肠-肾轴在新月体肾炎发病机制中的研究进展

尹欢欢，施潇潇，陈丽萌

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院 肾内科， 北京 100730)

新月体肾炎(crescentic glomerulonephritis, CreGN)是指肾脏病理中超过50%的肾小球出现大新月体(新月体面积超过肾小球面积的50%)，临床表现为急进性肾小球肾炎综合征，具体包括进行性少尿、肾功能恶化和贫血等，多快速进展为肾衰。其发病主要与免疫反应相关，但具体机制并不完全清楚。近期证据表明，肠道和肠道菌群在包括CreGN[1]在内的多种免疫相关肾脏病中发挥重要作用。肠道与肾脏之间的紧密关系被称为“肠-肾轴”，并广受关注[2]。本文对“肠-肾轴”参与CreGN发病的新进展进行综述。包括肠道菌群可促进辅助性T 细胞17(T helper cell 17，Th17)等淋巴细胞亚群增殖及募集到肾脏，影响肾内免疫应答；通过分子模拟破坏免疫耐受，触发CreGN异常的自身免疫反应等。

1 新月体肾炎的免疫致病机制

根据肾脏免疫病理可将CreGN主要分为3型，包括抗肾小球基底膜(glomerular basement membrane，GBM)病(Ⅰ型)、免疫复合物型(Ⅱ型)和寡免疫复合物型(Ⅲ型)。目前认为抗GBM病主要是由体液免疫引起。特异性抗体攻击GBM和肺泡膜中Ⅳ型胶原α-3链的非胶原1域[α3-chain of type Ⅳ collagen，α3(Ⅳ)-NC1]，激活补体和免疫细胞，导致肾小球损伤[3]。近期证据表明，细胞免疫也在其中发挥重要作用，T细胞也可直接导致肾小球损伤[4]。另外，人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)基因与抗GBM病易感性高度相关[5]；并且疾病进程中存在免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)抗体亚型的转换，均提示T细胞参与其中。Ⅱ型CreGN的特征是免疫复合物颗粒状沉积于肾小球系膜区及毛细血管壁。多种疾病可导致Ⅱ型CreGN[6]，包括急性链球菌感染后肾小球肾炎、狼疮性肾炎和IgA肾病等。Ⅲ型CreGN又称抗中性粒细胞胞质抗体(anti-neutrophil cytoplasmic antibody，ANCA)相关肾小球肾炎，是ANCA相关血管炎 (ANCA-associ-ated vasculitis, AAV)的肾脏表现。经典的ANCA激活中性粒细胞是其核心发病机制。外来抗原可导致Th17细胞[7]和补体等途径激活，形成大量ANCA。结合ANCA的中性粒细胞可黏附并穿透血管壁，释放大量活性氧和水解酶，形成中性粒细胞胞外诱捕网，导致小血管损伤。尽管3种类型的CreGN具体病因不同，但最终都导致GBM损伤和新月体形成，且细胞免疫在其中发挥重要作用。目前CreGN的治疗仍限于非特异性免疫抑制剂、细胞毒性药物及血浆置换，其预后与诊治是否及时有关。进一步阐明其发病机制，对改善预后具有重要意义。

2 肠道菌群与肠-肾轴

人的肠道内定居有100万亿个微生物组成的复杂群落，包括细菌、真菌、病毒及古细菌等，其中1 000多种细菌构成了肠道菌群。人一生中60%～70%的肠道菌群都相对稳定，但在受到饮食或生活方式改变、抗生素治疗和胃肠道感染等因素影响时，可能导致肠道菌群失调，影响宿主的免疫反应和代谢过程，与多种疾病发生发展相关。

