補體凝集素與呼吸系統(tǒng)疾病

王世雄 聶浩 張昊川 黃河 （.安徽醫(yī)科大學(xué)深圳二院臨床學(xué)院，深圳市第二人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，深圳 58035；.長江大學(xué)醫(yī)學(xué)部，荊州 43403）

補體凝集素途徑最早由日本MATSUSHITA等［1］學(xué)者提出，ficolin與MBL同為補體凝集素途徑的一類起始物，兩者具有相似結(jié)構(gòu)與功能，但參與起始過程略有不同，ficolin激活補體途徑不需要Ca2+的參與，而MBL作為起始物需要Ca2+的活化才能激活補體凝集素途徑，ficolin與MBL同作為凝集素途徑中的一員，都可直接識別病原的某些糖類結(jié)構(gòu)后，與MBL相關(guān)絲氨酸蛋白酶（MBL-associated serine protease，MASPs）結(jié)合并形成復(fù)合物，通過凝集素途徑觸發(fā)補體活化，從而介導(dǎo)一系列免疫反應(yīng)，包括調(diào)理吞噬作用和細(xì)胞因子產(chǎn)生；另一方面可直接殺滅微生物，最終達(dá)到保護機體的作用。而呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展與免疫、感染密切相關(guān)。近年來，越來越多的證據(jù)表明ficolin/MBL不但與呼吸系統(tǒng)感染疾病有關(guān)，而且與肺纖維化及其他相關(guān)疾病也呈顯著相關(guān)性［2-4］。

1 ficolin/MBL的結(jié)構(gòu)和種類

ficolin與MBL蛋白分子結(jié)構(gòu)相似，兩者含有共同結(jié)構(gòu)區(qū)域為膠原樣區(qū)。ficolin特有的纖維蛋白原樣區(qū)作為識別病原的結(jié)構(gòu)，而MBL的識別區(qū)域為C型蛋白樣區(qū)。在補體凝集素激活途徑中，ficolin/MBL蛋白通過纖維蛋白原樣區(qū)或C型蛋白樣區(qū)識別細(xì)菌、真菌等病原微生物的病原相關(guān)分子模式配體（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），并通過膠原樣區(qū)結(jié)合MASPs蛋白，激活補體發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。MBL根據(jù)基因編碼不同，分為多種類型，在人和動物之間的類型基本相同，而ficolin在人和動物之間的種類略有不同，目前發(fā)現(xiàn)人類的ficolin有3大類，為M-ficolin（ficolin-1或FCN1）、L-ficolin（FCN2）以及H-ficolin（FCN3），在小鼠中主要為ficolin-A（類似于人L-ficolin）和ficolin-B（FCN-B）。由于ficolin發(fā)現(xiàn)較晚，目前對其研究機制尚不明確。因此，以下主要介紹ficolin的種類。

M-ficolin主要存在于中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞胞質(zhì)的分泌顆粒中，在血清中很難檢測到，這提示Mficolin并非血清型蛋白，而是一種細(xì)胞分泌蛋白。然而，目前對其分子結(jié)構(gòu)及具體機制尚處于初步探索階段，缺少實驗數(shù)據(jù)支持。因此對M-ficolin的研究有待進一步探討。

L-ficolin/P35和H-ficolin主要存在于血清中，在肝臟中表達(dá)，目前研究的焦點主要在于L-ficolin。在人體內(nèi)，L-ficolin可與3種類型的MASPs結(jié)合即MASP-1、MASP-2和MASP-3，啟動補體凝集素途徑，發(fā)生免疫學(xué)反應(yīng)，從而保護機體［5］；此外，有動物實驗證實L-ficolin可通過增強中性粒細(xì)胞對鼠傷寒桿菌的攝取，從而可能增強小鼠抵感染的能力［6］。Lficolin主要作用機制是通過與MASPs結(jié)合啟動補體凝集素途徑或者直接介導(dǎo)細(xì)胞的調(diào)理吞噬作用。

H-ficolin主要由支氣管上皮細(xì)胞及Ⅱ型肺泡細(xì)胞等合成并分泌到支氣管和肺泡間，神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中也可產(chǎn)生少量H-ficolin。H-ficolin具有耐細(xì)菌膠原酶的作用，參與維持組織穩(wěn)態(tài)和介導(dǎo)凋亡細(xì)胞的清除。此外，H-ficolin可抑制人單核細(xì)胞中病毒復(fù)制，并誘導(dǎo)產(chǎn)生相關(guān)細(xì)胞因子，間接殺滅病毒［7］。

