觸珠蛋白與糖尿病腎病的關(guān)系研究進展

柯雨景，董哲毅，陳香美*

1廣東藥科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 510006；2解放軍總醫(yī)院腎臟病科/解放軍腎臟病研究所/腎臟疾病國家重點實驗室/國家慢性腎病臨床醫(yī)學(xué)研究中心/腎臟疾病研究北京市重點實驗室，北京 100853

糖尿病腎病(diabetic kidney disease，DKD)是糖尿病患者的主要并發(fā)癥[1]，也是導(dǎo)致全球糖尿病患者病死率升高和社會醫(yī)療資源消耗的重要原因之一[2]。此外，DKD也是世界范圍內(nèi)引起終末期腎病(ESRD)的最常見原因。DKD的早期檢測有助于早期干預(yù)，延緩其進展為ESRD的速度。腎活檢病理學(xué)檢查是診斷DKD的金標(biāo)準(zhǔn)，但創(chuàng)傷程度高，不利于早期診斷。蛋白尿、血肌酐及估算腎小球濾過率(eGFR)等是臨床診斷及預(yù)測DKD進展的常用標(biāo)志物，但在敏感性和特異性方面無明顯優(yōu)勢。近年來，觸珠蛋白(haptoglobin，HP)、α2-巨球蛋白、A-L-巖藻糖苷酶、視黃醇結(jié)合蛋白等生物標(biāo)志物在預(yù)測DKD的發(fā)生及預(yù)后評估方面?zhèn)涫荜P(guān)注，其中HP由于特殊的結(jié)構(gòu)和功能，在DKD早期診斷及預(yù)后預(yù)測方面均具有一定優(yōu)勢，且HP基因型(HP1-1、 HP1-2、HP2-2)與DKD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。本文主要圍繞HP在DKD中的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 HP概述

1.1 基因型 HP也稱為結(jié)合珠蛋白，于1946年由Jayle等[3]發(fā)現(xiàn)，是一種在人體血漿中循環(huán)的糖蛋白。其基因位于16號染色體的長臂上(16q22)，有兩個主要的等位基因HP1和HP2。后來研究發(fā)現(xiàn)，HP1等位基因存在于所有動物中，而HP2等位基因僅存在于人類。在人類進化早期，等位基因差異來自于第3與第4外顯子的交叉重復(fù)，顯示為具有5個外顯子的HP1等位基因(無重復(fù))和具有7個外顯子的HP2等位基因[4]，但這種變異很可能是HP2等位基因的反復(fù)缺失產(chǎn)生了新的HP1等位基因[5]，即HP2可能是人類祖先的等位基因。HP1和HP2兩種等位基因可形成3種主要基因型：HP1-1(HP1等位基因純合)、HP2-2(HP2等位基因純合)及HP2-1(雜合子)。這3種基因型表現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)的多聚體，進而產(chǎn)生結(jié)合游離血紅蛋白(hemoglobin，Hb)、抗氧化活性、促進血管生成、調(diào)節(jié)免疫功能等不同的生物學(xué)效應(yīng)。在過去幾十年中，對超過10萬人的HP分型進行分析顯示，這兩個等位基因頻率在地理和種族上存在較大差異。在北美洲，HP1-1、HP2-1、 HP2-2的分布概率分別為18%、49%、37%，在歐洲分別為13%、50%、36%，而在亞洲分別為3%、13%、84%[6]。

1.2 分子結(jié)構(gòu)、分泌降解及功能

1.2.1 分子結(jié)構(gòu) 可被切割成亞基α鏈和β鏈，由二硫鍵連接，具體結(jié)構(gòu)為重鏈(β鏈)和輕鏈(α鏈)組成的二聚體或多聚體，其中β鏈相同，但α鏈有兩種，即HPα1和HPα2。由于HP等位基因不同導(dǎo)致HP1(單價)和HP2(二價)蛋白產(chǎn)物的價態(tài)不同，這些價態(tài)差異的結(jié)果導(dǎo)致HP1-1基因型的個體是二聚體，HP2-1基因型的個體是線性聚合物，而HP2-2基因型的個體則為環(huán)狀聚合物[7-8]。

1.2.2 分泌與降解 HP主要由肝臟分泌，但肝臟并不是唯一場所[9]。巨噬細胞及中性粒細胞中也可檢測到有HP的合成，但合成量明顯低于肝細胞[10]， 提示炎癥反應(yīng)與HP的分泌存在密切聯(lián)系。HP的降解也主要在肝臟，與 游離Hb形成觸珠蛋白-血紅蛋白(HP-Hb)復(fù)合物[11]，通過網(wǎng)狀細胞系統(tǒng)或CD163受體介導(dǎo)的胞吞作用進行降解[12-13]，二聚體降解最快，環(huán)狀聚合物降解最慢[14-15]。

