，與腎功能正常者比較，腎功能輕中度下降者心血管事件增加40%，病死率增加20%；并且隨著腎功能下降，心血管事件風險呈線性增加趨勢。提示糖尿病出現腎損害將嚴重影響患者的預后，大幅度增加醫療支出。因此，研究DKD的發病機制和相應的干預措施將為人類帶來巨大的健康收益[3]。

一、糖尿病腎臟病的病理特征

2007年美國腎臟病基金會(National Kidney Foundation, NKF)制定了第一個針對糖尿病及其慢性腎臟病臨床實踐指南，指出DKD的病理特征包括腎臟結構和功能的改變。DKD的特點為腎小球肥大、基膜增厚、腎小球基質增生，晚期發生腎小球硬化、腎小管間質纖維化、進展性蛋白尿及腎衰竭。腎臟病預后質量倡議組織(Kidney Disease Outcomes Quality Initiative, KDOQI)于2007年提出了DKD的概念，并指出將腎活檢病理表現符合典型1型糖尿病的腎損害定義為糖尿病腎小球疾病(diabetic glomemlopathy,DG)的概念[4]。1型糖尿病所致的腎損害病理改變一般表現典型的DG病理改變；而2型糖尿病所致腎損害病理改變則表現更為多樣，且在發病機制、臨床病程、視網膜病變、治療反應、并發癥與預后方面，均存在顯著異質性。目前臨床上常用腎穿刺活檢的方式來明確糖尿病腎損害病理表現，有助于DKD診斷并指導預后，但腎穿刺為有創性操作，存在出血等并發癥和臨床禁忌證,因此有必要尋找簡單易行且安全的生物學標志物，以指導DKD的危險因素及預后的評估。

二、炎癥是糖尿病腎臟病發病機制的關鍵因素

DKD是一個漸進發展的過程，具體發病機制尚未完全闡明。越來越多的研究證實，炎癥在DKD發生和發展過程中發揮重要作用[5～7]。DKD中存在的代謝、生化及血液動力學紊亂都可以激活炎性反應，導致巨噬細胞、T淋巴細胞等炎性細胞的招募和激活，釋放大量炎性細胞因子，如單核趨化蛋白-1、白細胞介素和腫瘤壞死因子-α等趨化因子和細胞黏附因子，與腎臟固有細胞相互作用，激活相關的信號途徑，導致細胞外基質堆積，腎小球和腎小管基膜增厚，并導致腎小球硬化及腎臟纖維化，因此炎癥被認為是DKD發生、發展的關鍵路徑[8]。在早期DKD動物模型和患者的腎活檢組織中發現，腎臟中大量炎性細胞積聚和活化，與患者血清肌酐、蛋白尿水平和腎小球硬化、間質纖維化程度呈正相關。因此，進一步研究炎性反應通路活化及其引起腎損傷的機制，找出阻斷這些信號的方法，將是一種新型、有效的控制DKD的治療手段。

三、血清淀粉樣蛋白A介導糖尿病腎臟病發生、發展的免疫機制

目前研究表明，血清淀粉樣蛋白A(serum amyloid A, SAA)是一種主要由肝細胞合成的多基因編碼的急性期反應蛋白，在炎癥防御、免疫應答和脂質代謝等方面發揮作用，可作為診斷感染、DKD、腎移植排斥反應和腫瘤等多種疾病的標志物，其升高的水平有助于相關疾病預后和治療的判斷[9,10]。人類編碼SAA 的基因聚集在11號染色體的p15.1區域內，SAA 家族包括SAA1和SAA2編碼的急性期SAA (ASAA)、SAA4編碼的組成型SAA(C-SAA)、SAA3編碼表觀假基因。SAA1和SAA2核苷酸具有90%同源性，其啟動子區域含有內核因子-κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)和白細胞介素-6(IL-6)轉錄因子識別序列，人體A-SAA 主要在肝臟中合成,能夠被白細胞介素-1β(IL-1β)、IL-6 和腫瘤壞死因子(TNF) 誘導激活。血清A-SAA 濃度降低與胰島素敏感度增加相關，表明血清A-SAA 濃度可以間接反映胰島素抵抗的水平。

