補體系統在葡萄膜炎發病機制中的作用

熊 慧，楊明明，于旭輝

0引言

葡萄膜炎是臨床常見的一組可致盲的眼內炎癥疾病[1]。感染、自身免疫、創傷及理化損傷、免疫遺傳等均可引起葡萄膜炎，但葡萄膜炎的發病機制至今尚未完全闡明。近年越來越多證據表明，葡萄膜炎的發生發展與補體系統的失調相關。因此，探究補體在葡萄膜炎發病機制中的作用非常必要。補體系統是人類先天性免疫防御系統的一部分，其穩定狀態受補體調節蛋白的嚴格調控，當調控失衡時，自身細胞、組織受到破壞, 引發多種炎癥反應，進而導致葡萄膜炎的發生[2]。本綜述對補體系統在葡萄膜炎發病機制中的進展情況進行闡述。

1補體系統及生物學作用

補體系統由血漿補體成分、可溶性和膜型補體調節蛋白、補體受體等多種蛋白構成，是一個具有精密調控機制的蛋白質反應系統。根據補體系統各成分的生物學功能，可將其分為三類：(1)補體固有成分：指存在于血漿和體液中的參與補體激活的蛋白質，包括C1～C9、甘露糖結合凝集素、相關絲氨酸蛋白酶、B因子、D因子和P因子等；(2)補體調節蛋白：指以可溶性或膜結合形式存在，參與調節補體活化和效應的一類蛋白質分子，包括C1抑制物、I因子、C4結合蛋白、H因子、S蛋白、衰變加速因子(DAF,CD55)、膜輔蛋白(MCP,CD46)等；(3)補體受體：指表達于不同類型的細胞表面，能與補體活性片段結合而介導生物學效應的蛋白，包括CR1～CR5、C3aR、C5aR、C1q-R和CFH-R等[3]。

補體系統通過經典途徑、旁路途徑和凝集素途徑激活，均導致C3轉化酶(C3bBb)的形成，進一步裂解C5形成C5b，最后與C6、C7、C8、C9結合形成膜攻擊復合物(membrane attack complex，MAC)，導致細胞溶解或死亡，促進炎癥和組織損傷的發展[3]，見圖1。在該級聯反應中，過敏毒素C3a(C3aR的配體)和C5a(C5aR1和C5aR2的配體)是有效的趨化因子，可募集單核細胞、粒細胞和肥大細胞，誘導平滑肌細胞收縮和血管舒張，嗜中性粒細胞和肥大細胞脫顆粒以及多種免疫細胞分泌細胞因子，從而介導炎癥介質的釋放[4]；調理素C3b、C4b與 C5b可增強吞噬細胞吞噬病原體，協助清除血液中的可溶性抗原抗體復合物。補體系統是機體固有免疫的重要組成部分，參與抗感染免疫、調節炎癥反應、處理自身抗原、調控免疫相關基因表達等多重作用[5]。

圖1 補體激活的3條途徑 MASP：甘露糖結合凝集素途徑；C3bBbC3b、C4b2aC3b為C5轉化酶。

2補體系統與葡萄膜炎的關聯分析

2.1補體系統失調導致的炎癥反應與免疫失衡參與葡萄膜炎發病補體系統在補體調節蛋白的嚴格調控下保持平衡穩態以保護機體免受“異己”成分的損傷，當平衡失調時，會介導葡萄膜炎的發展[6-7]。臨床研究發現白塞病(Behcet’s disease，BD)患者血漿中的Ba、Bb、C4d和sC5b-9水平升高，BD和小柳原田(Vogt-Koyanagi-Harada，VKH)綜合征患者外周血單核細胞C3aR表達增加[8-9]。實驗性自身免疫性前葡萄膜炎(experimental autoimmune anterior uveitis，EAAU)的研究也表明，補體系統的激活對EAAU的發生至關重要，相反，宿主補體系統的耗竭可導致EAAU的完全抑制，證實補體系統激活參與了葡萄膜炎的發生[10]。同時遺傳學研究表明，補體系統內的多態性可以影響免疫相關疾病的發展，如補體因子H(complement factor H，CFH)、補體因子I(complement factor I，CFI)和補體因子B(complement factor B，CFB)等因子與葡萄膜炎的發生相關[11-13]。綜上所述，補體系統與葡萄膜炎息息相關，補體系統調節失衡參與葡萄膜炎的發生和發展。

