狼疮性肾炎发病机制研究进展

Advancements in the Pathogenesis of Lupus Nephritis

摘要: 系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)是一种全身性自身免疫性疾病，狼疮性肾炎(lupus nephritis, LN)是SLE最严重的脏器损害之一，也是SLE患者疾病进展或死亡的重要原因。大多数患者在诊断为SLE后会在5年内出现LN，而诊断为LN的患者中又有5%~20%会在10年内发展为终末期肾病(end stage kidney disease, ESKD)。因此，LN的早期诊断和干预对改善患者预后，提高患者生活质量至关重要。LN的发病机制给LN的早期诊治提供了重要的基础和前提。LN是典型的免疫复合物性肾炎。多种致病因素导致机体免疫耐受性被破坏，产生针对自身抗原的抗体，引起免疫复合物形成并在肾脏沉积，激活肾内免疫，造成肾脏损害。本文从遗传、环境、免疫等方面回顾并更新了LN的主要发病机制，以期为该疾病的防治提供新的策略。

Abstract: Systemic lupus erythematosus (SLE) is a systemic autoimmune disease characterized by the devel-opment of lupus nephritis (LN), which represents a severe form of organ damage and a significant contributor to disease progression and mortality in SLE patients. The majority of individuals diag-nosed with SLE will develop LN within five years, while 5%~20% of those with LN will progress to end-stage kidney disease (ESKD) within ten years. Therefore, early diagnosis and intervention for LN are crucial in improving patient prognosis and quality of life. Understanding the pathogenesis of LN serves as the foundation for its timely diagnosis and treatment. As immune complex nephritis, various pathogenic factors disrupt immune tolerance, leading to autoantibody production against self-antigens, formation and deposition of immune complexes in the kidneys, as well as activation of intrarenal immunity resulting in renal damage. This review aims to provide updated insights into the hereditary, environmental, and immunological aspects underlying LN pathogenesis, offering novel strategies for its prevention and management.

1. 引言

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)是一种慢性系统性自身免疫性疾病，全身多器官组织受累，包括心、脑、肺、皮肤、关节、肾脏等。其中肾脏损害最常见。由于各种致病因素的存在，使得机体免疫微环境异常，免疫耐受性被破坏，随后产生致病性自身抗体，与相应抗原结合，在原位或者循环中形成免疫复合物沉积于肾脏，激活肾内炎症，引起肾小球损伤，导致狼疮性肾炎(lupus nephritis, LN)的发生 [1] 。LN除了最典型的肾小球损害外，肾小管间质及肾血管等部位也受到波及 [2] 。LN可以按照免疫复合物的沉积部位和范围分为六型。近年来，LN的一些特殊类型，包括狼疮足细胞病，狼疮血栓性微血管病(thrombotic microangiopathy, TMA)，也得到越来越多的关注。临床上，很多SLE患者可能以LN为初始或者唯一的表现。近几十年来，随着医疗技术的进步以及人们重视程度的提高，SLE的死亡率有所下降，但与LN相关的发病率和死亡率仍然很高 [3] 。因此，LN的早期防治至关重要。LN的发病机制与SLE类似，目前尚未完全明确，普遍认为与遗传、环境、免疫等有关。最近一些新的研究更新和巩固了我们对LN发病机制的认识，为我们攻克该疾病提供了更多的可能性。本文将对最近的一些相关研究进行综述，重新审视LN发病机制，以期为LN的防治提供新思路。

2. 遗传因素参与LN发病机制

迄今为止，经全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)确认有100多个与SLE和LN相关的易感位点 [4] 。已有的研究表明与SLE高风险相关的基因主要包括，核酸物质清除异常、T、B淋巴细胞信号传导异常、干扰素信号通路异常等。最近的一些研究发现载脂蛋白L1 (apolipoprotein L1, APOL1)、鸟苷酸结合蛋白1 (Guanylate Binding Protein 1, GBP1)和CD36等基因也可能参与SLE和LN的发病机制。

