腸-腎軸在新月體腎炎發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

尹歡歡，施瀟瀟，陳麗萌

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院 腎內(nèi)科， 北京 100730)

新月體腎炎(crescentic glomerulonephritis, CreGN)是指腎臟病理中超過(guò)50%的腎小球出現(xiàn)大新月體(新月體面積超過(guò)腎小球面積的50%)，臨床表現(xiàn)為急進(jìn)性腎小球腎炎綜合征，具體包括進(jìn)行性少尿、腎功能惡化和貧血等，多快速進(jìn)展為腎衰。其發(fā)病主要與免疫反應(yīng)相關(guān)，但具體機(jī)制并不完全清楚。近期證據(jù)表明，腸道和腸道菌群在包括CreGN[1]在內(nèi)的多種免疫相關(guān)腎臟病中發(fā)揮重要作用。腸道與腎臟之間的緊密關(guān)系被稱(chēng)為“腸-腎軸”，并廣受關(guān)注[2]。本文對(duì)“腸-腎軸”參與CreGN發(fā)病的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。包括腸道菌群可促進(jìn)輔助性T 細(xì)胞17(T helper cell 17，Th17)等淋巴細(xì)胞亞群增殖及募集到腎臟，影響腎內(nèi)免疫應(yīng)答；通過(guò)分子模擬破壞免疫耐受，觸發(fā)CreGN異常的自身免疫反應(yīng)等。

1 新月體腎炎的免疫致病機(jī)制

根據(jù)腎臟免疫病理可將CreGN主要分為3型，包括抗腎小球基底膜(glomerular basement membrane，GBM)病(Ⅰ型)、免疫復(fù)合物型(Ⅱ型)和寡免疫復(fù)合物型(Ⅲ型)。目前認(rèn)為抗GBM病主要是由體液免疫引起。特異性抗體攻擊GBM和肺泡膜中Ⅳ型膠原α-3鏈的非膠原1域[α3-chain of type Ⅳ collagen，α3(Ⅳ)-NC1]，激活補(bǔ)體和免疫細(xì)胞，導(dǎo)致腎小球損傷[3]。近期證據(jù)表明，細(xì)胞免疫也在其中發(fā)揮重要作用，T細(xì)胞也可直接導(dǎo)致腎小球損傷[4]。另外，人類(lèi)白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)基因與抗GBM病易感性高度相關(guān)[5]；并且疾病進(jìn)程中存在免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)抗體亞型的轉(zhuǎn)換，均提示T細(xì)胞參與其中。Ⅱ型CreGN的特征是免疫復(fù)合物顆粒狀沉積于腎小球系膜區(qū)及毛細(xì)血管壁。多種疾病可導(dǎo)致Ⅱ型CreGN[6]，包括急性鏈球菌感染后腎小球腎炎、狼瘡性腎炎和IgA腎病等。Ⅲ型CreGN又稱(chēng)抗中性粒細(xì)胞胞質(zhì)抗體(anti-neutrophil cytoplasmic antibody，ANCA)相關(guān)腎小球腎炎，是ANCA相關(guān)血管炎 (ANCA-associ-ated vasculitis, AAV)的腎臟表現(xiàn)。經(jīng)典的ANCA激活中性粒細(xì)胞是其核心發(fā)病機(jī)制。外來(lái)抗原可導(dǎo)致Th17細(xì)胞[7]和補(bǔ)體等途徑激活，形成大量ANCA。結(jié)合ANCA的中性粒細(xì)胞可黏附并穿透血管壁，釋放大量活性氧和水解酶，形成中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)，導(dǎo)致小血管損傷。盡管3種類(lèi)型的CreGN具體病因不同，但最終都導(dǎo)致GBM損傷和新月體形成，且細(xì)胞免疫在其中發(fā)揮重要作用。目前CreGN的治療仍限于非特異性免疫抑制劑、細(xì)胞毒性藥物及血漿置換，其預(yù)后與診治是否及時(shí)有關(guān)。進(jìn)一步闡明其發(fā)病機(jī)制，對(duì)改善預(yù)后具有重要意義。

