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20160209乙型肝炎病毒相关性肾

徐茜茜,杨悦,李文歌.乙型肝炎病毒相关性肾炎发病机制的研究进展[J/CD].中华肾病研究电子杂志,,5(2):85-88.

乙型肝炎病毒相关性肾炎(HBV-GN)是指由乙型肝炎病毒感染后引起的肾小球肾炎,是我国常见的继发性肾小球肾炎之一,多发于儿童及中青年人,男性多见。HBV-GN的发病机制目前尚不清楚,可能与病毒、宿主及环境因素的相互作用有关。近年来,关于乙型肝炎病毒基因及其其他分子生物学方面的研究取得了一些重要进展,本文将对此进行综述,以期对HBV-GN诊断和治疗提供新的方向和理论依据。

乙型肝炎病毒相关性肾炎;发病机制;分子生物学

慢性乙型肝炎病毒(hepatitisBvirus,HBV)感染和肾小球疾病的关系由Combes等[1]在年首先报道。肾脏损伤是HBV感染最常见的肝外表现,通常表现为免疫复合物介导的肾小球疾病,如膜性肾病(membranousnephropathy,MN)、膜增生性肾小球肾炎(membranoproliferativeglomerulonephritis,MPGN)、局灶节段性肾小球硬化、微小病变肾病等,其中MN和MPGN是最常见的病理类型。

流行病学、临床和免疫学证据表明HBV感染和肾脏病的发展有因果关系[2],免疫复合物沉积介导的免疫损伤是被普遍认可的一种机制[3],遗传因素在其中也起到一定作用[4]。有证据表明,HBV抗原血症的持续存在和保护性抗体的产生有遗传倾向[4]。乙型肝炎病毒相关性肾炎(hepatitisBvirus-associatedglomerulonephritis,HBV-GN)的发病机制目前并不十分清楚,涉及病毒、宿主以及环境等相互作用,本文主要将其发病机制的最新进展进行综述。

一、免疫机制

(一)免疫复合物介导的炎性反应

HBV是一种DNA病毒,在病毒颗粒不同部位存在三种主要抗原:表面抗原(hepatitisBvirussurfaceantigen,HBsAg)、核心抗原(hepatitisBviruscoreantigen,HBcAg)和e抗原(hepatitisBviruseantigen,HBeAg)。作为最常见的HBV-GN病理类型,MN和MPGN具有不同的免疫机制。三种抗原在肾小球毛细血管壁或系膜区均有沉积[5],但只有分子量最小的HBeAg能够通过肾小球内皮细胞和基底膜,沉积于上皮细胞下,通过原位免疫复合物机制引起HBV-MN,而HBsAg和HBcAg则与相应的抗体形成循环免疫复合物沉积于系膜区和内皮细胞下,导致HBV-MPGN[5-6],这与Lai等[7]用F(ab′)2片段发现HBeAg是HBV-MN特殊抗原沉积物的结果相一致。此外,沉积于肾小管的HBV抗原还可以诱发炎细胞浸润,使肾小管向重塑化和纤维化方向发展。

(二)机体细胞免疫功能失衡

研究表明HBV-MN患者存在T细胞亚群失衡[8],CD4+T细胞减少,而CD8+T细胞增多,CD4+T细胞的减少会使特异性抗体产生不足,难以清除游离的HBV及其抗原成分,造成HBV在体内持续存在,不断地感染细胞。Lin等[9]的研究发现HBV-MN患者的血液循环中有低水平的HBeAg-HBeAb复合物,不伴肾脏损害的HBV携带者则无,提示HBV-MN患者可能存在某种细胞免疫缺陷,不能有效清除病毒。此外,HBV-GN患者细胞毒性T细胞活性降低,血清Th1分泌的白介素-2(IL-2)及干扰素-γ水平较低,但Th2分泌的IL-10较高,提示机体的细胞免疫受到抑制,HBV-GN患者对HBV的清除能力下降,进而导致肾脏病变的发生。