1.2.3 主要功能 HP作為急性期蛋白，其最主要的功能是與血漿中的游離Hb結(jié)合形成HP-Hb復(fù)合物并被清除。HP1-1編碼的蛋白較HP2-2編碼的蛋白結(jié)合游離Hb的能力更強。Hb從紅細胞釋放至血漿中時可發(fā)生一系列氧化反應(yīng)，生成游離血紅素及游離鐵[16]，并出現(xiàn)一氧化氮(NO)耗竭、氧化應(yīng)激及血管功能障礙等[17]。研究表明，HP與Hb結(jié)合可減弱鐵誘導(dǎo)的氧化反應(yīng)[18]。HP的抗氧化保護功能具有基因型依賴性，HP1蛋白在結(jié)合游離Hb及抗氧化潛能方面優(yōu)于HP2蛋白[19]，在糖尿病患者中這種差異更明顯，其中HP1-1型的抗氧化作用最強，HP2-2型最弱[20-21]。

2 與DKD的關(guān)系

2.1 與DKD的相關(guān)性 HP與DKD關(guān)系的早期研究主要集中在基因多態(tài)性方面，大多數(shù)研究在西方人群中進行，在亞洲人群中缺乏確鑿的證據(jù)。基因型研究表明，HP2-2基因型與1型及2型DKD易感性相關(guān)。初期對以色列110例血壓正常的糖尿病患者進行研究發(fā)現(xiàn)，DKD的患病率及嚴重程度與HP2-2基因型明顯相關(guān)，HP2-2基因型可能是DKD發(fā)生的主要易感基因[22]。隨后，在約旦[23]、愛爾蘭[24]及埃及[25]開展的研究證實HP2-2基因型與DKD發(fā)生風(fēng)險亦存在相關(guān)性。對糖尿病模型的腎臟活檢證實HP2-2基因型小鼠較HP1-1基因型小鼠的腎近曲小管細胞(PCT)溶酶體鐵沉積量明顯增加，并可進一步導(dǎo)致溶酶體膜損傷及氧化應(yīng)激所致的腎細胞損傷[26-27]。HP2-2基因型中PCT過量鐵的來源為Hb，且氧化應(yīng)激增加是DKD潛在的致病機制。在HP2-2基因型中，HP-Hb復(fù)合物的CD163受體的正常清除機制嚴重受損，其半衰期約增加5倍[28]。因此，鐵沉積介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和腎臟肥大急劇增加，進而增加了HP2-2基因型人群罹患DKD的風(fēng)險。

然而，并非所有HP2-2基因型與DKD的研究均發(fā)現(xiàn)這種相關(guān)性。巴西265例HP基因型隊列研究[29]及西班牙114例糖尿病人群研究[30]中并未發(fā)現(xiàn)HP2-2基因型與DKD風(fēng)險相關(guān)。以上矛盾的觀點可能與種族、病例選擇標(biāo)準(zhǔn)、樣本量、代謝控制或其他可能影響DKD演變的混雜因素(如吸煙、高血壓、經(jīng)濟狀況等)有關(guān)。值得注意的是，ESRD在亞洲人群中的發(fā)病率高于西方人群，且DKD在中國的2型糖尿病(T2DM)患者中患病率高達52.2%[31]。因此，繼續(xù)擴大亞洲人群的HP基因型研究可為進一步探討DKD的發(fā)病機制提供依據(jù)。同時，評估糖尿病患者的HP基因型有助于提高DKD的預(yù)測及管理水平。

2.2 HP對DKD的早期診斷價值

2.2.1 尿HP在DKD早期診斷中的價值 近年來，尿HP被認為是中國人群腎臟損害的生物標(biāo)志物。有研究對增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR)隊列隨訪5.3年后發(fā)現(xiàn)，PDR組的尿HP水平是正常對照組的8.7倍，基線尿HP≥20 ng/min的患者慢性腎功能不全的發(fā)生率高于基線尿HP<20 ng/min的患者(RR=3.27，95%CI 1.41～7.58)，表明尿HP是PDR的特異性標(biāo)志物，可作為尿白蛋白的補充預(yù)測T2DM患者的腎損害[32]。Bhensdadia等[33]對30例T2DM患者尿中7種標(biāo)志物[聚集蛋白、HP、甘露聚糖結(jié)合凝集素絲氨酸蛋白、溶酶體膜蛋白2、血管緊張素原、中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(NGAL)及尿調(diào)蛋白]的研究顯示，尿HP是早期腎功能減退(ERFD)的最佳預(yù)測因子。有研究在204例尚未出現(xiàn)嚴重腎臟疾病的T2DM患者中驗證了尿HP對ERFD的預(yù)測作用，結(jié)果顯示，使用尿HP/肌酐比值(HCR)預(yù)測早期腎功能下降的OR值為2.70(95%CI 1.15～6.32)，而使用白蛋白/肌酐比值(ACR)預(yù)測早期腎功能下降的OR值為2.50(95%CI 1.14～5.48)， 表明HCR可預(yù)測早期腎功能下降，且早于白蛋白 尿[34]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，T2DM患者的HCR與ACR呈正相關(guān)，與eGFR呈負相關(guān)，且ROC曲線分析顯示HCR對早期DKD的診斷具有較高的敏感性和特異性[35]。