2 ficolin/MBL與慢性氣道炎癥性疾病

慢性氣道炎癥性疾病是主要由炎癥細(xì)胞、各種細(xì)胞因子等參與的一大類呼吸系統(tǒng)疾病統(tǒng)稱，常伴有慢性感染，以COPD、支氣管擴張、哮喘等為代表。

2.1 ficolin/MBL與慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD） COPD是一種可預(yù)防和治療的疾病，其特征是持續(xù)呼吸道癥狀和氣流受限。當(dāng)前的流行病學(xué)調(diào)查顯示全球COPD患者約3億，已成為全球第三大死亡原因［8］。HODGE等［9］進行了一項臨床研究顯示COPD組與非COPD組相比，COPD受試者氣道中功能性MBL含量顯著降低，COPD合并吸煙者相比COPD不吸煙的患者，MBL則降低更顯著且氣道中的巨噬細(xì)胞數(shù)量與MBL呈正相關(guān)。另外，有研究表明攜帶MBL基因變異的COPD患者呼吸道感染更重，且有更多的住院次數(shù)［10］。此外，亦有基礎(chǔ)實驗顯示LPS誘導(dǎo)肺損傷的模型中，F(xiàn)icolin-A缺乏組小鼠肺部炎癥更重，生存率低，同時在此實驗中也揭示了補充ficolin的小鼠能夠更好預(yù)防LPS誘導(dǎo)的肺損傷［11］。另一項動物治療性實驗中亦顯示MBL霧化給藥可使小鼠體內(nèi)肺泡巨噬細(xì)胞的胞吞能力顯著恢復(fù)，并減輕氣道炎癥［12］。這些發(fā)現(xiàn)有力地支持了ficolin/MBL可作為COPD及吸煙者的一種新型治療方案，主要針對巨噬細(xì)胞的靶向療法。

2.2 ficolin/MBL與支氣管擴張癥 支氣管擴張癥（簡稱支擴）是常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，隨著高分辨率CT（High reso-lution CT，HRCT）的普及，其患病人數(shù)逐年上升，在某些地區(qū)甚至有超過COPD的趨勢。臨床上此類患者常有反復(fù)咳嗽、咳痰及感染，目前關(guān)于該病因的主要觀點為感染和免疫功能缺陷或異常，但未有明確定論。國外學(xué)者的一項臨床研究顯示支擴患者血清中L-ficolin缺乏的頻率明顯高于對照組，且缺乏程度更高，但兩者之間的MBL水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義［13］；肺炎患者與對照組相比，MBL功能不全在肺炎患者中更常見，但L-ficolin平均水平明顯高于對照組。因此推測，兩者結(jié)果不同，可能由于高水平的L-ficolin在肺炎患者中起急性期炎癥反應(yīng)物的作用；而在支擴患者中，導(dǎo)致L-ficolin水平降低的機制和過程暫不明確，需進一步探討。此外，丹麥學(xué)者發(fā)現(xiàn)MBL基因缺失的囊性纖維化支擴患者肺功能損傷更嚴(yán)重，生存率更低［14］。同時也有研究證實MBL低表達(dá)或基因缺失的非囊性纖維化支擴患者，細(xì)菌定植率更高，支氣管擴張程度更高，預(yù)后更差等，這與囊性纖維化支擴的結(jié)果基本一致［15-16］。上述研究高度提示L-ficolin/MBL缺乏很可能是影響支擴的易感因素，亦是支擴預(yù)后的一種預(yù)測因素。同時，間接表明支擴的發(fā)生、發(fā)展可能跟自身免疫相關(guān)。因此，在發(fā)生支擴前測定血補體凝集素的水平，將支擴、ficolin/MBL和免疫之間的關(guān)系研究更有臨床價值。