近年來提出了多種SAA假定受體，包括晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products, AGEs)受體、CD36和Toll樣受體等。SAA可以通過與多種受體結合介導炎性反應，其中DKD進展過程中產生大量AGEs，AGEs與其受體(AGE receptor, RAGE)結合激活大量炎癥基因的表達，刺激足細胞和系膜細胞的炎性反應，從而誘導大量SAA生成[11]。SAA本身又是一種強效的促炎性因子蛋白，進一步反饋促進巨噬細胞、足細胞等炎性因子表達，隨著AGE-RAGE-SAA的相互作用，SAA不斷增加形成惡性循環，導致炎性級聯反應，提示SAA可能促進腎小球炎癥的發生、發展[12,13]。

進一步研究表明，腎臟中的SAA主要由足細胞、系膜細胞和近端腎小管細胞產生,血液中SAA濃度升高是炎癥活動性的臨床標志[14，15]。DKD患者不但血清中SAA水平升高，腎臟足細胞SAA mRNA的表達量也明顯增加，SAA還廣泛沉積在腎小球和腎小管間質[16]。目前研究發現，足細胞是DKD發病的關鍵靶細胞，高糖環境及AGEs刺激足細胞時，細胞內源性SAA表達顯著增加，而且當足細胞暴露于外源性SAA刺激時，增加的內源性SAA水平會進一步提高，提示足細胞中可能存在一種自分泌正反饋回路，SAA可通過正反饋的方式大量沉積于腎小球和腎小管間質，從而誘導炎性反應引發腎臟損害[11]。最近研究發現，糖尿病小鼠的腎小球及腎小管表達SAA水平較對照組均明顯升高，伴相關炎性因子增高，并且腎臟局部沉積的SAA蛋白水平與尿白蛋白/肌酐比值、系膜指數、腎小球硬化積分程度呈正相關，提示SAA升高水平反映了DKD病情的進展[17]。因此糖尿病患者隨著病程的不斷發展，炎性因子不斷激活形成惡性循環，血清及組織中的SAA水平不斷增高，因此推測檢測SAA水平可用于DKD患者病情嚴重程度的評估。

足細胞暴露于AGEs后，通過結合RAGE，使SAA mRNA和蛋白的表達顯著增加，并激活蛋白激酶C、Janus激酶信號轉導和轉錄激活因子(janus kinase/signal transducer and activator of transcription, JAK-STAT) 信號通路和NF-κB信號通路，提示SAA通過上述信號通路來實現炎性反應，針對SAA及其相關途徑的抗炎治療可能成為DKD的干預措施[18]。NF-κB是一種普遍存在的轉錄因子，在糖尿病誘導的炎癥中起核心作用。研究表明，暴露于外源性SAA的足細胞顯著增加了NF-κB通路活性，NF-κB可被DKD的多種驅動性炎性介質激活，如SAA、AGEs、高血糖和機械力等，此后，NF-κB反過來調節炎性細胞因子、趨化因子和細胞黏附蛋白，加重DKD腎損傷[19]。JAK-STAT通路從細胞外配體，包括許多細胞因子和趨化因子以及生長因子和激素，直接傳遞信號到細胞核，從而誘導多種細胞反應[20]。DKD的主要特點是持續的慢性炎癥刺激導致腎臟的慢性損傷，在DKD中炎性信號轉導的主要途徑之一是通過JAK-STAT通路[21]。對早期和晚期DKD患者腎臟活檢的基因和蛋白表達研究顯示，在DKD中JAK-STAT信號通路的激活和表達增加，表明JAK1和JAK2的表達和活性的增加促進了DKD的發展[22,23]。Dieter等[17]研究表明，足細胞JAK2的過表達增加了腎小管間質SAA3蛋白的表達，而JAK1和JAK2的抑制劑使SAA3的增加減少到15%，從而減輕了DKD的病理損害。在暴露于高糖條件下的足細胞，應用JAK2抑制劑降低了SAA的表達，而SAA基因敲除也抑制了相關促炎性介質的表達，提示SAA可能通過依賴JAK通路的炎癥途徑促進DKD進展。

