兒童腎小球性血尿的發病機制及研究進展

姚露露，喬曉輝

血尿是指尿液中含有超過正常量的紅細胞，僅在顯微鏡下發現紅細胞者稱為鏡下血尿；肉眼即能見尿呈“洗肉水樣”或血樣者稱為肉眼血尿，通常當尿紅細胞＞2.5×109/L（1 000 ml尿中含0.5 ml血液）即可出現肉眼血尿。鏡下血尿的檢查方法和診斷標準尚欠統一，目前我國兒科血尿的診斷與國際現行的診斷標準統一，即以尿中紅細胞數目判定：離心尿時＞3個/高倍鏡（HP）或＞8000個/ml，非離心尿時＞1～2個/HP，即診斷為血尿。

由于對血尿定義的不同，同時也因為血尿自身無特殊癥狀，因此其真實發生率差異較大。有報道稱學齡期兒童的血尿患病率為4.1%[1]；3%～5%的健康兒童在尿檢時可發現鏡下血尿，在重復測試中，只有1%～2%的兒童會有持續性的鏡下血尿[2]。也有研究報道無癥狀鏡下血尿患病率在1.7%～31.1%之間[3]。

根據紅細胞來源部位的不同，血尿可分為腎小球性血尿和非腎小球性血尿。腎小球性血尿的發生機制十分復雜，目前普遍認為腎小球性血尿與腎小球濾過屏障（GFB）功能障礙或損傷有關。腎小球濾過屏障由三層結構組成，由內而外分別為內皮細胞、腎小球基底膜（GBM）、臟層上皮細胞的足突。正常情況下，內皮的窗孔（50～100 nm）能夠阻止紅細胞（直徑為6～8 m）穿過濾過屏障，并且靜電屏障也發揮一定作用。若上述任一結構受損，都可能導致腎小球性血尿的發生。本文結合相關文獻，圍繞腎性血尿的發生機制及相關因素的研究進展進行綜述，為其發病機制的闡明和臨床診療提供新的啟發點和依據。

1 血尿與終末期腎病（ESRD）

以往的證據表明，孤立性血尿是一個“良性”癥狀，但近年來的研究表明，血尿與ESRD的進展有關[4-5]。研究發現，在平均隨訪22年后，血尿可顯著增加以色列成年人ESRD的發生的風險[6]。另有證據表明，30%表現為肉眼血尿的IgA腎病（IgAN）患者及20%華法林相關腎病患者可出現急性腎損傷（AKI），在這些患者中有近25%的IgAN患者和66%的華法林相關腎病患者后續進展為慢性腎臟病（CKD），其中持續的肉眼血尿是AKI向CKD進展的重要危險因素[7-8]。另有研究顯示，在CFHR5-腎病患者中，幾乎所有進展為ESRD的男性患者，他們存在兒童期和青春期上呼吸道感染后的發作性肉眼血尿[9]。Yuste等[5]報道，與40例單純性蛋白尿的患者相比較，31例表現為血尿和蛋白尿的患者，其腎小球濾過率（GFR）下降速率要顯著增快。這些事實可能表明血尿對腎臟疾病的進展有負面影響。

2022年Fogh等[10]報道，在170 189例診斷為血尿的丹麥病例中，隨訪10年0.7%的患者進展為ESRD，其相對危險度是1.6（95%CI：1.4～1.7）。在同時伴隨有糖尿病或泌尿生殖系統腫瘤的病例，血尿也升高其發生ESRD的概率。He等[11]Meta分析13個臨床研究共5 660例IgAN患者，結果發現持續的血尿是ESRD或GFR降低50%的危險因素。

血尿的存在可進一步導致腎小球的損害，紅細胞通過GFB時會引起機械應力，導致畸變的細胞骨架無法將血紅蛋白鎖在紅細胞細胞質內，因此，血紅蛋白從紅細胞釋放到尿液，然后被腎小管上皮吸收，在那里進一步轉化為血紅素和珠蛋白，從而誘導多種病理效應，包括氧化應激、細胞死亡、炎癥和纖維化，誘導腎小球損傷[5,12]，從而進一步加重血尿。因此，研究血尿發生的機制，可能會為臨床腎臟疾病的治療提供新的思路和方向。