(三)自身免疫反应

HBV感染还可诱发自身免疫损伤,患者体内可出现多种自身抗体,如抗核抗体、抗肝细胞膜蛋白抗体、抗平滑肌抗体,抗DNA抗体等[10]。当肝细胞破坏时抗体释放入血,引起自身免疫损伤。狼疮性肾炎的肾组织中通常能找到HBV抗原,比例可达40%以上,其病理表现有时与HBV-GN十分相似[11],免疫荧光检查都可以出现“满堂亮”现象,提示二者在发病机制上可能有相似之处。

二、病毒因素

(一)乙型肝炎病毒直接感染肾脏

He等[12]研究了HBV-DNA在HBV-GN致病机制中的重要作用,他们用原位杂交技术检测了43例儿童HBV-GN患者肾组织中的HBV-DNA。其中41例患者(95.3%)肾组织中发现了HBV-DNA,它们主要分布在肾小球上皮细胞、系膜细胞及肾小管上皮细胞中,另外在肾间质组织中也有部分分布,与HBV抗原分布一致。HBV-DNA在血液循环中、肾脏组织上的表达越多,HBV-GN临床表现也越重,两者表现出显著相关性[13]。

(二)乙型肝炎病毒的变异

HBV存在很高的基因突变率,若变异发生在pre-S1区则不影响病毒的穿入,但可干扰宿主对病毒的清除。而pre-S2区突变也可使病毒逃避机体的清除导致HBV感染持续存在。“α”抗原决定簇的变异决定HBsAg的抗原性和免疫原性,该区域的突变可以导致HBV抗原性发生改变。Kim等[14]对HBV-GN患儿HBV变异的研究中发现pre-S1区的突变较pre-S2区频繁,“α”抗原决定簇的变异频率增高,提示这些突变可能与HBV-MN的发病有关。

(三)乙型肝炎病毒的基因型

HBV-GN与HBV基因型的关系研究较少。Kusakabe等[15]研究6例日本HBV-GN患者(5例MN,1例MPGN),对HBV全基因组测定发现HBV基因型中A型(HBV/A)占优势,与HBV-GN,尤其是HBV-MN的发病可能有较大关系。在我国,儿童HBV-GN患者以HBV/C最为常见,且该基因型与HBV/B相比可能预示疾病更加严重[16]。

三、遗传因素

临床工作中不难发现,并不是所有感染HBV的患者均有肾脏受累,许多学者从遗传因素角度对这一现象进行了探索。人类白细胞抗原(humanleukocyteantigen,HLA)是人类主要组织相容性复合体,其极端复杂的多态性和多基因性共同决定了HLA遗传背景的高度多样性。李少雅等[17]研究发现具有HLA-A3、A10基因者患HBV-GN的危险性大,而HLA-B13抗原强烈表达的HBV感染者不易发生肾损害。Bhimma等[18]为30例HBV-MN黑人儿童进行检查,通过与健康对照组进行对比,发现HBV-MN患儿DQBI*的基因频率显著高于对照组,该结果提示DQBI*可能是黑人儿童发展为HBV-MN的遗传易感基因。

Vaughan等[19]认为在高加索人,DQB1*可能与HBeAg清除率较低有关,继而导致HBeAg沉积于肾小球基底膜的上皮细胞下,发展为MN。Park等[20]在研究HLA-DRBI和DQBl基因的多态性时发现,HLA-DRB1*与MPGN有相关性,HLA-DRB1*与MN相关,此外DRBI*与DRBl*密切相关,与MPGN相关性也很大,可推断HBV-GN的发病具有遗传易感性。

四、分子生物学机制

(一)人黑素瘤缺乏因子2(absentinmelanoma2,AIM2)

AIM2是最近研究发现的胞质双链DNA传感器,它能够识别胞质内的双链DNA并被激活,形成免疫复合物,通过caspase-1途径,促进IL-1β前体的成熟及分泌,诱导固有免疫反应,在机体抵御病毒、细菌感染中起重要作用。