2.3 ficolin/MBL與支氣管哮喘 支氣管哮喘是一種異質(zhì)性、多因素的慢性炎癥性呼吸道疾病，主要表現(xiàn)為氣道炎癥和氣道高反應(yīng)。哮喘發(fā)生機制中最主要的免疫因素是嗜酸性粒細(xì)胞和免疫球蛋白E（IgE），而凝集素補體途徑產(chǎn)生的C3a可以激活嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等，使得支氣管平滑肌收縮，C5a與哮喘氣道高反應(yīng)的發(fā)展有直接聯(lián)系，從而在哮喘的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用［17］。早期研究提示僅在反復(fù)呼吸道感染的情況下，L-ficolin不足與哮喘或過敏性鼻炎呈顯著相關(guān)性［18］。最近的文獻(xiàn)僅表明兒童中高血清MBL水平與過敏或哮喘有關(guān)，且具體機制未有定論［19］。雖ficolin和MBL的功能和結(jié)構(gòu)類似，這些結(jié)果的差異提示ficolin和MBL在參與炎癥相關(guān)機制中可能有所不同，同時要考慮哮喘的異質(zhì)性，且ficolin/MBL在哮喘中研究鮮有報道，缺乏大數(shù)據(jù)支持。因此，ficolin/MBL與哮喘的研究有待進一步探索。

3 ficolin/MBL與呼吸系統(tǒng)感染性疾病

感染在呼吸系統(tǒng)中最常見的，它可單獨存在，同時其他呼吸系疾病也多伴有感染。主要包括病毒、細(xì)菌和一些特殊感染病原。

3.1 ficolin/MBL與病毒性肺炎 病毒感染在生活中最為常見，往往為上呼吸道感染，在人體免疫力下降明顯或病毒毒力較強的情況下，才可能發(fā)展為下呼吸道感染（肺炎）。我國學(xué)者在A型H1N1流感病毒感染的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)pcDNA-L-ficolin質(zhì)粒注射的小鼠肺組織下降較輕，肺組織中病毒基因表達(dá)較低，IFN-γ、IL-4等炎癥因子表達(dá)水平高［20］。與此同時，VERMA等［21］同時進行了臨床和基礎(chǔ)實驗，結(jié)果提示患流感的人血清和肺泡灌洗液中H-ficolin指標(biāo)明顯升高，且在體外研究中初步表明H-ficolin具有抗A型流感的抗病毒活性。這些數(shù)據(jù)均提示ficolin在抵御A型H1N1流感病毒中有一定保護作用。此外，最近由于新型冠狀病毒感染（COVID-19）的全球蔓延，導(dǎo)致呼吸道感染造成的死亡人數(shù)高于預(yù)期數(shù)倍。多項文獻(xiàn)對其機制研究發(fā)現(xiàn)，COVID-19與SARS病毒相似，病毒表面突觸蛋白通過與人體血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）受體結(jié)合相互作用后進入氣道，由于ACE2受體在氣道上皮細(xì)胞中表達(dá)［22-23］。因此，COVID-19病毒與ACE受體結(jié)合后在氣道定植或持續(xù)慢性感染，致使呼吸系統(tǒng)進一步破壞，其病理表現(xiàn)為彌漫性增殖性肺泡損傷，2型肺泡細(xì)胞增生、肺泡水腫、淋巴細(xì)胞浸潤以及肺泡內(nèi)嗜中性白細(xì)胞少量募集等［24］。國外研究發(fā)現(xiàn)COVID-19組較其他病毒組，其血清MBL水平顯著增高，同時觀察到MBL、FCN3在肺部組織中均有不同程度表達(dá)，且MBL表達(dá)更高［25］。以上結(jié)果表明ficolin/MBL可能通過某種途徑，激活補體，同時可能起著拮抗ACE2受體的作用。同時有文獻(xiàn)報道提示COVID-19患者免疫血栓形成風(fēng)險更大，血管損害嚴(yán)重，其具體病理生理過程尚不清楚［26］。不過，大量補體激活后可增加C3a和C5a的產(chǎn)生，經(jīng)過一系列反應(yīng)可引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴和促進血管通透性［27］，因此猜測這可能是COVID-19患者免疫血栓事件風(fēng)險增加的原因，但目前未有足夠的基礎(chǔ)研究及循證醫(yī)學(xué)支持，需要進一步研究，尚不能定論。