2.2.2 血HP在DKD早期診斷中的價值 目前大多數(shù)研究均集中在HP基因型、尿HP與DKD的相關(guān)性或血HP與糖尿病的相關(guān)性方面，而關(guān)于血HP與DKD的研究較少。Huang等[36]發(fā)現(xiàn)，在中國漢族人群中T2DM合并DKD的患者血清HP水平明顯高于無DKD者，且血清HP水平與對數(shù)轉(zhuǎn)換后的血肌酐(r=0.166，P=0.011)、蛋白尿(r=0.179，P=0.006)均呈正相關(guān)，與對數(shù)轉(zhuǎn)換后的eGFR(r=-0.148，P=0.024)呈負相關(guān)，提示血清HP水平可作為T2DM患者DKD早期診斷和監(jiān)測的潛在生物標(biāo)志物。但此研究缺乏患者的HP基因型信息，不能排除DKD組與對照組之間HP基因型分布的差異，而這很可能影響DKD患者的血清HP水平，以及DKD發(fā)展過程中的炎癥及氧化應(yīng)激狀態(tài)。

2.3 對DKD預(yù)后的預(yù)測價值

2.3.1 尿HP對DKD進展風(fēng)險的預(yù)測作用 糖尿病患者腎功能快速下降及其進展為ESRD的風(fēng)險與蛋白尿的進展密切相關(guān)。DKD微量蛋白尿期尚可逆，如果不加以干預(yù)，進展至大量蛋白尿期將不可逆地發(fā)展為ESRD。然而，蛋白尿既不特異也不敏感，并不能很好地預(yù)測DKD的進展，而且腎病的發(fā)生及進展并不一定伴隨蛋白尿。尿HP是一種有前景的預(yù)測DKD進展風(fēng)險的生物標(biāo)志物。早期報道，在糖尿病合并CKD 1期及CKD 2期的患者中，尿HP及蛋白尿均可獨立預(yù)測腎臟病的進展情況[31]。Liu等[37]發(fā)現(xiàn)，進展期DKD患者的尿HP水平是非進展期患者的11倍。Brosius等[38]發(fā)現(xiàn)，只有尿HP可獨立預(yù)測DKD的進展風(fēng)險，其預(yù)測價值優(yōu)于蛋白尿。

如果以上發(fā)現(xiàn)能夠得到前瞻性隊列研究的驗證，尿HP可能成為第一個優(yōu)于蛋白尿的可預(yù)測腎臟疾病進展風(fēng)險的生物標(biāo)志物，為預(yù)測DKD進展提供更精準(zhǔn)的方法。由于尿HP與蛋白尿具有協(xié)同作用，因此也有可能作為一種潛在的生物標(biāo)志物用于篩選高ESRD風(fēng)險的臨床試驗參與者，從而提高臨床試驗的效率和精準(zhǔn)度[39]。尿HP與蛋白尿的聯(lián)合診斷及預(yù)測作用可能是進一步研究的方向。

2.3.2 HP基因型與DKD預(yù)后的關(guān)系 氧化應(yīng)激是DKD的潛在致病機制。HP水平反映了機體對炎癥狀態(tài)的調(diào)節(jié)反應(yīng)，也可能與DKD發(fā)展過程中嚴重的氧化應(yīng)激狀態(tài)有關(guān)。HP水平及其抗氧化能力都是由基因型決定的，HP基因型是影響DKD預(yù)后的決定因素之一。Costacou等[40]研究的658例1型糖尿病人群中HP2-2、HP2-1、HP1-1基因型比例分別為43.4%、44.4%、12.2%，隨訪18年后，eGFR下降、微量白蛋白尿、大量白蛋白尿和ESRD的總體發(fā)生率分別為42.0%、40.5%、16.7%、12.2%，與HP1-1基因型相比，HP2-2基因型人群eGFR下降(RR=1.79，95%CI 1.06～3.00)和發(fā)生ESRD(RR=2.74，95%CI 1.17～6.45)的風(fēng)險明顯增加。Orchard等[41]對1441例1型糖尿病患者隨訪22年，發(fā)現(xiàn)其HP基因型與eGFR<60 ml/(min·1.73 m2)及ESRD明顯相關(guān)，HP2-2基因型eGFR下降及發(fā)生ESRD的危險性大于HP2-1及HP1-1基因型，表明HP基因型是進展至ESRD的影響因素。此外，HP2-2基因型除了能預(yù)測糖尿病患者心腎并發(fā)癥的發(fā)生外，還能增加糖尿病患者心腎死亡的易感性[42]。

3 總結(jié)與展望

DKD是引起ESRD的主要原因之一，但其起病隱匿，一旦進入大量蛋白尿期，進展至ESRD的風(fēng)險約為其他腎病的14倍。因此，探尋敏感性及特異性高的生物標(biāo)志物以識別早期DKD人群并給予相應(yīng)的干預(yù)措施具有重要的臨床意義。HP可能是糖尿病患者進行腎臟診斷及治療分層的一種有用工具，有望作為一個潛在生物標(biāo)志物用于監(jiān)測DKD的治療效果或優(yōu)化藥物劑量，從而早期干預(yù)以防止或延緩DKD的發(fā)生發(fā)展。