2 腸道菌群與腸-腎軸

人的腸道內(nèi)定居有100萬(wàn)億個(gè)微生物組成的復(fù)雜群落，包括細(xì)菌、真菌、病毒及古細(xì)菌等，其中1 000多種細(xì)菌構(gòu)成了腸道菌群。人一生中60%～70%的腸道菌群都相對(duì)穩(wěn)定，但在受到飲食或生活方式改變、抗生素治療和胃腸道感染等因素影響時(shí)，可能導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，影響宿主的免疫反應(yīng)和代謝過(guò)程，與多種疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)。

“腸-腎軸”常用來(lái)描述腸道與腎臟之間的緊密關(guān)系。腸道是人體最大的免疫器官，腸道相關(guān)淋巴組織(gut-associated lymphoid tissue，GALT)能夠不斷向腸上皮提供成熟的免疫細(xì)胞、產(chǎn)生細(xì)胞因子，并與腸道菌群相互作用，影響腸局部及全身的免疫反應(yīng)[8]。目前已報(bào)道的與腸道菌群失調(diào)相關(guān)的腎臟病包括腎結(jié)石、腎移植排斥反應(yīng)、IgA腎病、狼瘡性腎炎和CreGN等[1, 9-10]。其中腸道菌群可能通過(guò)擴(kuò)增腎內(nèi)T細(xì)胞亞群、腸源性代謝產(chǎn)物入血以及調(diào)節(jié)全身炎性反應(yīng)等多種途徑來(lái)觸發(fā)和加重腎損傷[11-12]。盡管腸道菌群失調(diào)與腎臟疾病的因果關(guān)系并不明確，但現(xiàn)有證據(jù)表明腸道菌群失調(diào)可能加劇腎損傷。靶向腸道菌群是當(dāng)前熱點(diǎn)研究方向，包括抗生素、益生菌、糞便移植等，但目前并無(wú)腎臟疾病患者獲益的明確臨床證據(jù)。

3 腸-腎軸與新月體腎炎

CreGN的發(fā)病與腸道菌群有關(guān)。腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致的異常免疫反應(yīng)可能加重腎損傷，而感染可能是這一異常免疫反應(yīng)的重要誘發(fā)因素。

3.1 腸源性免疫細(xì)胞

細(xì)胞免疫在CreGN腎損傷中的作用近年內(nèi)廣受關(guān)注。在CreGN患者的腎臟中，初期Th17細(xì)胞達(dá)到峰值[1]，之后輔助性T 細(xì)胞1(T helper cell 1，Th1)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Treg)逐漸增多。Th17分泌的細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素17A(interleukin，IL-17A)可直接導(dǎo)致腎組織損傷；Th17也可通過(guò)促進(jìn)腎臟中趨化因子的表達(dá)，募集其他免疫細(xì)胞間接導(dǎo)致腎損傷[1]。與野生型小鼠相比，在IL-17A敲除小鼠中誘導(dǎo)CreGN，幾乎沒(méi)有新月體形成，腎內(nèi)白細(xì)胞浸潤(rùn)也明顯減少[13]。Treg是限制免疫反應(yīng)的主要細(xì)胞，Th17/Treg失衡是導(dǎo)致慢性炎性反應(yīng)的重要原因[14]。這些研究支持T細(xì)胞在CreGN發(fā)病中起關(guān)鍵作用，但浸潤(rùn)到腎臟的T細(xì)胞的發(fā)育起源仍具有爭(zhēng)議。