研究表明，APOL1属于自噬相关基因，可参与SLE的发病，与SLE的严重肾损伤关系密切 [5] 。最近，Vajgel等 [6] 对222例健康对照者和201例非白种巴西LN患者的APOL1肾脏风险等位基因(renal risk alleles, RRA)进行基因分型，结果显示LN患者的APOL1 RRA与晚期慢性肾脏病(chronic kidney diseases, CKD)的风险增加相关，提示APOL1基因可能与LN的预后不良有关。

GBP1是LIU [7] 等在分析鉴定未成年SLE患者与健康对照之间的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)时发现的新枢纽基因，可参与先天性SLE发病。GBP1作为关键的干扰素刺激基因(Interferon-stimulated genes, ISGs)，可以在γ干扰素(interferon-γ, IFN-γ)的刺激下过度表达，参与SLE的早期发作。

另外，YANG等 [8] 利用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)筛选出了CD36作为LN发病机制的枢纽候选基因，并进一步证明了CD36的表达水平与LN患者的WHO分型有关。另一项研究表明，CD36可在LN患者和肾脏功能不全的MRL/lpr小鼠的足细胞中上调，参与LN足细胞损伤 [9] 。

3. 环境因素参与LN发病机制

在临床上，即使是同卵双胞胎，其表现可能也不一致 [10] ，这表明单独的遗传因素不能解释SLE和LN的发生。环境因素也在其中占据重要地位。诱发或加重SLE和LN的环境因素有很多，包括紫外线、性激素、药物、感染等。

紫外线是最广为人知的诱发因素。紫外线照射会引发角质形成细胞的凋亡和坏死，使抗原暴露增多，驱动自身免疫反应。在小鼠模型中，有研究表明，狼疮易感型小鼠(NZM2328)在暴露于紫外线2周后显示出I型IFN表达显著增加，T细胞数量和活化也增加 [11] ，机体免疫反应明显增强。另外，Skopelja-Gardner等 [12] 发现皮肤暴露于紫外线后除了刺激中性粒细胞迁移到皮肤，引起皮肤损伤外，还会驱使中性粒细胞以IL-17A依赖的方式迁移至肾脏，造成肾脏损害。

SLE的患病人群中，女性最多见，尤其是育龄期女性，约占90%。流行病学已经给雌激素与狼疮疾病之间的相关性提供了强有力的证据。且在先前的研究中，雌激素、睾酮或其他性激素在SLE和LN中的免疫调节作用也已经明确 [13] 。最近，Hill等 [14] 提出，在接受变性手术的跨性别女性中，接受雌激素治疗后可能导致SLE发病。另外，最近的一些小鼠实验也再次证明了性激素与SLE和LN的紧密关联。比如，Edwards等 [15] 的研究发现，与对照组相比，暴露于低剂量17α-乙炔雌二醇(17α-ethinyl estradiol, EE)的小鼠呈现出蛋白尿增加，肾小球免疫复合物沉积加剧等肾脏损伤表现。

另外，某些药物的长期服用也可能会导致患者的狼疮样病变。Arnaud及其同事使用WHO全球个案安全报告(individual case safety reports, ICSRs)数据库VigiBase来识别与药物诱导性狼疮(drug-induced lupus, DIL)相关的主要药物 [16] 。结果显示，共有118种疑似药物，其中42种以前未曾报道过。报道最多的药物包括英夫利昔单抗、阿达木单抗、依那西普、普鲁卡因胺和肼苯哒嗪。

感染也可参与SLE的发病机制，入侵微生物的RNA或DNA可以被多个核酸传感器识别，诱导Ⅰ型IFN产生，从而导致SLE发展或复发。比较常见的病毒感染，包括EB病毒(Epstein-Barr virus, EBV)、巨细胞病毒(cytomegalovirus, CMV)、细小病毒B19 (Parvovirus B19, PVB19)等 [17] 。最近，Singh等 [18] 通过动物实验证明，EB病毒核抗原1 (Epstein Barr virus nuclear antigen 1, EBNA-1)可以引发与dsDNA发生交叉反应的抗体产生，这些抗体可以沉积在肾脏中，并引起肾脏损伤。在另一项研究中，Mok等 [19] 报告了两名没有已知自身免疫性疾病的患者，在轻度SARS-CoV-2感染后不久患上了狼疮性肾炎。这些数据可在一定程度上说明感染与LN的关系，但仍需要更多的数据来证实。

