长正五聚蛋白3与糖尿病肾病关系的研究进展

冉茂霞，欧三桃

根据国际糖尿病联盟(InternationalDiabetesFederation,IDF)报道，2015年全世界20岁至79岁的糖尿病患者估计达到4.15亿人，预计到2040年将增至6.42亿人[1]。糖尿病肾病(diabeticnephropathy，DN)是糖尿病最常见且危害最大的微血管并发症，已经成为全球范围内终末期肾脏病(endstagerenaldisease,ESRD)的首要病因。2016年最新流行病学研究显示，中国城市住院患者和普通人群中，糖尿病已经超过肾小球肾炎，成为慢性肾脏病的首要病因[2]。糖尿病肾病早期缺乏特异性临床症状及体征，漏诊率高，确诊时肾脏损害多不可逆转，且治疗困难、预后差，而早期诊治可明显改善其预后。

血清炎症标志物PTX3与C反应蛋白(Creactiveprotein，CRP)同属pentraxins家族，前者由巨噬细胞、血管内皮细胞等产生。近年来，较多证据表明慢性炎症是糖尿病肾病的重要发病机制之一，而PTX3可能通过炎症调节等机制参与糖尿病肾病的发生发展，并成为糖尿病早期肾损害的一种新的生物学标志物。本文就PTX3与糖尿病肾病的发生发展、诊断等的关系作一综述，以期为糖尿病肾病早期诊断新的生物学标志物及治疗靶点提供参考。

1 PTX3概述

1.1PTX3的发现Pentraxins是一类进化上高度保守的多功能蛋白质超家族，根据其结构特征可分为长正五聚蛋白和短正五聚蛋白，其典型代表分别是PTX3和CRP。PTX3是第一个被识别的长正五聚蛋白，又名肿瘤坏死因子刺激基因14(TNF-induciblegene14protein，TSG-14)，于20世纪90年代由Brevi等用白介素1β(IL-1β)刺激人脐静脉血管内皮细胞时发现。

1.2PTX3的基因定位及结构 人PTX3基因由3个外显子和2个内含子组成，位于3号染色体q25上。该基因启动子包括一些转录因子结合序列(如Pu1、AP-1、NF-κB、NF-IL6、SP1等)，对PTX3的转录及合成起调控作用。人PTX3的分子质量约为440KD，其N-末端部分含有178个氨基酸，由前2个外显子编码，是长五聚蛋白家族的特征序列。C-末端域由第3个外显子编码的203个氨基酸组成，与正五聚蛋白家族的其他成员高度同源(57%的氨基酸与CRP相同)，并含有正五聚蛋白家族的代表性序列结构His-x-Cys-x-Ser/Thr-Trp-x-Ser(“x”代表任何氨基酸)[3]。

1.3PTX3的合成与来源 在健康人群中，PTX3的血浆浓度很低(<2ng/ml)。据报道，血浆PTX3浓度具有性别和种族差异：健康女性中约为2.131.19ng/ml，健康男性中约为2.411.27ng/ml[4]；在黑人中，PTX3浓度与肾功能不全呈负相关(β-5.79，P=0.002)，而在白种人(β-0.26,P=0.9)和中国人(β-0.91，P=0.5)中无显著相关性[5]。PTX3可在TNF-a、IL-1、IL-10、IL-17、ox-LDL、HDL、Toll样受体激动剂及微生物结构(如脂多糖)等的刺激下由多种细胞产生，如内皮细胞、单核巨噬细胞、中性粒细胞、肾小管上皮细胞、肾小球系膜细胞、成纤维细胞、卵丘细胞、肺泡上皮细胞和滑膜细胞等。而INF-γ、IL-4、前列腺素E2、维生素D3等可抑制PTX3的释放。

1.4PTX3的生物学功能及作用机制PTX3属可溶性的多功能模式识别受体，在炎症调节、固有免疫、病原体防御、细胞凋亡、女性生育能力等方面发挥重要作用。

1.4.1PTX3参与炎症调节PTX3与CRP同属急性期反应蛋白，在炎症状态下明显增加。Tong等[6]对347名慢性肾脏病(chronickidneydisease，CKD)患者的前瞻性队列研究发现，CKD患者的血浆PTX3水平、CRP、肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfactorα，TNF-α)、纤维蛋白原、IL-6高于健康对照者，且PTX3与这些炎症因子呈正相关，表明PTX3可能参与CKD的炎症过程。此外，在急性胰腺炎、外周动脉疾病、脓毒血症等疾病中，患者血浆PTX3也明显升高，且其水平可反映疾病的严重程度[7-9]。然而有研究表明，PTX3在炎症中起双重调节作用。Bonavita等[10]发现与PTX3+/+小鼠相比，PTX3-/-小鼠在3-甲基胆蒽诱导下更易发生肉瘤，其肉瘤生长速度也更快。PTX3-/-小鼠肉瘤组织中巨噬细胞和单核细胞、TNF-α、IL-1、IL-6、C3、C5a显著高于PTX3+/+小鼠，且外源性PTX3干预后两种基因型小鼠肿瘤组织中巨噬细胞浸润减少,表明PTX3通过调节肿瘤引发的相关炎症以抑制肿瘤。