腸道是腎內(nèi)浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(如Th17和Treg)的重要來(lái)源，提示腎內(nèi)的細(xì)胞免疫與腸道菌群關(guān)系密切。首先，腸道是Th17最大的“儲(chǔ)備庫(kù)”，其發(fā)育依賴(lài)于腸道菌群。如分段絲狀桿菌可特異性促進(jìn)Th17增殖[15]。其次，Th17的趨化因子CC型趨化因子配體20(CC chemokine ligand 20,CCL20)及CC型趨化因子受體6(CC chemokine receptor 6,CCR6)是GALT的重要成分，可能介導(dǎo)腸道免疫細(xì)胞遷移至腎臟。CCR6在腎小管上皮細(xì)胞和腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞均有表達(dá)，且在CreGN患者腎臟浸潤(rùn)的B和T細(xì)胞中均為陽(yáng)性[16]。CCR6可將Th17和Treg募集到腎臟，目前已有直接和間接證據(jù)證明腸道是這些腎內(nèi)免疫細(xì)胞的來(lái)源之一[1]。在Kaede轉(zhuǎn)基因小鼠中誘導(dǎo)腎毒性腎炎(nephrotoxic nephritis，NTN)模型，進(jìn)行光轉(zhuǎn)化后Kaede可標(biāo)記腸道細(xì)胞，提示CCL20/CCR6將腸Th17通過(guò)血液循環(huán)募集到腎臟，加劇新月體形成、腎小管間質(zhì)損傷和腎功能喪失。在無(wú)菌小鼠中用4種抗生素組合(氨芐青霉素、甲硝唑、新霉素和萬(wàn)古霉素)處理小鼠后，腸道菌群缺失或被耗竭，腸Th17即相應(yīng)減少，腎內(nèi)Th17浸潤(rùn)和腎組織損傷均顯著減輕。單獨(dú)使用萬(wàn)古霉素治療NTN小鼠，可以選擇性地耗竭能促進(jìn)腸Th17增殖的梭狀芽胞桿菌，減輕腎內(nèi)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。用嚙齒類(lèi)檸檬酸桿菌感染NTN小鼠，可擴(kuò)增腸Th17，腎內(nèi)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)增加，加劇新月體形成和腎小管間質(zhì)損傷。該研究證明腸道菌群可誘導(dǎo)腸Th17遷移到腎臟，參與腎內(nèi)免疫，標(biāo)記腸道細(xì)胞也為腸-腎軸的研究提供了新思路。

值得注意的是，對(duì)于上述學(xué)說(shuō)也存在質(zhì)疑。首先Kaede系統(tǒng)對(duì)小腸的光轉(zhuǎn)化率低于75%，且時(shí)間較短，不能證明腎內(nèi)Th17完全來(lái)源于腸道。其次，驅(qū)動(dòng)腸Th17遷移至腎臟的上游啟動(dòng)信號(hào)仍不清楚，可能與腎臟局部趨化因子有關(guān)。另外，萬(wàn)古霉素誘導(dǎo)特定腸道菌群變化從而改善CreGN進(jìn)程可能是潛在的新療法，但能否減輕CreGN患者的腎損傷仍有待研究。

3.2 微生物感染與分子模擬

感染可能是觸發(fā)遺傳易感個(gè)體的自身免疫反應(yīng)、導(dǎo)致CreGN的始動(dòng)因素，其核心機(jī)制是分子模擬學(xué)說(shuō)。分子模擬是指自身抗原與非自身抗原具有相同或類(lèi)似的表位，導(dǎo)致非自身抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)，直接作用于結(jié)構(gòu)類(lèi)似的自身抗原。比如肉毒梭菌肽可通過(guò)模仿T細(xì)胞表位導(dǎo)致嚴(yán)重的抗GBM病[17]。另一些微生物肽也可模擬α3(IV)NC1的關(guān)鍵表位。大多數(shù)抗GBM病患者的血漿中存在針對(duì)這些微生物肽的抗體[18]，并且微生物肽抗體陽(yáng)性的患者血肌酐和新月體形成比例更高。分子模擬也是ANCA腎炎免疫機(jī)制的新突破。抗溶酶體膜蛋白-2(lysosomal membrane protein-2，LAMP)是ANCA新亞型[19]，與ANCA腎炎密切相關(guān)。腸革蘭陰性細(xì)菌鞭毛Fim H蛋白P72-80與人LAMP-2 P41-49具有100%高度同源性，提示Fim H入侵人體后啟動(dòng)針對(duì)LAMP-2的自身免疫反應(yīng)是ANCA腎炎的機(jī)制之一。由此可見(jiàn)，分子模擬機(jī)制可打破CreGN患者的免疫耐受，導(dǎo)致自身免疫反應(yīng)。

