尿蛋白质组学在IgA肾病中的研究进展

章永，罗军，欧阳艳，曹婷婷

(1.三峡大学仁和医院肾内科，湖北宜昌443000；2.监利县人民医院肾内科，湖北荆州433300；3.三峡大学仁和医院儿科，湖北宜昌443000)

尿蛋白质组学在IgA肾病中的研究进展

章永1，2，罗军3，欧阳艳3，曹婷婷3

(1.三峡大学仁和医院肾内科，湖北宜昌443000；2.监利县人民医院肾内科，湖北荆州433300；3.三峡大学仁和医院儿科，湖北宜昌443000)

以往IgA肾病的临床诊断主要依赖于肾活检，而肾活检不仅费用高、有相对和绝对禁忌证，而且为有创操作，风险较高。近年来，随着蛋白质组学的出现，尤其是尿液蛋白质组学的发展，使得人们能够全面、动态地考察疾病发生过程中蛋白质种类及数量的改变，对IgA肾病的研究也有了长足的进步。本文就有关尿蛋白质组学在IgA肾病的相关研究进展进行综述。

尿蛋白质组学；IgA肾病；禁忌证

IgA肾病(IgA nephropathy，IgAN)是我国乃至世界范围内最常见的一种原发性肾小球疾病，其预后欠佳[1]，20%～50%的IgA肾病患者都会在20年内进展至终末期肾脏疾病(end-stage renal disease，ESRD)[2]。以往IgA肾病通常都是依靠肾活检来确诊，而肾活检不仅费用高、有相对和绝对禁忌证，而且为有创操作，风险较高。如何采用非侵入性的生物标记物来研究IgA肾病，是相关领域的科研工作者们需要攻克的难题，尿蛋白质组学的出现及发展对该项研究的突破提供了重要的理论基础和新思路，我们将就此进行综述。

1 蛋白质组学

随着人类科学技术的不断发展，对人类疾病的研究已不仅仅局限于传统医学，逐渐发展出多种组学技术，包括功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学和脂类组学等[3]，这其中的代谢组学和脂类组学都是在前二者的研究基础上发展起来的新型学科，尚存在很多未知领域，而专注于多肽和蛋白质的蛋白质组学，较其他学科显现出越来越多的优势。研究发现，传统功能基因组学只是以静止的细胞为研究对象，而蛋白质组学研究的对象是真正有执行功能的蛋白质，这些蛋白质的功能需要经过众多复杂的过程才能形成，比如复制、重排、转录及翻译等，也就是说蛋白质的复杂程度远甚于基因的表达。因此如何直接而全面的了解蛋白质这种生命的呈现者，将对理解疾病的发生发展过程起到至关重要的作用，蛋白质组学的出现对解决上述问题提供了重要的理论基础和新思路。

2 选择尿蛋白质组学作为IgA肾病研究方法的原因

尿液是人体的一种重要的生物标记物来源，当肾脏发生病变时，尿液中蛋白成分的变化会反映出肾损伤的一些信息[4]。然而，尿液中的成分较复杂，且大多数生物标记物往往是小分子蛋白甚至多肽，常规的检测方法比如蛋白电泳等均很难检测和鉴定，而先进的尿蛋白质组学技术则不会受此影响[5]。尿液之所以能成为蛋白质组学研究的理想来源，还有以下几点原因：(1)尿液为无创检查方法，患者易于接受；(2)尿液标本不需要过度处理就能分析；(3)尿液标本相对稳定，在适宜的条件下可以稳定保存相对较长时间；(4)成分不如血浆等其他体液复杂[6]。有鉴于此，在本综述中，我们采用尿蛋白质组学作为IgA肾病的研究方法。

3 尿蛋白质组学对IgA肾病的研究

3.1 IgA肾病IgA肾病(IgA nephropathy)由Berger和Hinglais[7]在1968年首次报道，又称为Berger病。Ig A肾病发病的四重打击模型由Suzuki等[8]于2011年首先提出，至今仍被普遍认可，新的临床和基础研究数据丰富了该发病机制模型。该理论模型包括4个阶段：①IgA1产生异常，导致体内Gd-IgA1升高；②引起自身免疫反应，激发识别Gd-Ig A1上Gal-NAc抗原上的抗体IgG和IgA产生；③升高的Gd-IgA1和抗糖基化抗体形成免疫复合物并沉积于系膜区；④激活补体途径，刺激系膜细胞，引起细胞因子、趋化因子和细胞外基质蛋白的分泌，最终导致炎症和纤维化的形成。但IgA肾病的产生并不是单一的异常IgA1类分子所造成的，还涉及遗传因素、免疫学因素、细胞因子机制[9]等等。想要搞清Ig A肾病的致病原因是一项庞杂的工程，但蛋白质组学的应用可能对此提供帮助。