3.2 ficolin/MBL與細(xì)菌性肺炎 鏈球菌肺炎在細(xì)菌性肺炎及社區(qū)獲得性肺炎中都是較常見的。荷蘭的一項研究中，發(fā)現(xiàn)FCN-A在小鼠抵抗肺炎鏈球菌感染時可起到保護作用，而MBL也可作為補體途徑激活的起始物，但這項研究中MBL不參與肺炎鏈球菌感染，似乎與FCN-A介導(dǎo)的凝集素途徑相互獨立［28］。以此推測，ficolin才是抵抗鏈球菌感染的潛在關(guān)鍵分子，對于不同細(xì)菌的感染，參與激活補體的凝集素可能不同，同時間接表明MBL在人類抵御肺炎鏈球菌感染方面可能是有限的。對社區(qū)獲得性肺炎的一項調(diào)查顯示，肺炎鏈球菌組與對照組間的ficolin-2相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，與其他病原組之間的MBL和ficolin比較差異也無統(tǒng)計學(xué)意義［29］。還有與其結(jié)果相反的調(diào)查，MBL-2基因缺陷的患者發(fā)生肺炎鏈球菌侵襲的風(fēng)險更大，并與肺炎鏈球菌易感性顯著相關(guān)［30］。因此，對于ficolin/MBL在抵抗肺炎鏈球菌之間到底有無保護機制？如何保護的？尤其是臨床上，這些都值得商榷，且迫切需要迫在眉睫解決。

3.3 ficolin/MBL與特殊感染性肺炎 真菌與結(jié)核分枝桿菌感染相關(guān)肺炎均屬于特殊病原引起的感染。在一項對慢性肺曲霉病的研究中發(fā)現(xiàn)，MBL缺乏與曲霉病的各種表現(xiàn)相關(guān)，且MBL基因的多態(tài)性決定了肺曲霉病患者肺部炎癥程度［31］。BIDULA等［32］在體外實驗中發(fā)現(xiàn)L-ficolin的調(diào)理作用一方面促進曲霉分生孢子的清除，另一方面誘導(dǎo)肺源性A549型肺泡細(xì)胞釋放IL-8，增強中性粒細(xì)胞的募集，間接殺滅煙曲霉；并同時進行了小樣本臨床數(shù)據(jù)（n=39）分析，結(jié)果顯示L-ficolin對于肺部移植后的真菌感染具有一定診斷價值。體外實驗的結(jié)果具有一定可靠性，如需引入至臨床，還需經(jīng)體內(nèi)實驗進一步證實。肺結(jié)核屬于特殊病原體感染，但在我國乃至世界的發(fā)病率居高不下，國外學(xué)者發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核患者中血清L-ficolin含量顯著降低［33］。與此同時，我國學(xué)者的研究表明MBL基因缺失或者表達(dá)異常與結(jié)核的易感性和復(fù)發(fā)相關(guān)，并在體內(nèi)實驗中表明ficolin可黏附并識別結(jié)核分枝桿菌表面的糖鏈，競爭性阻斷結(jié)核進入A549型氣道上皮細(xì)胞［34-35］。因此，ficolin/MBL可作為一種新型的改良免疫潛在藥物或者疫苗用于特殊感染的預(yù)防或治療。

4 展望

呼吸系統(tǒng)疾病的復(fù)雜性、難治愈性、易復(fù)發(fā)性給臨床治療帶來巨大挑戰(zhàn)，目前對于呼吸系統(tǒng)的主要方案為抗感染和控制癥狀對癥治療等，很難從根本上（即基因和自身免疫力方面）實現(xiàn)治愈。已有的文獻(xiàn)表明ficolin/MBL作為補體系統(tǒng)的激活起始物，從自身免疫方面出發(fā)，其在預(yù)防或抵抗感染中起關(guān)鍵作用，且ficolin/MBL的基因表達(dá)或種類的不同也跟呼吸系統(tǒng)多種疾病相關(guān)［12，20，31］。但結(jié)論仍可能存在爭議，譬如上述提及補體途徑激活過多或異常而產(chǎn)生的細(xì)胞因子風(fēng)暴會加劇組織損傷，促進炎癥發(fā)展。這種雙重作用意味著補體激活過程中也需要調(diào)節(jié)平衡性。只要ficolin/MBL在體內(nèi)、體外實驗及臨床試驗中確認(rèn)其機制和在疾病中的作用，那么在未來ficolin/MBL就可作為一種免疫潛在制劑來預(yù)防疾病的發(fā)生，甚至隨著醫(yī)學(xué)及科技的發(fā)展，可以利用重組ficolin/MBL來治療相關(guān)疾病。這為新藥的開發(fā)提供新思路，為呼吸系統(tǒng)其他疾病的防治引領(lǐng)新方向。