四、SAA對糖尿病腎臟病發生、發展的影響

1.SAA及相關指標對糖尿病腎臟病早期診斷的價值：尿微量白蛋白/肌酐(Cr)比值(ACR)是目前臨床廣泛使用的DKD早期診斷和臨床分級指標[24]。Ma等[25]通過對DKD小鼠腎臟ACR、SAA等指標的檢測，發現慢性炎癥加速了DKD小鼠足細胞的損傷，而SAA水平的升高與尿ACR的升高具有相關性，提示血清SAA水平可以作為DKD早期診斷的指標。進一步研究表明，SAA3蛋白在早期DKD、1型糖尿病、2型糖尿病的小鼠模型血清中的含量與健康對照組比較顯著升高，提示SAA對DKD早期診斷具有重要價值[11]。

2.SAA水平與DKD嚴重程度的相關性：伴隨DKD病程的發展，炎性因子的不斷激活，血清及組織中的SAA水平不斷增高。研究表明，在1型和2型糖尿病導致的輕度和重度DKD患者中，血清SAA含量均顯著增加，且SAAmRNA轉錄水平在腎皮質均升高[11,17]。研究顯示，SAA在DKD患者腎臟中廣泛沉積，輕度DKD(Ⅱa型)、重度DKD (Ⅲ～Ⅳ型)患者腎臟均有SAA沉積于腎小球足細胞，而作為對照組的單克隆免疫球蛋白沉積病和非糖尿病性腎小球疾病患者腎臟均未見SAA沉積[11,14]。Anderberg等[11]研究表明，輕度DKD小鼠模型顯示1型糖尿病小鼠表現出輕度系膜基質增加，而重度DKD小鼠模型顯示2型糖尿病系膜基質顯著擴大，并且SAA在腎臟沉積水平與DKD的嚴重程度相關。一項關于糖尿病腎臟病治療的臨床隨機對照研究表明，伴有蛋白尿的糖尿病腎臟病患者在基線水平血清SAA等炎性因子較健康組明顯升高，應用免疫抑制劑治療24周后，實驗組較安慰劑組尿白蛋白明顯降低，同時降低血清SAA和其他炎癥生物學標志物的水平，提示炎性因子在糖尿病腎臟病的發生、發展過程中起著重要作用[21]。

3.SAA水平與DKD預后的評價：(1)SAA水平與ESRD患病風險的關系：通過對DKD患者進行長期隨訪，高SAA水平與2型糖尿病和晚期DKD患者所致的ESRD死亡風險增加有關[11]。此外，GFR是臨床常用評價腎臟功能的指標，有研究表明SAA濃度與GFR呈負相關，提示SAA對DKD及ESRD的治療前景具有重要預測價值[14]。(2)JAK-STAT通路抑制劑對DKD患者的療效：通過抑制JAK-STAT通路降低炎性反應可能有助于改善DKD預后。研究表明，應用JAK蛋白酪氨酸激酶家族的一種口服小分子抑制劑Baricitinib，可選擇性抑制JAK1和JAK2在風濕性關節炎等慢性炎癥中的作用，對于慢性炎癥性疾病具有臨床療效[26]。Tuttle等[21]研究表明，應用Baricitinib可顯著降低進展期DKD患者的尿蛋白含量，提示JAK1/JAK2抑制劑對DKD的治療和改善高風險患者的預后有重要價值，免疫抑制治療在臨床實驗中可以降低DKD 患者的蛋白尿，提示抑制相關炎癥通路可能成為DKD治療的關鍵靶點。

五、展望

DKD是糖尿病主要的微血管并發癥之一，是導致慢性腎臟病和ESRD的常見原因。目前研究已證實，DKD的發生、發展與炎性反應密切相關，DKD患者中血清SAA水平升高，且SAA蛋白在腎臟足細胞、系膜細胞和腎小管上皮細胞中均有沉積。SAA可通過與RAGE結合，激活相關炎癥通路，產生大量細胞因子，并通過自分泌正反饋途徑，誘導炎性反應加重DKD。