腸道共生菌群是最大的非自身抗原庫(kù)。一些腸道革蘭陰性病原菌均存在Fim H，如大腸埃希菌屬、克雷伯菌屬和變形桿菌屬等[20]。因此，腸道菌群可能是分子模擬機(jī)制的重要的一環(huán)，對(duì)腸道微生物的異常免疫應(yīng)答可能是觸發(fā)CreGN中自身抗體形成的初始步驟。但仍需更多和更深入的研究證實(shí)。

3.3 腸黏膜屏障損傷

腸道黏膜損傷給“腸-腎軸”參與CreGN腎損傷創(chuàng)造了條件。一方面，部分疾病可同時(shí)出現(xiàn)胃腸道和腎臟受累。除CreGN外，胃腸道血管炎也是AAV常見(jiàn)臨床癥狀，導(dǎo)致胃腸道出血和炎性反應(yīng)，腸黏膜屏障破壞，腸道通透性增加[21]。另一方面，腸道菌群失調(diào)和腸道疾病可破壞腸黏膜屏障。例如腸道革蘭陰性菌產(chǎn)生的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，LPS[22]可破壞腸道上皮的緊密連接，引起腸道或全身炎性反應(yīng)。其中LPS與CreGN自身免疫反應(yīng)有關(guān)，LPS會(huì)以劑量依賴(lài)的方式明顯加重CreGN模型的腎小球損傷[23]。多種腸道疾病均可導(dǎo)致腸黏膜屏障受損，如炎性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)，是遺傳易感個(gè)體對(duì)腸道菌群的異常免疫應(yīng)答所致。在218例IBD患者中，有32例(14.7%)為CreGN，且與ANCA是否陽(yáng)性顯著相關(guān)[24]。盡管IBD并發(fā)CreGN的病理機(jī)制不清，但推測(cè)腸黏膜屏障損傷導(dǎo)致抗原甚至腸道細(xì)菌移位到腎臟是可能的病因。腸道菌群失調(diào)[25]、系統(tǒng)性疾病或腸道疾病所致的腸黏膜損傷，給細(xì)菌抗原和自身抗原發(fā)生交叉反應(yīng)提供了可能性，使個(gè)體更容易發(fā)生自身免疫性疾病[22]。

CreGN作為急需治療的少見(jiàn)病，進(jìn)行大規(guī)模前瞻性研究較為困難。除了動(dòng)物模型中，目前尚無(wú)關(guān)于CreGN患者腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能變化的相關(guān)研究報(bào)道。另外由于部分患者經(jīng)驗(yàn)性使用了抗生素治療前期發(fā)熱，也增加了研究難度。

4 問(wèn)題與展望

新月體腎炎起病急，預(yù)后差，自身免疫反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因素仍不清楚。目前認(rèn)為腸道菌群可通過(guò)腸源性免疫細(xì)胞、分子模擬、破壞腸黏膜屏障等途徑參與CreGN的發(fā)生發(fā)展。但“腸-腎軸”介導(dǎo)腎內(nèi)具體的免疫反應(yīng)機(jī)制仍有待探索，深入研究 CreGN中GALT和腸道菌群的作用，有助于理解其發(fā)病機(jī)制，并為其防治提供新思路。