1.4.2PTX3参与免疫反应 有证据显示，PTX3在宿主抗烟曲霉菌[11]、肺炎克雷伯杆菌[3]感染中发挥调理素化作用，PTX3还具有抗病毒活性，且流感病毒抗PTX3突变株的毒力明显增强[12]。He等[13]发现PTX3与透明质酸重链形成复合物，抑制Th1CD4+细胞活性及巨噬细胞浸润，促进巨噬细胞向M2极化，减轻角膜移植排斥反应中的固有免疫与适应性免疫，进而增加移植角膜的存活率。此外，PTX3还参与自身免疫性疾病，Sahin等[14]发现患有系统性红斑狼疮(systemiclupuserythematosus，SLE)儿童的血清PTX3升高，且在伴有活动性血管炎、雷诺现象、皮疹的情况下明显升高，并与SLE疾病活动度评分呈正相关，表明PTX3可能是儿童SLE的重要介质，且其血清水平可反映儿童SLE的疾病活动性。

Tosi等[15]发现多囊卵巢综合征患者较健康女性具有更低的血浆PTX3水平，且PTX3与激素水平(如黄体生成素、卵泡刺激素、雄烯二酮等)及卵巢中卵泡数量呈负相关， 提示PTX3在女性生育中发挥重要作用。PTX3与胶原凝集素-1(ficolin-1)相互作用，参与凋亡细胞的清除过程[16]。总之，PTX3分子结构的复杂性及模式识别受体的性质导致其多样的生物学特性，进而参与炎症及免疫性疾病、女性生育等的发生发展。

2 PTX3与糖尿病肾病

2.1PTX3参与糖尿病肾病的发生发展 目前糖尿病肾病的具体发病机制尚未完全明确，随着“低活度慢性炎症”作为糖尿病肾病发病机制之一的学说被广泛认同，炎症在糖尿病肾病发病机制中的研究也越来越多。Sun等[17]人建立了链脲佐菌素诱导的小鼠糖尿病肾损害模型，发现糖尿病肾损害小鼠的尿白蛋白排泄率(urinaryalbuminexcretionrate，UAER)、肾组织中足细胞损伤标志物desmin显著升高，而血浆PTX3、肾组织中nephrin蛋白、乙酰化的nephrin蛋白的表达显著降低，外源性给予PTX3干预后小鼠尿白蛋白排泄率、desmin明显降低，而nephrin蛋白、乙酰化的nephrin蛋白、肾母细胞瘤蛋白1(Wilm’stumor-1protein，WT-1)的表达显著升高，且肾组织中浸润的CD4+T细胞、Ly6G+中性粒细胞、M1型巨噬细胞、IFN-γ、TNF-α显著减少，M2巨噬细胞增加，而抗PTX3抗体干预后则产生相反的效应。他们还通过细胞培养发现，高糖可诱导巨噬细胞向炎症表型M1分化，而PTX3可逆转这一现象，促进巨噬细胞向抗炎表型M2分化。表明PTX3通过减少炎细胞浸润、促进M2型巨噬细胞极化、保护足细胞功能以改善糖尿病肾损害，在糖尿病肾病的发生发展中起保护作用。

然而，更多的证据则显示PTX3具有促进糖尿病肾病发生发展的作用。研究表明，糖尿病肾病的发病机制还与内皮功能障碍(endothelialdysfunction，ED)密切相关[18]，而PTX3可通过多种信号通路诱导内皮损伤及功能障碍，抑制PTX3的表达则可改善内皮功能障碍[19,20]。Suliman等[21]研究发现2型糖尿病伴蛋白尿患者血浆PTX3和超敏C反应蛋白(HypersensitivityCreactiveprotein，hsCRP)明显升高，血流介导的血管扩张(flow-mediateddilation，FMD)、血清白蛋白明显降低，并通过多元回归分析发现，PTX3水平与蛋白尿及反应内皮功能的FMD独立相关，且蛋白尿与FMD也显著相关。因此推测PTX3将糖尿病肾病的慢性低活度炎症、内皮功能障碍、蛋白尿联系起来，增强了炎性细胞向肾间质的渗透作用，扩大肾脏炎症反应，造成小管间质损伤和纤维化，从而加重肾损害，在糖尿病肾病的病情发展中可能起重要作用。Yilmaz等[22]也发现血清PTX3、hsCRP及24小时尿蛋白与FMD呈负相关，并发现雷米普利短期干预后FMD升高，血清PTX3、hsCRP及24小时尿蛋白水平降低，表明PTX3与糖尿病肾病ED密切相关，且随着内皮功能的改善，血清PTX3及蛋白尿也明显减低。随后他又在缬沙坦与氨氯地平联合治疗2型糖尿病伴高血压、蛋白尿患者的研究中证实了这一结论[23]。此外，叶茂[24]等发现在链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病大鼠肾组织中PTX3的表达明显增加，其水平与尿UAER呈明显正相关，且予以贝那普利干预后，随着大鼠蛋白尿的改善，其肾组织PTX3的表达也随之降低。