3.2 尿蛋白质组学对IgA肾病发病机制的研究IgA肾病的发病机制是近年来尿蛋白质组学的研究热点：有研究者采用2D-PAGE(双向凝胶电泳)对IgA肾病患者尿液通过质谱分析法(Mass Spectrometry，MS)鉴定差异表达蛋白，经研究发现，IgA肾病患者endorepellin的LG3片段与正常对照相比显著下降，且LG3水平和肾小球滤过率呈负相关，而这一相关性并不存在于糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)、局灶节段肾小球硬化症(focal segmental glomerulosclerosis，FSGS)、活动性狼疮性肾炎(lupus nephritis，LN)、膜性肾病(membranous nephropathy，MN)中。另有研究发现，endorepellin的LG3片段是perlecan的裂解产物，类似血管抑素，具有抗血管生成作用，与肾小球纤维化形成有关，提示该片段与Ig A肾病的严重程度有关，并可能和IgA肾病的发病机制有关[10]。

Kojima等[11]利用蛋白质组学技术为促进Ig A肾病的病理生理学的理解而进行研究，并为此建立了“micro sieving”分离肾小球的方法。Kalantari等[12]对13个IgA肾病患者的尿液样本展开研究，在发现一系列相关蛋白之外，还对IgA肾病发生的机制展开讨论，认为细胞外基质(ECM)-受体相互作用的途径受损及补体激活途径的受损可能参与IgA肾病的疾病进展。

Shiva Samavat等[13]用液相色谱-串联质谱法(Liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/ MS)技术分析了13例IgA肾病患者及8例健康志愿者的中段尿样本，一共鉴定出493种特殊蛋白质，在通过多变量分析和额外的过滤处理后有46种蛋白质被认为很有可能成为IgA肾病的生物学标记物，其中有一些蛋白质有着显著性的表达差异，比如CD44抗原、载脂蛋白D、Vasorin蛋白等，这些蛋白质被认为与IgA肾病的炎性反应机制和补体系统通路相关。尽管尿蛋白质组学对IgA肾病发病机制的研究获得了一些进展，但迄今为止仍未取得突破性的成果，相关研究仍在继续。

3.3 对IgA肾病诊断及鉴别诊断的研究在尿蛋白质组学的肾脏疾病研究领域，如何通过尿中的生物标记物对IgA肾病及其他各种肾脏疾病进行识别正在成为最有价值和富有成效的领域之一。Haubitz等[14]的研究发现，一组基于质谱图谱的28肽蛋白质可将IgA肾病和膜性肾病区别开来，而这种方法有着77%的敏感性和100%的特异性。在另外一项研究中发现[15]，通过CE-MS技术分析尿蛋白多肽图谱，还可以分辨出IgAN、DN及FSGS，同样敏感性和特异性均较高；值得注意的是，目前的研究对这些分析出来的蛋白质分子中的一些多肽的组成还不是十分确定，这些蛋白质的具体成分还在进一步研究中。毛细管电泳-质谱(CE-MS)法分析IgA肾病患者的尿蛋白质能够将其一些相关肾病中鉴别出来，但上述研究结果尚缺乏足够数量的病例加以验证，如果上述结论得以证实，那么CE-MS技术也将为早期肾脏损伤的检查提供一种新的手段。Yokota等[16]的一项研究中发现，在IgA肾病患者的尿液中大多数蛋白表达都会增加，只有α1微球蛋白(α1-microglobulin,MG)例外；他们用ELISA法也证实了这个结论；据此推论，α1-MG在IgA肾病中的可能致病机理：血清中异常的α1-MG与IgA结合后形成免疫复合物沉积在肾小球系膜区，引起了IgA肾病；α1-MG的这种特征性变化，也可使其成为IgA肾病的生物标志物，相关的研究还在进一步进行中。

此后，2006年Park等[17]也分析比较了IgA肾病患者和正常人的尿液蛋白质组，建立了IgA肾病尿蛋白组学图谱，并找到了200多种在IgA肾病中差异表达的蛋白质点，其共同代表着59种不同蛋白质，这些蛋白质包括胰岛素样受体、转铁蛋白前体和激肽原前体等，它们被认为与IgA肾病有关。

此外，Sui等[18]用MALDI-TOF MS分析了17例系膜增生性肾炎(non-IgAMsPGN，MsPGN)、12例微小病变(minimal change disease，MCD)、10例局灶节段肾小球硬化症(focal segmental glomerulosclerosis，FSGS)和10例膜性肾病(membranous nephropathy，MN)患者的尿蛋白质组样本，并与10例健康对照相比较，发现根据质谱峰型的不同，能区分不同类型的肾小球肾炎和正常对照。另外一项尿蛋白质组学的研究也采用MALDI-TOF MS的方法分析了IgA肾病和正常对照者的尿液，发现尿调节素(uromodulin，UMOD)和α1抗胰蛋白酶(alpha1-antitrypsin，α1AT)的肽段在IgA肾病患者组和正常对照组之间存在显著差异，IgA肾病患者存在尿UMOD肽段的丰度降低而A1AT肽段的丰度升高，提示它有助于诊断IgA肾病[19]。