4. 免疫因素参与LN发病机制

4.1. Toll样受体(Toll-Like Receptors, TLRs)和干扰素(Interferon, IFN)

TLRs的异常激活可能导致过度的炎症反应，在自身免疫性疾病中可能起到关键作用。TLR7和TLR9作为细胞内受体，与SLE的关系最密切，在浆细胞样树突状细胞(Plasmacytoid dendritic cell, pDC)和B淋巴细胞上高度表达 [20] 。各种原因导致机体产生的免疫复合物可以通过内吞作用进入pDC，激活内体中TLR7和TLR9，诱导pDC产生大量IFN-α，参与全身免疫反应的调节。肾脏内的巨噬细胞和树突状细胞中的TLRs也可被免疫复合物激活，通过产生大量细胞因子和I型IFN直接参与肾内炎症。Wolf等 [21] 发现TLR7可以加速小鼠肾脏免疫浸润和免疫复合物沉积，包括易患狼疮小鼠(NZM2328)和缺乏功能性I型IFN受体小鼠(INZM)，这表明当TLR7的刺激足够强大时，可以在不依赖I型IFN的情况下促进LN的发展，这不同于TLRs通过刺激细胞产生IFN发挥作用的传统路径，说明了TLRs可能在LN中具有独立作用。除了细胞内受体，最近的一些研究表明质膜受体可能也参与SLE和LN的发病。有研究表明，TLR2通过与其配体高迁移率族蛋白b1 (High-mobility group box 1, HMGB1)结合激活MyD88/NF-κB通路来调节LN中的肾小球系膜基质沉积，而敲除TLR2/HMGB1可以有效改善LN肾脏病理表现 [22] 。另外，Yavuz等人 [23] 报告了一例携带罕见TLR1变异的LN患者，认为在足细胞表面组成型表达的TLR1可能通过损伤足细胞导致LN的发生或进展。

I型IFNs，主要是IFN-α，通过与异二聚体I型IFN受体(heterodimeric type I IFN receptor, IFNAR)结合，激活JAK/STAT和PI3K/AKT通路，调节I型IFN刺激基因(IFN-stimulated genes, ISGs)的转录，进而参与多种免疫细胞的调节活动。比如，I型IFN可以有效增强树突状细胞的抗原提呈能力，以及自然杀伤细胞和巨噬细胞对入侵微生物的效应能力。另外，I型IFN还可以促进T、B淋巴细胞的增殖和分化，增强适应性免疫反应，促使更多自身抗体产生，对肾脏组织造成损害。IFN-α在SLE和LN中的作用已得到广泛的认可。但其他类型的IFN与SLE和LN的关系尚不明确。Alduraibi等人 [24] 研究了B细胞中的IFN-β与SLE和LN的关系。结果表明，SLE患者B细胞中的IFN-β明显升高，且与严重的LN病史以及肾小球基底膜免疫复合物的沉积等显著相关。另外，有研究表明，III型IFN (IFN-λ)可能也参与SLE和LN的发病。Aschman等 [25] 发现，在Pristane诱导的小鼠模型中，IFN-λ受体1 (IFN-λ receptor 1, IFNLR1)缺陷的小鼠在SLE发展的早期阶段比野生型小鼠表现出更高的存活率和更低的抗dsDNA抗体滴度。另一项研究中，Goel等 [26] 通过TLR7诱导的狼疮模型证明IFNLR1缺陷可显着降低肾脏中的免疫细胞激活和相关器官损伤，并利用单细胞RNA测序进一步证实IFN-λ可以激活系膜细胞，通过产生CXCL9等趋化因子，诱导免疫细胞募集并促进组织炎症。