鑒于血尿可能在腎小球疾病中的不良影響，因此血尿仍值得重視。腎性血尿的發生機制十分復雜，目前對其研究多集中在遺傳因素、免疫紊亂及炎癥等方面。

2 腎性血尿的發生機制

2.1 遺傳因素引起GFB結構異常 遺傳因素在部分引起血尿的疾病中起到主要作用。研究發現，在部分遺傳性腎小球疾病中，其GFB結構更脆弱、更容易破裂，這可能與基因突變直接改變腎小球基底膜（GBM）結構[如Alport綜合征（AS）、薄基底膜腎病（TBMN）或遺傳性血管病、腎病、動脈瘤和肌肉痙攣（HANAC）綜合征]或足細胞結構[如肌球蛋白重鏈9（MYH9）相關腎病]有關[12]。

AS、TBMN都為IV型膠原相關疾病，在這些疾病中，GBM的厚度可降低至正常厚度的1/3，且GBM變薄通常是彌漫和廣泛的（雖然也發現局灶性異常）。IV型膠原蛋白是GBM中主要的膠原蛋白，它由COL4A3、COL4A4和COL4A5基因編碼的a3（IV）、a4（IV）和a5（IV）三聚體組成[1]。由于IV型膠原基因突變，引起胎兒型IV型膠原鏈（1/2）的持續表達，胎兒型IV型膠原蛋白容易受到蛋白酶的影響，導致不穩定的GBM[4,13-14]。

肌球蛋白重鏈9相關腎病是一種常染色體顯性遺傳性疾病，由MYH9基因突變所致。MYH9基因編碼非肌性肌球蛋白重鏈IIA（肌球蛋白II），這是一種細胞骨架收縮蛋白，其在腎小球內、足細胞、系膜和毛細血管中大量表達。肌球蛋白II被認為是足細胞足突肌動蛋白-肌球蛋白收縮裝置的主要組成部分[15]。一系列對MYH9突變相關的腎臟疾病研究表明，MYH9突變與足細胞損傷之間存在關聯，任何非肌球蛋白的改變，或MYH9表達，或蛋白結構的改變，都會破壞腎小球的濾過屏障，導致蛋白尿和/或血尿，甚至腎功能衰竭[16]。

部分遺傳因素也可通過毒性化合物的異常沉積而引起血尿[12]。法布雷病是一種X-連鎖溶酶體貯積病，由于-半乳糖苷酶A（-Gal A）先天性缺乏導致球形三酰神經酰胺在細胞內的蓄積[17]。球狀三酰神經酰胺的積累可引起足細胞和內皮細胞損傷的自噬，導致局灶性和節段性硬化癥，以及GFB的顯著損傷，從而導致蛋白尿和血尿的發生。

2.2 免疫功能紊亂損傷GFB的完整性自身免疫性疾病通過免疫復合物在系膜和毛細血管袢的沉積，隨后引起炎癥細胞在腎小球簇聚集，或通過直接損傷構成腎小球毛細血管濾過屏障的內皮細胞和足細胞[14]。抗腎小球基底膜病（Anti-GBM），既往稱為Good-pasture綜合征，是由致病性自身抗體形成引起的自身免疫性小血管炎，由腎小球基底膜IV型膠原中的-3鏈的自身抗體形成引起，這種膠原鏈亞型存在于肺泡膜和腎基底膜中[18]。相應的抗體破壞腎小球基底膜的正常結構，從而使紅細胞能夠通過受損的GBM，產生血尿，且其水平與腎小球病理改變嚴重程度呈正相關，提示原位免疫復合物形成為血尿發生機制之一。除體液免疫外，T細胞在自身免疫性腎小球疾病發病機制中也起到重要作用。來自動物模型的數據表明，T細胞可直接導致細胞介導的腎小球損傷，且可在沒有顯著體液免疫紊亂的情況下發生，部分患者腎活檢樣本中可觀察到T淋巴細胞的浸潤[19]。