“肠-肾轴”常用来描述肠道与肾脏之间的紧密关系。肠道是人体最大的免疫器官，肠道相关淋巴组织(gut-associated lymphoid tissue，GALT)能够不断向肠上皮提供成熟的免疫细胞、产生细胞因子，并与肠道菌群相互作用，影响肠局部及全身的免疫反应[8]。目前已报道的与肠道菌群失调相关的肾脏病包括肾结石、肾移植排斥反应、IgA肾病、狼疮性肾炎和CreGN等[1, 9-10]。其中肠道菌群可能通过扩增肾内T细胞亚群、肠源性代谢产物入血以及调节全身炎性反应等多种途径来触发和加重肾损伤[11-12]。尽管肠道菌群失调与肾脏疾病的因果关系并不明确，但现有证据表明肠道菌群失调可能加剧肾损伤。靶向肠道菌群是当前热点研究方向，包括抗生素、益生菌、粪便移植等，但目前并无肾脏疾病患者获益的明确临床证据。

3 肠-肾轴与新月体肾炎

CreGN的发病与肠道菌群有关。肠道菌群失调导致的异常免疫反应可能加重肾损伤，而感染可能是这一异常免疫反应的重要诱发因素。

3.1 肠源性免疫细胞

细胞免疫在CreGN肾损伤中的作用近年内广受关注。在CreGN患者的肾脏中，初期Th17细胞达到峰值[1]，之后辅助性T 细胞1(T helper cell 1，Th1)和调节性T细胞(regulatory T cells，Treg)逐渐增多。Th17分泌的细胞因子，如白细胞介素17A(interleukin，IL-17A)可直接导致肾组织损伤；Th17也可通过促进肾脏中趋化因子的表达，募集其他免疫细胞间接导致肾损伤[1]。与野生型小鼠相比，在IL-17A敲除小鼠中诱导CreGN，几乎没有新月体形成，肾内白细胞浸润也明显减少[13]。Treg是限制免疫反应的主要细胞，Th17/Treg失衡是导致慢性炎性反应的重要原因[14]。这些研究支持T细胞在CreGN发病中起关键作用，但浸润到肾脏的T细胞的发育起源仍具有争议。

肠道是肾内浸润淋巴细胞(如Th17和Treg)的重要来源，提示肾内的细胞免疫与肠道菌群关系密切。首先，肠道是Th17最大的“储备库”，其发育依赖于肠道菌群。如分段丝状杆菌可特异性促进Th17增殖[15]。其次，Th17的趋化因子CC型趋化因子配体20(CC chemokine ligand 20,CCL20)及CC型趋化因子受体6(CC chemokine receptor 6,CCR6)是GALT的重要成分，可能介导肠道免疫细胞迁移至肾脏。CCR6在肾小管上皮细胞和肾小球毛细血管内皮细胞均有表达，且在CreGN患者肾脏浸润的B和T细胞中均为阳性[16]。CCR6可将Th17和Treg募集到肾脏，目前已有直接和间接证据证明肠道是这些肾内免疫细胞的来源之一[1]。在Kaede转基因小鼠中诱导肾毒性肾炎(nephrotoxic nephritis，NTN)模型，进行光转化后Kaede可标记肠道细胞，提示CCL20/CCR6将肠Th17通过血液循环募集到肾脏，加剧新月体形成、肾小管间质损伤和肾功能丧失。在无菌小鼠中用4种抗生素组合(氨苄青霉素、甲硝唑、新霉素和万古霉素)处理小鼠后，肠道菌群缺失或被耗竭，肠Th17即相应减少，肾内Th17浸润和肾组织损伤均显著减轻。单独使用万古霉素治疗NTN小鼠，可以选择性地耗竭能促进肠Th17增殖的梭状芽胞杆菌，减轻肾内中性粒细胞浸润。用啮齿类柠檬酸杆菌感染NTN小鼠，可扩增肠Th17，肾内中性粒细胞浸润增加，加剧新月体形成和肾小管间质损伤。该研究证明肠道菌群可诱导肠Th17迁移到肾脏，参与肾内免疫，标记肠道细胞也为肠-肾轴的研究提供了新思路。