4.2. 补体系统

在大多数SLE和LN患者中，均有血清补体降低，而肾脏补体沉积的表现。补体系统在SLE和LN的发病机制中起双重作用。补体成分的缺乏会导致SLE的发病增加，而补体成分的过度激活又会加重LN的肾脏损害。先前的研究表明，编码C1q和C4基因的缺失可能导致SLE和LN的发生 [27] 。C1q和C4是经典补体途径的组成成分，在清除免疫复合物，避免自身免疫性疾病的发生方面起重要作用。免疫复合物清除障碍会导致沉积于肾脏的免疫复合物增多，激活补体系统后，造成LN肾脏损害。经典补体途径由C1复合物激活，其组成成分C1q与其他几种补体或免疫球蛋白一起沉积于肾脏后，可造成肾脏“满堂亮”现象，是LN独有的特征。Radanova等 [28] 评估了针对C1复合物几种成分以及C1抑制剂(C1 Inhibitor, C1-Inh)产生的抗体——抗C1q，抗Cr，抗Cs和抗C1-Inh与LN患者疾病活动性以及严重程度的关系。结果表明，高水平的抗C1q抗体与肾脏组织学病变以及组织学活动指数显著相关。但其他几种抗体却没有这种相关性。这与之前抗C1q抗体会干扰游离C1q分子清除凋亡细胞的能力，因此与LN紧密相关的结论一致，再次确认了C1q在LN发病中的重要地位。另外，一种新近引入的病理学疾病——C3肾病也受到广泛的关注，该病的荧光表现为C3沉积阳性，而C1q、C4以及免疫球蛋白沉积阴性或弱阳性。最近，Rossi等人 [29] 的研究结果显示，持续性孤立性C3低补体血症(persistent isolated C3 hypocomplementemia, PI-LowC3)与增殖性LN中死亡或终末期肾病(end stage kidney disease, ESKD)风险增加相关，并认为针对PI-LowC3的阻断可以为这些高危LN患者提供一定治疗依据。除了经典补体途径，旁路途径也参与SLE和LN的发病。旁路途径依赖于补体因子B (complement factor B, CFB)的激活，该途径激活后可以加重MRL/lpr小鼠狼疮肾损伤。Chen等 [30] 用CFB抑制剂LNP023治疗MRL/lpr小鼠，结果显示治疗组的狼疮样体征和肾脏病理损害均减轻，说明抑制旁路途径的激活可有效改善LN。

4.3. 中性粒细胞

近年来，中性粒细胞在SLE和LN中的作用越来越重要。中性粒细胞是天然的免疫吞噬细胞，构成机体免疫防御的第一道防线。但是，中性粒细胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps, NETs)形成过多，或者低密度粒细胞(low-density granulocytes, LDG)的存在都会引发机体自身免疫反应。NETosis是中性粒细胞不同于细胞凋亡和细胞坏死的一种新的死亡方式。在此过程中，NETs被释放。NETs是活化后的中性粒细胞将解聚的核染色质和相关蛋白等释放至胞外而形成的网状结构，可以包裹并杀灭入侵的病原体，形成中性粒细胞继吞噬作用之后的另一种杀菌机制 [31] 。NETs是一把双刃剑，正常情况下可以保护机体免受病原体侵害，但是当NETs形成过多或被脱氧核糖核酸酶(deoxyribonuclease, DNase)降解受损时，从NETs中挤出的大量核物质可作为核抗原的主要来源，驱动SLE和LN等自身免疫性疾病的发生 [31] 。Bruschi等人 [32] 对216名SLE患者和105名LN患者的血清NETs水平以及DNase的活性进行检测。结果表明，SLE和LN患者血清中的NETs水平显著升高且与抗dsDNA抗体、补体C3、C4以及蛋白尿水平相关。另外，具有高水平NETs的SLE (不伴LN)患者DNase活性正常，而LN患者DNase活性降低，这表明低DNase活性可能是LN的独有特征，LN患者的NETs增多更可能是DNase活性降低的缘故。中性粒细胞的另一种致病形式是LDG，是一种异常的中性粒细胞亚群，在SLE患者的循环中增加，与许多疾病表现相关，例如肾脏损伤 [33] 。LDG合成和释放NETs的能力增强。最近，已鉴定出SLE LDG的2个亚群，包含未成熟的和中等成熟的中性粒细胞。其中中等成熟的LDG具有多种致病特征，包括NETs形成、核酸释放和诱导内皮功能障碍等，与SLE的器官损伤具有显著的关联 [34] 。另有研究表明，与其他免疫细胞相比，SLE患者的中性粒细胞和LDG表现出最高的ISG活性，而且在SLE患者的PBMC和肾脏中都表达的31种常见ISG在中性粒细胞和LDG中也最活跃 [35] 。这说明，可以通过尽早靶向LDG以防止IFN反应的过度激活。

