补体在肝脏损伤与再生中的作用

陈海霞，黄少杰，陈锦仪，梁瑞敏，赵佳鑫，段佳林*，王婧雯*（1. 陕西中医药大学 药学院，陕西 咸阳 71046；. 空军军医大学西京医院 药剂科，西安 71003）

补体系统是机体固有免疫和获得性免疫的桥梁，是机体针对致病性感染的一线防御体系，由30多个不同的血浆蛋白及膜蛋白组成，形成了蛋白酶级联反应体系[1]。其组成包括可被级联激活的固有组分、补体调节蛋白及补体受体等[2]。补体与肝脏的关系十分紧密，血浆中80%～90%的补体成分在肝脏合成，补体是一把双刃剑，在维持宿主内稳态和防御微生物中起着关键的作用，然而，激活不足或刺激过度都可能对宿主造成危害，引起微生物易感性增加或者自身免疫性疾病的发生[3]。现就补体在肝损伤与再生中的作

用进行综述，为其进一步的研究提供参考。

1 补体系统

补体可识别“自我”和“非我”成分，是机体免疫的重要因子。补体系统可通过经典途径、旁路途径和凝集素途径激活，在C3上汇集形成C3转化酶，将C3裂解为C3a和C3b。过敏毒素C3a和C5a与C3aR和C5aR受体结合后，启动下游介质的产生，诱发急性炎症反应，推动促炎性介质的释放[4]。C5b募集C6、C7、C8 及C9到靶细胞表面，形成C5b-9（通常称为TCC），插入膜或释放到流体相，则形成膜攻击复合物（membrane attack complex，MAC）[5-6]。它们激活共同的终末途径，裂解靶细胞，释放促炎因子，识别并清除入侵微生物，使免疫细胞聚集到炎症发生部位，这些效应的级联作用使补体在机体的防御体系中发挥重要作用。

2 肝脏损伤与再生

肝脏发生损伤时，一系列信号通路被激活，扩张剩余肝组织，刺激肝脏再生[7-8]。肝再生主要包括三个阶段：①启动阶段（G0～G1）：白介素-6（interleukin 6，IL-6）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）共同启动肝脏再生，协同激活G0期肝细胞，使肝细胞由G0期进入G1期[9]。TNF-α与TNF-αⅠ型受体结合后，顺序诱导NFκB→IL-6→STAT3，影响核内众多基因的表达，使肝脏启动再生功能[10-11]。

②增殖阶段（G1～S期）：影响肝细胞周期的主要为TNF-α、表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）和转化生长因子-α（transforming growth factor alpha，TGF-α）等促有丝分裂的生长因子[12-13]。当肝叶部分切除或其他原因产生残缺肝细胞后，剩余的肝实质细胞及非实质细胞会有序地进入增殖状态，以此来补充肝细胞的数量及维持肝脏的功能[8]。

③终止阶段（G1～G0期）：转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）与TGF-β受体相互作用从而参与有丝分裂的终止，诱导细胞凋亡，使大多数肝细胞恢复到静止状态[14]。

3 补体对不同原因所致肝损伤与再生的调节

3.1 补体与肝部分切除术

大鼠2/3肝切除模型（partial hepatectomy，PH）为肝再生机制提供了良好的研究基础，是应用最多、最广的再生研究模型。肝损伤后，病原通过血流激活再生起始因子TNF-α和IL-6的释放，活化转录激活因子NF-κB和STAT-3，上调再生效应因子EGF、TGF-α和HGF的表达，最终启动肝脏的再生[15]。许多研究结果显示补体系统参与了切除后肝再生过程，且其中的关键组分C3和C5对于肝再生的启动至关重要。

小鼠肝切除模型中，C3、C5及其受体的阻断可造成严重的再生障碍，有较高的死亡率和明显的肝实质损伤。C3、C5基因共敲除小鼠，表现出更加严重的肝损伤和肝衰竭现象，但及时在术前或术后给予过敏毒素C3a和C5a，病变则可以部分逆转[15-16]。C3缺失小鼠术后死亡率、坏死和病变程度更高，这是因为C3作为补体系统的中心组分，不仅影响C3a活化产物的生成，还阻碍其下游级联反应[17]。C3 缺失小鼠术后死亡率、坏死和病变程度更高，这是因为C3作为补体系统的中心组分，不仅影响C3a活化产物的生成，还阻碍其下游级联反应，如C5的活化和作用等，因此，C3缺失对于动物肝再生的影响较C5缺失更为严重，但C3和C5基因共敲除鼠中肝受损的叠加效果说明C5依然具有相对独立的作用，这应该与其在库普弗细胞上的受体（C5aR）相互作用有关[17]。可见，C3和C5这两种补体成分，在肝再生过程中发挥着重要作用。