AIM2主要定位于肾小球系膜细胞、内皮细胞及肝细胞的胞质中,它可能通过HBV-DNA识别并激活,经上述途径导致HBV-GN的进展,其表达强度与HBV-DNA的复制水平有关。一项包含78例患者的临床对照研究中发现AIM2在HBV-GN病人中的表达(81.4%)远高于慢性肾炎的病人(4.0%),在HBV-GN患者中,HBV高复制组AIM2表达远高于低复制组,且AIM2的表达和年龄、性别、血清HBeAg情况、肾组织中HBV抗原的沉积类型以及HBV-GN的病理类型等均没有明显相关性,值得注意的是,AIM2的水平和半胱天冬蛋白酶1及IL-1β的表达呈正相关[21]。这些结果表明AIM2表达和HBV感染引起的炎症反应直接相关,并导致了HBV-GN的进展。

(二)Notch1信号通路

Notch1信号通路作为体内一条重要的信号通路,对多种细胞的生长发育起调控作用,在调节免疫应答和上皮间充质细胞转分化中起重要作用[22]。Notch1能够调节HBV病毒基因X区编码蛋白(hepatitisBvirusXprotein,HBx)诱导的人近端小管上皮细胞-上皮间充质细胞转分化,增加HBx诱导的免疫分子表达,加重细胞因子紊乱,这些均可能导致HBV-GN的进展。周益等[23]观察了Notch1受体在HBV-GN患者肾组织中的表达分布特点,发现Notch1受体主要分布在肾小管上皮细胞及间质区域,肾小球内也有少量表达。HBV-GN患者肾组织Notch1受体阳性积分显著高于原发性肾小球肾炎患者,Notch1受体分布与HBsAg一致,其强度与肾间质纤维化、肾小管萎缩、炎性细胞浸润等肾小管间质病变正相关,与患者肾功能负相关[23]。目前认为,Notch1受体异常表达加速HBV-GN肾脏病变的进展。

(三)Toll样受体4(Toll-likereceptor4,TLR4)

TLR4是天然免疫系统识别病原微生物的主要受体,在天然免疫反应中具有重要作用。TLR4主要沉积在HBV-GN患者的肾小管及间质中,与HBsAg在肾小管及间质分布基本一致[24]。HBV-GN患者TLR4阳性率及阳性积分均高于非HBV-GN组患者。TLR4表达随肾小管萎缩、炎性细胞浸润及间质纤维化程度加重而升高,与肾小球的病变程度无显著相关性。回归分析发现,TLR4表达随血压升高、肾小球滤过滤(GFR)下降、高敏C反应蛋白的增加及24h尿蛋白定量的增多而增加。目前认为,TLR4在HBV-GN肾组织中存在表达异常,可能是诱导HBV-GN肾脏病变进展的原因之一[25]。

(四)HBV病毒基因X区编码蛋白

HBx含4个部分重叠的开放读码框架,其中X区基因开放读码框架高度保守,HBVx基因由个核苷酸组成,编码HBx蛋白。HBx蛋白是一种HBV复制所必须的转录因子,具有广泛的反式激活作用,能激活转录因子、抑制DNA修复,大量研究证实其与肝细胞、肝癌细胞的增殖、凋亡关系密切[26-28]。此外,还有研究发现HBx对肾小球系膜细胞增殖、足细胞及肾小管上皮细胞的损伤及凋亡存在广泛影响[29-30]。

1.HBx与免疫耐受:HBV诱导机体形成免疫耐受是病毒长期感染的重要原因,也是HBV感染后导致HBV-GN的重要前提。HBx通过激活STAT3活性,抑制信号传导及转录激活因子(signaltransducersandactivatorsoftranscription1,STAT1)的活性,降低干扰素刺激基因(interferon-stimulatedgenes,ISG)的表达,抑制抗病毒蛋白表达,进而抑制和逃避肝细胞的内源性免疫监视[31]。HBx还可通过抑制线粒体外膜细胞色素C释放到细胞质,阻断自身细胞凋亡的膜受体通路Fas/FasL,导致对T淋巴细胞的免疫耐受;另外HBx还通过反式激活作用使受感染的肝细胞表达FasL并发生凋亡,从而使T淋巴细胞耗竭发生免疫耐受[32-33]。