这些个别研究将给IgA肾病的诊断及鉴别诊断提供了新的思路，但大部分研究还存在样本量偏少的问题，且部分患者可能在出现临床症状之后(如肾病综合征)、肾穿刺之前就已经给予部分与肾脏病相关的药物治疗，如抗凝血类、激素类、促纤溶类药物等，这些都会不同程度影响研究结果，以上的这些问题，都将在今后的研究中加以解决。

3.4 对IgA肾病的治疗的研究尿蛋白质组学如何评估IgA肾病的疗效，是近年来的研究热门。IgA肾病出现大量蛋白尿后，常用血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin converting enzyme inhibitors，ACEI)类药物治疗，但由于患者之间的个体差异，导致对治疗反应不尽相同，因而很难预测ACEI治疗IgA肾病的疗效。为此，Rocchetti等[20]分析了接受ACEI治疗前后IgA肾病患者的尿液标本后发现，激肽原(kininogen)、甲状腺转运蛋白(transthyretin)和人类间α胰蛋白酶H4重链(inter-alpha-trypsin-inhibitor heavy chain 4)3种蛋白在ACEI治疗前后含量存在较明显差异，提示上述3种蛋白可用于评估ACEI治疗IgA肾病的疗效。

虽然IgA肾病的治疗方法众多，但目前医学上普遍认为糖皮质激素对IgA肾病的治疗起到重要作用，它不仅可以影响扩张血管活性物质的产生，还能改善肾小球血管网的血流[21]。目前己有大量研究证实，运用糖皮质激素治疗后，可有效降低IgA肾病患者的蛋白尿，延缓疾病的进展，但应用激素会带来诸多副作用，比如血糖升高、增加患者溃疡的风险等，且如果长时间运用激素易产生耐药等问题。有实验通过尿蛋白质组学对比IgA肾病患者激素治疗前后尿液成分变化，发现部分IgA肾病潜在标志物分子有所减少，考虑于激素导致血管通透性降低。在肖姣等[22]的另一项研究中，将6例IgA肾病患者应用激素治疗前后和6例正常人的尿液蛋白质多肽序列图谱进行比较，在IgA肾病患者的尿液标本中，共检测出260种蛋白质点，其共同表达19种蛋白质；正常人对照组的尿液样品中，共鉴定出94种蛋白质点，其共同表达29种蛋白质，排除某些干扰因素后共鉴定出11种特殊蛋白，这些特殊蛋白质有可能会成为IgA肾病激素治疗后的新型生物标志物，但是这些蛋白质的敏感性还需要更大量的样本予以验证。

4 问题与展望

目前尿蛋白质组学对IgA肾病的研究仍处于继续探索阶段，仍然存在许多不足：比如IgA肾病的生物标记物仍缺乏特异性、目前还无法获得专家共识、尿液的制备也缺乏统一的标准，而制备方法的不同也可最终影响鉴定结果，另外现在的蛋白质技术分析方法难以提取某些含量低的蛋白。但随着尿蛋白质组学更深入的发展，相应的蛋白质分离分析技术手段不断的完善，这一研究领域将有着广阔的发展前景。

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Research progress of urinary proteomics in IgA nephropathy.

ZHANG Yong1,2,LUO Jun3,OUYANG Yan3,CAO Ting-ting3.
1.Department of Nephrology,Renhe Hospital of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei, CHINA;2.Department of Nephrology,Jianli People's Hospital,Jingzhou 433300,Hubei,CHINA;3.Department of Paediatrics,Renhe Hospital of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei,CHINA

In the past,the clinical diagnosis of IgA nephropathy mainly depends on renal biopsy.Renal biopsy is not only costly and has relative and absolute contraindication,but aslo invasive and has a relatively high risk.In recent years,with the advent of proteomics,especially the development of urinary proteomics,people can make a comprehensive and dynamic study of the changes in the types and quantities of proteins during the course of disease,and the study of IgA nephropathy has made great progress.In this paper,we will review the research progress of urinary proteomics in IgAnephropathy.

Urinary proteomics;IgAnephropathy;Contraindication

R692

A

1003—6350（2017）11—1819—03

2016-10-12)

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.11.033

湖北省教育厅自然科学研究计划（编号：D20131305）；三峡大学人才科研启动基金（编号：KJ2011B080）

罗军。E-mail：luojunne@163.com