值得注意的是，对于上述学说也存在质疑。首先Kaede系统对小肠的光转化率低于75%，且时间较短，不能证明肾内Th17完全来源于肠道。其次，驱动肠Th17迁移至肾脏的上游启动信号仍不清楚，可能与肾脏局部趋化因子有关。另外，万古霉素诱导特定肠道菌群变化从而改善CreGN进程可能是潜在的新疗法，但能否减轻CreGN患者的肾损伤仍有待研究。

3.2 微生物感染与分子模拟

感染可能是触发遗传易感个体的自身免疫反应、导致CreGN的始动因素，其核心机制是分子模拟学说。分子模拟是指自身抗原与非自身抗原具有相同或类似的表位，导致非自身抗原刺激机体产生的免疫反应，直接作用于结构类似的自身抗原。比如肉毒梭菌肽可通过模仿T细胞表位导致严重的抗GBM病[17]。另一些微生物肽也可模拟α3(IV)NC1的关键表位。大多数抗GBM病患者的血浆中存在针对这些微生物肽的抗体[18]，并且微生物肽抗体阳性的患者血肌酐和新月体形成比例更高。分子模拟也是ANCA肾炎免疫机制的新突破。抗溶酶体膜蛋白-2(lysosomal membrane protein-2，LAMP)是ANCA新亚型[19]，与ANCA肾炎密切相关。肠革兰阴性细菌鞭毛Fim H蛋白P72-80与人LAMP-2 P41-49具有100%高度同源性，提示Fim H入侵人体后启动针对LAMP-2的自身免疫反应是ANCA肾炎的机制之一。由此可见，分子模拟机制可打破CreGN患者的免疫耐受，导致自身免疫反应。

肠道共生菌群是最大的非自身抗原库。一些肠道革兰阴性病原菌均存在Fim H，如大肠埃希菌属、克雷伯菌属和变形杆菌属等[20]。因此，肠道菌群可能是分子模拟机制的重要的一环，对肠道微生物的异常免疫应答可能是触发CreGN中自身抗体形成的初始步骤。但仍需更多和更深入的研究证实。

3.3 肠黏膜屏障损伤

肠道黏膜损伤给“肠-肾轴”参与CreGN肾损伤创造了条件。一方面，部分疾病可同时出现胃肠道和肾脏受累。除CreGN外，胃肠道血管炎也是AAV常见临床症状，导致胃肠道出血和炎性反应，肠黏膜屏障破坏，肠道通透性增加[21]。另一方面，肠道菌群失调和肠道疾病可破坏肠黏膜屏障。例如肠道革兰阴性菌产生的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，LPS[22]可破坏肠道上皮的紧密连接，引起肠道或全身炎性反应。其中LPS与CreGN自身免疫反应有关，LPS会以剂量依赖的方式明显加重CreGN模型的肾小球损伤[23]。多种肠道疾病均可导致肠黏膜屏障受损，如炎性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)，是遗传易感个体对肠道菌群的异常免疫应答所致。在218例IBD患者中，有32例(14.7%)为CreGN，且与ANCA是否阳性显著相关[24]。尽管IBD并发CreGN的病理机制不清，但推测肠黏膜屏障损伤导致抗原甚至肠道细菌移位到肾脏是可能的病因。肠道菌群失调[25]、系统性疾病或肠道疾病所致的肠黏膜损伤，给细菌抗原和自身抗原发生交叉反应提供了可能性，使个体更容易发生自身免疫性疾病[22]。

CreGN作为急需治疗的少见病，进行大规模前瞻性研究较为困难。除了动物模型中，目前尚无关于CreGN患者肠道菌群结构和功能变化的相关研究报道。另外由于部分患者经验性使用了抗生素治疗前期发热，也增加了研究难度。

4 问题与展望

新月体肾炎起病急，预后差，自身免疫反应的驱动因素仍不清楚。目前认为肠道菌群可通过肠源性免疫细胞、分子模拟、破坏肠黏膜屏障等途径参与CreGN的发生发展。但“肠-肾轴”介导肾内具体的免疫反应机制仍有待探索，深入研究 CreGN中GALT和肠道菌群的作用，有助于理解其发病机制，并为其防治提供新思路。