3.2 补体与化学性肝损伤

化学性肝损伤是指化学性肝毒性物质所造成的肝损伤，常用的模型是CCl4急性肝损伤模型[18]，能造成肝实质的凋亡和损伤[19]。CCl4通过细胞色素P450 2E1（cytochrome P450 2E1，CYP2E1）在肝中代谢，产生三氯甲基自由基，干扰肝中的氧化还原稳态，引起氧化应激，促进脂质过氧化，最终造成肝细胞损伤[20]。在毒性肝损伤过程中，补体促进肝再生功能同样存在。

C5缺失小鼠CCl4毒性损伤后，肝脏严重受损，出现持续性、弥散性的实质损伤和坏死，肝细胞进入S期明显延迟，而给予小鼠C5或C5a后能显著恢复肝细胞再生[21]。C3与C5一样，对CCl4毒性肝损伤的再生也有影响，C3经历两次激活，分别于2 h和48 h达到峰值。C3缺失小鼠CCl4损伤后肝再生受损，凋亡和坏死细胞清除延迟，补充C3a则可以恢复[16]。因此，C3、C5以及先天免疫应答中的促炎因子C3a和C5a都可能是毒性损伤后肝再生的重要条件，结合它们在肝切除后所起的相似作用，说明它们在两种模型中具有相似的肝再生调节作用。

3.3 补体与酒精性肝损伤

酒精性肝病是一种发病率高的肝脏疾病，酒精的急、慢性作用都能够抑制肝再生[22-23]，其机制可能与乙醇代谢产生自由基，引起脂质过氧化以及抗氧化剂的耗竭有关，继而引起肝损伤和炎症反应[24]，最终导致疾病发生[25]。补体作为免疫防御的重要组分，其活化及其介导的免疫调节和效应放大，会加剧酒精肝损伤的作用。

C3缺失小鼠可耐受或显著减轻酒精诱导的急性或慢性肝脏脂肪变性，表现出肝脏保护作用[26]。C5缺失小鼠则没有表现出保肝作用，但血清中谷丙转氨酶（ALT）和肝脏炎症反应均下降[27]。补体调节蛋白CD55/DAF，抑制激活C3，减轻三酰甘油聚集，延缓酒精性肝病的病程，而CD55/DAF功能的缺失则会增强酒精诱导肝脂肪变性，加剧肝脏损伤和炎症反应[27]。也有研究发现C3激活产物C3a和Asp（C3a-des-Arg）在肝脏脂肪变性的发生发展中起关键作用，通过CYP2E1调节甘氨酸转移tRNA（Gly-tRF）的表达，揭示了补体介导的Gly-tRFs促进脂肪生成和抑制脂肪酸β氧化的新机制[28]。

因此，需要进一步探究补体各组分在疾病过程中的机制和作用，为酒精性肝脏疾病的诊断和治疗提供依据。值得注意的是，C3活化的补体抑制剂和Gly-tRF抑制剂治疗可能是酒精性脂肪肝潜在的治疗方法。

3.4 补体与病毒性肝损伤

病毒性肝炎是由多种病毒引起的肝脏炎症，具有高发病率和强传染性的特点。乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）和丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）构成急性肝炎的主体，是发展为慢性肝病、肝硬化和肝癌的重要诱因[29]。尽管其机制尚不明确，但免疫应激及其导致的损伤发挥了重要作用[30]。近年来，关于补体与病毒性肝病的关系也有一些报道。

在研究病毒性肝炎自身防御的实验中发现，部分HCV病毒表面能够表达补体调节蛋白CD59，CD59通过抑制MAC的生成，使病毒逃避补体系统的攻击，而CD59功能的丧失会增强补体对HCV病毒的破坏[31]。另有研究发现，HCV核心蛋白引发的炎症、脂肪变性、纤维化等病变与补体（C3）的上调有关，注射补体调节因子CD55可抑制炎症[32]。同时，补体C4、C5的血清浓度与肝纤维化程度也显著相关，可作为评价肝纤维化的指标，此外，C4也可作为评价干扰素和利巴韦林治疗HCV感染的指标[33-34]。

Qu等[30]研究发现，在HBV转基因动物肝脏中补体调节因子CD59水平明显下降，HBV感染患者肝脏中也存在同样现象，提示补体活化在HBV感染过程中具有致病效应。乙型肝炎核心抗原（hepatitis B core antigen，HBcAg）是一种病毒衣壳蛋白，诱导HBV感染肝细胞中固有免疫蛋白toll样受体2（toll-like receptor 2，TLR2）的改变[35]，抑制IL-6、IL-12和TNF等基因的表达，影响HBV感染肝细胞的生理功能[36-38]。HBcAg与补体系统相关的膜分子CD59相互作用，下调其表达，增加肝细胞对补体的敏感性，最终促使慢性HBV感染期间肝损伤的发生[39]。因此，抑制HBc-CD59的相互作用可以预防HBV感染引起的炎症性肝病的发生，阻断这一过程可能是对抗这些疾病的潜在途径。