2.1.1CFH和CFB與葡萄膜炎的關系CFH和CFB是補體旁路調節蛋白，在調節補體旁路途徑中發揮重要作用。在補體系統激活過程中，CFB與C3結合形成C3bBb啟動下一步級聯反應，CFH可與CFB競爭結合C3b,進而使C3b與Bb解離，加速C3bBb的失活，從而抑制旁路途徑激活[3]。近年來，CFH和CFB的基因多態性與葡萄膜炎發病的關系越來越成為研究熱點。具體機制可能是CFH和CFB蛋白的結構改變會影響其與C3b結合的親和力，影響旁路途徑激活，導致葡萄膜炎的發生[2]。相關研究證實CFH 184G多態性與前葡萄膜炎相關，CFH I62V與非感染性中、后葡萄膜炎相關，呈性別特異性[14-15]。也有研究表明CFH-rs1065489 TT基因型是葡萄膜炎復發率較高的臨床標志，與人類白細胞抗原(HLA)-B27有關，CFH的Y402H多態性與后、全葡萄膜炎發病風險增加有關[14,16]。此外，有學者報道CFHR2-rs2986127可作為中國人急性前葡萄膜炎(acute anterior uveitis，AAU)的遺傳保護標記[12]。C2和CFB是一對同源基因，位于主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)的Ⅲ類區域的6p21染色體簇，與感染和自身免疫有關[11]。C2rs3020644位于調控基因表達的啟動子處，CFB-rs1048709與AU相關且受HLA-B27狀態的影響，也與非感染性中、后葡萄膜炎有關，尤其是VKH綜合征[11,17]。以上研究表明補體系統相關基因多態性導致蛋白結構變化，補體系統過度激活驅動炎癥反應，在葡萄膜炎發病中起重要作用，不同人群的遺傳異質性有待進一步驗證。

2.1.2C3和C5與葡萄膜炎的關系C3和C5是聯系三種激活途徑的樞紐，在血漿中被裂解為C3a和C5a，將炎癥細胞募集到補體激活部位，激活補體，消除感染因子[18]。相關研究表明，C3和C5的拷貝數變異和基因多態性影響了葡萄膜炎的發生，Xu等[19-20]研究結果顯示C3的高基因拷貝數是BD和VKH綜合征的危險因素，C3 rs408290單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)與BD的易感性有關，C3 rs408290 GG基因型個體的C3-mRNA表達和細胞因子(包括IL-17和IFN-γ)產生增加；此外，在致病型C5(高拷貝數和rs2269067 GG基因型)中，C5-mRNA和蛋白表達增強，IL-17產生增加，表明C3和C5濃度及蛋白結構的改變打破補體系統的平衡影響葡萄膜炎的進展。最近，有研究[21-22]用實驗性自身免疫性葡萄膜炎(experimental autoimmune uveitis，EAU)模型觀察到血漿和房水中C3a和膜攻擊復合物C5b-9含量升高，接著他們又發現EAU視網膜C3和C9蛋白水平升高，這種補體差異表達蛋白導致的補體功能失調參與了葡萄膜炎的發病機制。抑制補體激活的藥物可以迅速減輕組織炎癥反應，為葡萄膜炎的治療帶來新的可能。

2.1.3CFI與葡萄膜炎的關系CFI是一種絲氨酸蛋白酶，在輔助因子存在的情況下抑制補體蛋白C3b和C4b的激活，進而阻止經典與旁路途徑中C3bBb的形成，抑制補體級聯反應[23-24]。Wang等[25]研究表明，CFI和補體途徑的C3級聯是AAU發病的重要因素，性別和HLA-B27狀態影響CFI等位基因的易感性，且CFI-rs7356506可能降低AAU的發病風險。也有研究發現CFI-rs7356506與VKH綜合征的復發情況有關[23]。近年來，Huang等[26]研究證實CFI-rs13104777與AAU的發生有直接關系，遺傳影響可能與HLA-B27相關。這些發現均提示CFI通過影響補體經典和旁路途徑在葡萄膜炎的發病機制中發揮重要作用，CFI在葡萄膜炎的發病機制中的確切作用，尚需多中心、多種族的研究。