既往研究表明，PTX3基因单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms，SNPs)影响PTX3蛋白的表达，并与强直性脊柱炎、慢性肾脏病患者高血压等疾病的易感性相关[25，26]。Zhu等[27]人利用病例对照对PTX3基因的8个SNPs研究发现，糖尿病肾病组的rs2305619、rs2120243的基因型频率显著高于糖尿病组，且在rs2305619中GG变异者的糖尿病肾病易感性比AA变异者高4.078倍，而在rs2120243中AA变异者的糖尿病肾病易感性比CC变异者低，表明PTX3基因SNPs与糖尿病肾病易感性相关，并推测PTX3基因SNPs可能通过影响PTX3蛋白的表达参与DN的发生发展。

总之，PTX3在糖尿病肾病发生发展中具有重要作用，但其具体机制仍不明确，其对肾脏的利弊作用仍具有争议性，可能与PTX3在炎症及免疫反应中具有双重调节作用有关，因此未来需要更多的研究来阐明其参与糖尿病肾病发生发展的具体机制，进而为糖尿病肾病的治疗提供新的突破。

2.2PTX3与糖尿病肾病早期诊断 目前筛查早期糖尿病肾病的常用方法主要是微量白蛋白尿检测，但其预测价值和特异性仍具有一定的局限性。因此近年来众多研究致力于探索糖尿病肾病早期诊断的生物学标志物。较多数据显示PTX3水平的监测有助于早期糖尿病肾病的诊断。研究发现[6]2型糖尿病肾病患者的血清PTX3水平在肾小球率过滤(Glomerularfiltrationrate，GFR)指标尚未变化时就已升高，且与UAER呈独立正相关，提示血清PTX3的水平可较早反映糖尿病肾脏损伤。段小燕等[28]通过对2 型糖尿病患者PTX3与尿白蛋白的相关性研究发现，糖尿病伴微量白蛋白尿患者的PTX3水平较正常白蛋白尿患者显著升高，且随肾损害的程度加重而升高，表明PTX3水平对早期糖尿病肾病具有诊断价值。黄景明等[29]联合检测了115例2型糖尿病患者的血清PTX3、hsCRP、γ-谷氨酰转移酶等，也发现PTX3与白蛋白尿相关这一现象，提示PTX3水平升高是2型糖尿病患者的一个重要危险因素，对早期糖尿病肾病的诊断具有重要意义。Uzun等[30]也发现，糖尿病肾病患者的主要炎症标志物(PTX3、hsCRP、TNF-a、IL-1)中，只有PTX3与白蛋白尿及低蛋白血症相关，且PTX3水平随着糖尿病肾病的分期、蛋白尿及低蛋白血症的进展而增加。

Katakami等[31]检测了78例1型糖尿病患者血浆PTX3水平、UAER以及颈动脉内膜厚度，发现PTX3是微量白蛋白排泄率的独立决定因素，其PTX3水平不仅与尿微量蛋白排泄率呈正相关，也与颈动脉最大内膜厚度呈正相关，并具有统计学意义，表明在1型糖尿病患者中， 血浆PTX3水平与蛋白尿的增加和动脉粥样硬化病变的快速发展密切相关，在糖尿病血管病变的进展中发挥重要作用，并可作为糖尿病肾病的预测指标。

然而，SUN等[17]在PTX3通过促进M2巨噬细胞分化改善糖尿病肾损害的研究中发现，糖尿病肾损害小鼠血浆PTX3水平显著低于正常对照组。此外，Seman[32]等对马来西亚的多种族人群研究发现男性糖尿病肾病患者血浆PTX3水平较糖尿病患者、健康对照者低，而各组女性受试者的PTX3水平无统计学差异。Wang[33]等对160例2型糖尿病及54例健康对照者的研究也发现血清PTX3在糖尿病伴微量白蛋白尿组和正常蛋白尿组中无显著差异，但仍然发现了PTX3与蛋白尿的正相关关系。造成上述结果不一致可能的原因有PTX3水平具有种族和性别差异、糖尿病肾病进展的阶段不同及检测方法学差异等。因此需要更多的研究来证实PTX3是否可作为糖尿病肾损害的早期生物学标志物。

3 小结

尽管国内外很多研究对PTX3及PTX3在糖尿病肾病的发生发展及早期诊断进行了探索，但其具体机制尚未完全阐明。已明确的是PTX3参与了炎症、固有免疫的调节，而炎症、免疫又是糖尿病肾病发病机制的一部分。因此，有望更多的研究来进一步阐明PTX3与糖尿病肾病的关系，从而为糖尿病肾病早期诊断提供新的生物学标志物，为延缓糖尿病肾病进展及预后评估提供新的策略。

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