2.HBx与肾小球足细胞损伤:如前所述,MN和MPGN是HBV-GN最常见的病理类型。张瑜等[34]的研究发现HBV-MN患儿肾小球足细胞绝对数目、足细胞相对密度均显著降低,足细胞绝对数目的减少与肾小球HBsAg的沉积强度和患儿蛋白尿水平相关。HBx在HBV-GN肾组织中分布于肾小管和肾小球足细胞[35],与HBV-DNA在肾组织内的分布区域相同[2],这进一步支持HBV直接感染肾脏,原位复制进而致病的观点。凋亡和增殖障碍是足细胞减少的主要原因。HBV-MN患儿肾小球内casepase-3定位于足细胞核区且明显高表达,外源性HBx表达可直接诱导足细胞凋亡[34]。此外HBx蛋白还可使细胞周期蛋白B1降解受阻,下调细胞周期蛋白A和上调细胞周期负调蛋白p21的表达,使细胞周期停滞于G2/M期,抑制足细胞增殖[36]。这些机制在HBV-MN患者肾小球足细胞缺失,肾脏病变进展中发挥重要作用。

3.HBx与肾小球系膜细胞损伤:促炎性介质在肾小球肾炎的发病机制中起重要作用[37-38],其中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-6与系膜细胞增生密切相关[39-40]。HBx通过增加系膜细胞TNF-α、IL-1β和IL-6表达,促进系膜细胞增殖[41]。HBx还能够激活转录因子STAT3,使IL-6mRNA的表达上调,转录因子STAT3与IL-6介导的细胞增殖、分化关系密切,进而促进系膜细胞增殖[42]。

此外,HBx还通过许多顺式作用元件如AP-1(activatorprotein-1)、AP-2、核因子-kB激活信号转导通路Ras/Raf/ERK,增加细胞因子表达,从另一方面促进系膜细胞增殖[[43]。HBV-GN病理常表现为不典型系膜细胞增生,这与HBx在HBV-GN系膜增殖性病变中起到的作用有关。

4.HBx与肾小管-间质损伤:HBx可能以肾小管上皮细胞为主要宿主细胞进行原位转录、复制,并与肾小管上皮细胞的损伤密切相关。有学者应用原位杂交的方法检测了HBV-GN肾组织中HBx存在和分布情况,结果发现HBx主要分布于肾小管上皮细胞的细胞质内,且肾小管上皮细胞内的阳性率明显高于肾小球[44],与应用HBV-DNA在HBV-GN肾组织内的检测结果一致。肾小管上皮细胞-间充质细胞转分化是受损肾脏产生肌成纤维细胞最终发生肾脏纤维化的关键环节,HBx可能改变了HK-2细胞周围微环境,促进了肾小管上皮细胞-间充质细胞转分化的发生[45]。HBx基因转染HK-2细胞后,可引起Notch1信号表达上调,由此引起细胞损伤及免疫微环境的紊乱,导致HBV-GN的病理进展[46]。小管上皮细胞经HBx转染后,促进CD4+T淋巴细胞增殖,诱导CD4+T淋巴细胞向Th1方向分化,Th1细胞在清除病毒蛋白HBx的同时也可能造成肾小管上皮细胞的损伤[47]。此外,HBx可以通过激活JAK2/STAT3通路,从而上调Bax/Bcl-2比值而诱导肾小管上皮细胞的凋亡[48]。

综上所述,HBV-GN是病毒、宿主和环境因素间相互作用的结果。慢性HBV感染本身并不足以发展为HBV-GN,只有当遗传和环境因素同时作用于易感个体,才会最终发展为HBV-GN。目前对HBV-GN发病机制的研究尚处于探讨阶段,近年来关于基因及分子生物学方面的研究为HBV-GN的发病机制提供了新的方向和理论依据,期待未来更多机制研究为临床HBV-GN治疗提供更多新靶点、新思路。

参考文献(略)

徐茜茜,杨悦,李文歌.乙型肝炎病毒相关性肾炎发病机制的研究进展[J/CD].中华肾病研究电子杂志,,5(2):85-88.

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长按







































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