2.1.4CD59和MAC與葡萄膜炎的關系CD59是一種GPI錨定蛋白，存在于大多數有核細胞的膜上，防止C9與C5b-8復合體結合，阻止MAC的形成，在補體級聯的終末途徑中起重要作用。CD59基因也被證明與一些免疫相關疾病有關。MAC由1個C5b、C6、C7、C8分子和12個C9分子組成，在細胞表面形成跨膜離子通道，釋放細胞因子，導致細胞溶解和死亡[3]。AAU是葡萄膜炎中最常見的類型，由免疫介導并受多種內源性因素的影響，Wang等[7]研究首次發現CD59-rs831626可能是HLA-B27陰性隊列AAU的遺傳保護因子，對AAU的影響可能與HLA-B27和AS狀態有關。另外，有學者發現在C9-/-(C9基因敲除)的EAU小鼠中發現視網膜上不能形成MAC,同時伴有NLRP3炎癥小體的激活減少，提示MAC可能通過減弱NLRP3炎癥小體激活影響葡萄膜炎的發病機制，腺相關病毒(adeno-associated virus，AAV)介導的sCD59表達能有效抑制MAC的沉積，進而抑制NLRP3炎癥小體的活化，單次玻璃體腔注射AAVCAGsCD59可有效抑制小鼠EAU的發生，其作為一種潛在的葡萄膜炎基因療法值得進一步研究[27]。CD59和MAC在葡萄膜炎發病過程中扮演重要角色，更多相關性仍有待我們進一步探索。

2.1.5C1和C4與葡萄膜炎的關系補體成分1r亞組分a(C1ra)是人類C1r的同源物，C1r是一種高水平的特異性絲氨酸蛋白酶，在免疫和炎癥反應中誘導經典途徑的激活，基于此，Yang等[28]研究首次表明川芎嗪(tetramethylpyrazine，TMP)滴眼液可能通過下調補體系統相關基因(C1ra)在眼部炎癥中發揮抗炎作用。C4在自身免疫性疾病中的作用矛盾。雖然大多數缺乏C4的患者(>75%)發展成狼瘡樣的自身免疫性疾病，其中一些與自身免疫性葡萄膜炎有關，VKH綜合癥患者中C4拷貝數減少，表明C4具有保護作用，但也有報道稱，與對照組相比，活動性BD患者的C4水平顯著升高，高C4a拷貝數通過促進C4a和IL-6的表達增加了BD的風險，表明C4具有致病性[23,29-31]。C4在BD與VKH綜合征中的作用不同，可能的原因是BD是一種針對微生物抗原的異常反應所介導的自身炎癥性疾病，而VKH綜合征是一種對黑色素細胞抗原的自身免疫性疾病。C4的作用差異可能與葡萄膜炎復雜的遺傳背景和免疫反應失衡有關。

2.2補體系統通過調節T細胞的反應影響葡萄膜炎進展越來越多的證據表明補體系統通過調節適應性免疫系統的T細胞反應影響葡萄膜炎的進展。補體系統對T細胞的調節機制通過磷脂酰肌醇3激酶介導的AKT磷酸化實現：(1)上調T細胞內抗凋亡基因Bcl-2的表達，下調促凋亡分子Fas的表達;(2)激活APC上調表達協同刺激因子CD80(B7-1)和CD86(B7-2)，促進產生炎癥因子IL-12和IL-23[32]。在葡萄膜炎病程中，抗原誘導致外周交叉反應性T細胞產生，效應T細胞活化穿透血視網膜屏障進入眼內，新抗原釋放，積聚到局部淋巴結，自體反應性T細胞隨之產生，病情進展。參與葡萄膜炎發病過程的T細胞亞群包括：Th1、Th2、Th17和調節性T細胞(regulatory T cell,Tregs)，Th1細胞分泌IL2、干擾素IFN-γ，Th2細胞分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL13,Th17細胞分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、TNF-α及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,GM-CSF)，Tregs分泌TGF-β和IL-10[33]，各種復雜的細胞因子網絡介導自身免疫及炎癥反應，細胞之間的相互作用與平衡失衡導致了葡萄膜炎的發生發展。