4.4. PD-1/PD-L1

T、B细胞异常激活一直被认为是SLE和LN发病的核心环节。过度激活的B细胞是产生大量致病性自身抗体的元凶，而这一过程离不开T细胞的帮助。活化T细胞上表达的CD40配体(CD40 Ligand, CD40L)可以与B细胞表面的CD40结合，成为B细胞活化的第二信号，促使B细胞进一步活化。活化后的T细胞还分泌大量细胞因子，诱导B细胞增殖分化为浆细胞，产生自身抗体，参与自身免疫反应。

T、B细胞过度激活与诱导型共刺激信号的增强密不可分。而T细胞上的负性共刺激信号则是避免T、B细胞过度活化的关键，例如，程序性死亡蛋白1 (programmed death 1, PD-1)。PD-1主要表达于活化T细胞表面。研究表明，PD-1和其配体PD-L1结合后，可以通过靶向抑制PI3K/Akt和Ras/MEK/ERK信号通路以及调节代谢重编程来影响T细胞的分化和功能 [36] ，进而间接抑制B细胞的分化和自身抗体的产生，避免T、B细胞过度激活，有效维持外周免疫耐受并促进炎症消退，在LN的发病中起到抑制性作用。近年来，在肿瘤的免疫治疗中，阻断PD-1/PD-L1通路引起的免疫相关不良事件也提示该通路确实在维持机体免疫耐受，避免SLE和LN等自身免疫性疾病发生方面起着不可或缺的作用。另有研究表明PD-1+细胞浸润会促进自身免疫性疾病的发展，而消除PD-1+细胞或可为自身免疫性疾病的治疗提供新思路。最近Zhai等 [37] 利用动物模型设计并产生了第一个专门清除PD-1+细胞的耗竭抗体，旨在将来为癌症或者自身免疫性疾病提供一种潜在的治疗手段。

除了表达于细胞膜表面的PD-1和PD-L1，循环中的可溶性PD-1 (soluble PD-1, sPD-1)和可溶性PD-L1 (soluble PD-L1, sPD-L1)也受到了越来越多地关注。据报道，sPD-L1可由基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)从细胞表面切割下来，并且还保留着PD-L1原有的抑制功能 [38] 。但sPD-1可能相反。有文献报道，SLE患者血清中sPD-1水平显著升高，且与疾病的严重程度成正相关，也可能预示着不良的预后 [39] [40] 。其机制可能是细胞膜表面的PD-L1优先与循环中的sPD-1结合并被封闭，导致与T细胞上PD-1结合的PD-L1减少，PD-1/PD-L1通路的抑制功能被削弱，甚至阻断。这表明sPD-1在SLE中可能起着促进免疫及炎症反应的作用，类似于PD-1或PD-L1的拮抗剂。但sPD-1在LN中的研究非常有限，其中涉及的可能机制有待进一步发掘。

5. 总结和展望

LN至今仍无法完全治愈，这是亟待攻克的难题。SLE是典型的自身免疫性疾病，LN是SLE严重的脏器损害，它们的发病与多种致病因素相关，包括遗传易感性、环境暴露、TLRs的触发、I型IFN等细胞因子的产生、T、B细胞异常激活以及NETs的形成增加等。这些致病因素可以诱导核酸抗原暴露以及自身抗体产生，导致肾脏内抗原抗体复合物形成增加，通过激活多条补体途径，造成肾小球不同程度的损害，最终呈现出不同的病理表现。另外，阻断表达于T细胞上的PD-1和其配体PD-L1的结合，也可以促使机体免疫反应过度增强，促进SLE和LN的发生。而sPD-1可能也参与SLE和LN的发生过程。针对以上任一环节的靶向拮抗都可能起到预防或者治疗SLE和LN的效果。期待未来更多的研究给我们提供更多的LN防治思路。

NOTES

^*通讯作者。