IgAN是亞洲人群最常見的原發性腎小球腎炎，長期隨訪研究表明，高達25%～30%的IgAN患者在20～25年內進展為ESRD，但其確切發病機制尚不完全清楚。目前被廣泛接受的免疫發病機制是多重打擊假說，參與高爾基體翻譯后半乳糖基化的關鍵酶（糖基轉移酶）其表達和活性異常導致IgA1的翻譯后修飾半乳糖基化減少，半乳糖缺陷IgA1（Gd-IgA1）可與可溶性受體CD89以及能特異性識別半乳糖缺陷IgA1的自身抗體結合而形成復合物[20]。除了形成循環免疫復合物外，糖基化不足的IgA1非共價自聚集及聚合趨勢增加而導致原位系膜復合物的形成[2,21]。這些IgA1復合物通過與轉鐵蛋白受體（TfR）的相互作用而沉積于系膜中[22]，進而誘導轉谷氨酰胺酶2（TG2）過度表達和系膜細胞的活化，引起炎癥細胞的募集和GBM的破壞，從而產生血尿[23]。而在IgAN小鼠實驗模型中，IgA1蛋白酶的治療使系膜IgA1沉積物水平顯著降低，血尿癥狀好轉[24]。因此，異常糖基化的IgA1及其相關的免疫復合物是IgAN發病機制的關鍵分子。

與此同時，黏膜感染中的B細胞（尤其是扁桃體炎中的B細胞）所產生的腎源性IgA也可能參與了IgAN的發病。這方面的臨床證據包括：IgAN患者發作性肉眼血尿常與扁桃體炎、咽炎等黏膜感染同時發生，IgAN患者對黏膜疫苗接種的異常反應，扁桃體切除術或扁桃體切除術聯合大劑量糖皮質激素沖擊治療可使部分重癥IgAN患者獲益，這些證據都表明黏膜免疫可能參與了血尿的發病機制[25-26]。研究表明，在黏膜免疫缺陷（缺陷的系統性IgA免疫反應）的情況下，外源性抗原可通過激活Toll樣受體（TLR），誘導樹突細胞中B細胞活化因子（BAFF）的過表達，促進B細胞擴增，導致IgA合成增加繼而誘導聚合型IgA1和IgA/IgG免疫復合物的形成[21,27]。但隨之而來的問題是，黏膜B細胞產生的Gd-IgA1是如何出現在體循環中的。Van等學者[21,28]認為“黏膜-腎”軸在血尿的發病機制中起重要作用。一系列臨床和實驗研究表明，人類的黏膜與骨髓之間存在著持續轉運的抗原特異性淋巴細胞和抗原遞呈細胞（包括記憶性B細胞和IgA漿細胞），這些淋巴細胞中的整合素和趨化因子受體的模式略有不同。一項人類研究報告了異基因骨髓移植后IgAN的完全組織學緩解，這表明免疫反應確實是在黏膜中觸發的，但骨髓中的記憶細胞產生了腎源性IgA1，并最終到達外周。目前現在該理論越來越受到研究者的關注，并且認為該軸的異常可能在IgAN的發展中起重要作用。

上述疾病中，血尿產生的主要機制為：在體液免疫及（或）黏膜免疫的介導下，產生特異性的抗體形成循環免疫復合物或原位免疫復合物，沉積于腎小球，通過活化補體形成膜攻擊復合物造成細胞損傷，趨化中性粒細胞、單核巨噬細胞等釋放細胞因子介導組織損傷[29]。

2.3 免疫紊亂及部分遺傳因素介導的炎癥反應 免疫反應需引起炎癥反應才能導致腎小球損傷及血尿。炎癥介導系統可分為炎癥細胞和炎癥介質兩大類，炎癥細胞可產生炎癥介質，炎癥介質又可趨化、激活炎癥細胞，各種炎癥介質間又相互促進或制約，形成一個十分復雜的網絡。多種免疫細胞及免疫介質參與了腎小球炎癥反應。主要的炎癥細胞包括中性粒細胞、單核-巨噬細胞、T淋巴細胞及血小板等。在免疫復合物形成的腎小球疾病中，浸潤的炎癥細胞可釋放炎癥介質（如補體，細胞因子和活性氧等），炎癥介質可通過收縮或舒張血管來影響局部腎血流動力學，并可作用于不同的細胞（如腎小球細胞和間質小管細胞），促進或抑制細胞增殖，促進細胞自分泌和旁分泌以及促進或抑制細胞外基質（ECM）分泌。這些介質調節炎性損傷和相關硬化變化[30]，并最終導致腎小球損傷和血尿的發生。