補體C1、C3和C5對T細胞的調節作用日益受到重視。Schrijver等[34]發現有葡萄膜炎的活動性結核病患者的血清C1q水平比無葡萄膜炎患者高，C1q可以通過降低CD8+T細胞、Th1和Th17細胞的活性，增強Tregs活性來調節T細胞反應，并通過調節1型IFN信號通路增加活動性結核疾病患者葡萄膜炎的發生。有學者報道，C3可以促進T細胞分泌IFN-γ，通過NF-κB活化促進IL-17釋放，C3a還可誘導Th17刺激單核細胞產生細胞因子，并促進CD4+T細胞分泌IL-17，抑制IL-10[9,35]。另有實驗表明，C5a阻斷可通過減少IFN-γ的產生，降低EAU的進展和嚴重程度[36]。Lajoie等[37]發現C5a通過抑制IL-23的表達，調節Th17的分化和增殖，減少IL-17A的產生。這些研究表明C3、C5可能通過增強IFN-γ和IL-17A的產生參與葡萄膜的發病機制。考慮到補體系統和T細胞的關系，補體抑制劑受到研究者們關注，諾瑪科潘(nomacopan)是一種從蜱蟲唾液中提取的藥物，具有抑制白三烯B4(LTB4)和C5激活的雙重功能，顯著減少效應Th17細胞和炎性巨噬細胞，對EAU有良好的治療效果[38]。

過敏性毒素受體C3aR和C5aR作為補體因子直接調節T細胞反應，廣受研究者們關注。抗原呈遞細胞(antigen-presenting cell，APC)和T細胞都可表達C3aR和C5aR。在APC上，過敏毒素C3a和C5a與C3aR和C5aR結合，促進MHC和共刺激分子的表達，啟動級聯反應；在T細胞上，C3a和C5a與C3aR和C5aR結合可以抑制T細胞凋亡，促進Th1和Th17效應T細胞分化[18]，并抑制Foxp3+T調節細胞的發育[39]，導致更嚴重的T細胞反應。Zhang等[18]對WT和C3aR/C5aR-KO小鼠進行不同的影像學研究和免疫學檢測，發現C3aR和C5aR是EAU充分發育和相關Th1和Th17效應反應所必需的重要受體。此外，Wang等[9]研究發現C3aR表達增加可能導致Th17細胞反應過度激活，從而可能參與BD和VKH綜合征的發病機制。

C4、MAC等對T細胞的調節作用同樣不可小覷。Zhang等[29]通過研究野生型和C4基因敲除(C4-KO)小鼠的EAU發育，發現C4-KO小鼠視網膜炎癥減弱，T細胞反應減少及功能受損，證明C4是正常T細胞活化、增殖和存活所必需的，C4通過影響T細胞內在機制調節EAU的發生。Binit等[27]研究發現MAC沉積在EAU視網膜，導致NLRP3炎癥小體激活和IL-1β產生，促進Th1和Th17細胞的分化繼而誘發葡萄膜炎。綜上所述，研究出補體及其受體拮抗劑或阻斷補體介導的T細胞反應激活通路的制劑將對葡萄膜炎的治療有重大意義。

3展望

葡萄膜炎是一種慢性炎癥性疾病，其發病和病程多種多樣，傳統療法對部分患者很難治愈，給患者帶來極大的困擾。與葡萄膜炎有關的補體蛋白貫穿補體激活過程的始終，但補體蛋白在葡萄膜炎發病中的具體機制仍未完全闡明，未來的研究可以著眼于補體蛋白在葡萄膜炎的發病機制、病程變化、信息調控、信號轉導、細胞通訊等方面的作用，從而在此基礎上找到最佳的治療靶點。目前C3、C5、CFB、CFH、CFI和CD59抑制劑在干性黃斑變性的臨床試驗階段已取得一定成效[40]。Li等[41]研究結果也表明，以VEGF和補體成分為靶點的基因治療可以為眼部炎癥和新生血管疾病提供一種新的、長期的治療策略。補體抑制療法和相關基因療法有望為葡萄膜炎患者的治療帶來新的曙光。