3.5 补体与肝缺血再灌注损伤

肝缺血再灌注损伤（hepatic ischemia-reperfusion injury，HIRI）是肝脏手术的主要并发症，包括肝移植、肝切除和创伤手术[40]。缺血是由于供氧不足导致血流中断，扰乱细胞代谢所致。再灌注可恢复血流、氧传递和组织pH值，从而加剧缺氧或缺氧引起的细胞损伤[41-42]。肝脏损伤后，补体系统被激活，中性粒细胞聚集，增加血管通透性，引发炎症，造成细胞损伤[43]。因此，补体可以减轻大鼠HIRI，提高肝脏的再生能力。

可溶性补体受体1（soluble complement receptor，sCR1）的治疗可有效降低C3活化，改善微血管循环，减少黏附性白细胞[43]。PMX53是C5aR1拮抗剂，它能降低HIRI后肝酶水平，减少嗜中性粒细胞浸润，使全HIRI的死亡率下降[44]。使用融合蛋白CR2-CD59靶向抑制补体，在小鼠HIRI模型中也有显著的治疗效果[45]，它既保护宿主免疫又能提高生物利用度，但CR2-CD59的抑制作用对C3和C5并没有影响，这使得C5a和C3a在HIRI局部继续发挥作用[45]。CR2-CD59不同于其他目前可用的补体抑制剂，是一种很有前途的无毒治疗方法，可在多种临床环境下保护肝脏免受损伤并促进再生[46]。因此，在HIRI中，补体的激活平衡了损伤和保护之间的微调效应，但这种相互作用机制需进一步研究。

3.6 补体与自身免疫性肝病

自身免疫性肝病（autoimmune liver diseases，AILDs）是自身免疫介导的肝细胞和/或胆管上皮细胞慢性炎症损伤性疾病[47]，主要包括自身免疫性肝炎[48]（autoimmune hepatitis，AIH）、原发性胆汁性胆管炎（primary biliary cholangitis，PBC）、原发性硬化性胆管炎（primary sclerosing cholangitis，PSC）及其重叠综合征等，其发病机制与免疫反应关系密切。补体在自身免疫性疾病中有着重要作用，但在自身免疫性肝病中的作用并不明确。

有研究发现，与健康人和对照小鼠相比，AIH小鼠模型和AIH患者血浆中的C3水平均升高，83%的儿科AIH患者中存在C4d沉积[49]，在乙型肝炎患者中也同样发现了C4d沉积[26]，而尚无补体在成人AIH患者中作用的报道。研究发现，PBC患者血浆中C3和C4水平较健康对照组升高[50]，在酒精性肝炎和病毒性肝炎中也存在同样的情况，但在肝硬化PBC患者中C3和C4水平则下降。在PSC患者和胆总管结石患者的血浆中C3水平较健康对照组升高，而PSC和健康对照组之间的C4水平则没有发现差异，提示炎症可能是导致C3水平升高的原因之一[51]。综上所述，尽管补体系统参与了各种自身免疫性疾病和一些肝脏疾病，但补体在AIH、PBC和PSC中的作用似乎有限。

4 结果与讨论

肝脏是最能发挥补体作用的器官，它不仅是补体蛋白的主要来源，对补体的攻击也有极强的耐受性。补体系统是机体内先天免疫的重要组成部分，在组织防御外来侵害过程中发挥着重要作用，充分阐明补体在各种免疫介导疾病中的确切作用是开发有效治疗性补体调节药物的巨大挑战。

近年来补体药物领域的研究飞速发展，自2007年首个C5抑制单抗批准上市之后，已有数十种在研药物用于不同适应证的开发。2007年，FDA批准了补体领域第一个药物——依库珠单抗（eculizumab，Soliris，Alexion Pharm），其为针对C5的补体特异性药物，用于治疗罕见病突发性睡眠性血红蛋白尿症（PNH），并随后将适应证扩展为非典型溶血尿毒综合征（aHUS），乙酰胆碱受体自身抗体阳性的广泛性重症肌无力（gMG），以及水通道蛋白AQP4自身抗体阳性的视神经脊髓炎谱系障碍（NMOSD）。2008年，重组血浆丝氨酸C1脂酶抑制剂C1-INH（Cinryze）获批用于遗传性血管水肿，尽管C1-INH不是一种严格的补体特异性药物，但其发现推动了几项针对经典激活和凝集素激活途径的联合靶向临床试验治疗。

目前临床开发的补体药物种类主要为多肽和单克隆抗体，个别为小分子和SiRNA，其中绝大多数适应证为罕见病。但是否能扩展至常规免疫用药具有非常大的不确定性。到目前为止，补体领域临床获批药物仅有一款Soliris，包括其优化后的长效版本raculizumab（Ultomiris，Alexion Pharm），显然不能满足临床需求。在未来，大型肝脏手术后，补体调节药物可能有助于预防补体介导的肝脏损伤，促进肝脏再生。虽然还需要更多的研究，但是随着科技的迅速发展，补体可能成为在各种临床环境中优化肝脏独特生理特征的关键系统。