白細胞介素-6（IL-6）和血管內皮生長因子（VEGF）在腎小球固有細胞損傷和修復過程中具有重要作用。研究表明，單純性血尿患者的VEGF/肌酐（CR）和IL-6/CR值與腎小球病理性損傷評分呈正相關[31]。IL-6是由單核細胞、成纖維細胞、內皮細胞、系膜細胞及T淋巴細胞等細胞產生的多功能細胞因子。在腎小球中，腎小球膜系統分泌的IL-6可以刺激系膜細胞的增殖，促進炎癥介質的釋放（如血小板活化因子，血栓素-B2和超氧陰離子）。因此，IL-6在腎小球腎炎的免疫病理性損傷中起到重要作用。VEGF是一種強化的內皮細胞特異性有絲分裂原和通透性因子，廣泛參與血管基底膜的形成和血管生成[32]。VEGF由許多細胞合成和分泌，在腎臟中，VEGF主要在足細胞和腎小管上皮細胞中表達，而VEGF受體主要在前腎小球血管、腎小球和腹膜毛細血管內皮細胞中表達。VEGF可以減少腎小球基底膜的陰離子數，誘導腎小球內皮細胞的小窗口形成，從而同時影響腎小球基底膜的電荷和機械屏障，調節腎小球通透[33]。研究發現VEGF可以將腎小球內皮細胞的電阻降低到12.5/cm2，從而增加內皮細胞的通透性[34]。VEGF還表現出類似于組胺所表現出的緩激肽作用，這種作用可直接引起血漿外滲和閉塞蛋白絲氨酸或蘇氨酸殘基的磷酸化，從而導致其降解或構象變化，從而阻塞和增加血管通透性[30]。因此，這兩種細胞因子可能參與了血尿形成的機制。

此外，炎癥導致肉眼血尿惡化的可能機制包括CX3CL1/CX3CR1軸。研究表明，在IgAN患者在肉眼血尿發作期間，這些患者的外周血單核細胞CX3CR1表達增加，血清和尿液中的CX3CL1（CX3CR1的獨特配體，也稱之為FKN）水平也升高，CX3CL1/CX3CR1軸可能通過其趨化活性來招募可改變腎小球濾過屏障的炎癥細胞，從而發揮重要作用[35]。在復發肉眼血尿的IgAN患者中，足細胞和內皮細胞以及尿液中FKN上調，這可能是急性期CX3CR1+細胞通向尿極的血管通道，這種轉運可引起內皮損傷，從而導致血尿。

研究表明，補體系統也參與了血尿的發病機制。在IgAN病理過程中，補體激活是重要的一環，研究發現90%的IgAN患者存在系膜區C3的沉積。補體激活產物C3a和C5a具有廣泛的促炎作用，并與IgAN的活動度及嚴重程度相關。它們的受體可能是IgAN的潛在治療靶點。C3a還參與誘導系膜細胞分泌表型，這也解釋IgAN患者中所觀察到的系膜基質擴張[36]。

需要注意的是，除導致濾過屏障結構異常或毒性化合物沉積外，遺傳因素也可能導致補體替代通路的調節異常而引起血尿，如近年來新認識的一類腎小球疾病—由CFHR5基因突變引起的遺傳性C3腎小球腎炎。CFHR5基因屬于聚集在染色體1q32上的五個基因（CFHR1-5）家族，編碼參與替代補體途徑調節的蛋白質[37]。該腎小球疾病的主要特征是C3沉積，而無顯著的免疫球蛋白沉積。C3的沉積誘導強烈的炎癥反應，引起吞噬細胞趨化，細胞調理和溶解[12]。

綜上所述，免疫因素、炎癥因素及遺傳因素都與腎小球性血尿相關。需指出的是，血尿的出現可能是多種機制共同作用的結果。由于遺傳、自身免疫及后續的炎癥反應，可導致腎小球濾過膜功能/結構完整性破壞，包括腎小球基底膜、內皮細胞和足細胞，最終導致腎小球性血尿的發生發展。