作者：吴嘉汪俊军
动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）过程的最初事件是内皮损伤或功能障碍以及脂肪条纹的形成[1]。脂肪条纹的形成是由于捕获脂蛋白以及血浆分子如免疫球蛋白、补体C3或C反应蛋白（C-reactiveprotein，CRP）引起的。脂蛋白可在动脉壁内被氧化修饰，这可能是补体激活的主要触发因素；同样，CRP和其他血源性蛋白酶也参与血管壁内补体的激活。补体激活可促进慢性白细胞趋化、泡沫细胞形成以及血管平滑肌细胞增殖，这也是AS初始阶段涉及的主要病理生理机制[1]。AS过程的下一阶段是血脂斑，以泡沫细胞坏死或凋亡、细胞外胆固醇的蓄积所导致的脂质坏死核心为特征，其中胆固醇晶体可进一步诱导补体激活，补体系统也可参与凋亡细胞的清除；最终，AS斑块破裂导致血栓形成，引起严重的临床疾病如心肌梗死、卒中等，补体的激活还诱导基质金属蛋白酶表达，促进细胞外基质的降解和不稳定斑块的破裂[1]。
一、补体系统参与AS的机制
1．补体与炎症反应：补体系统是一个复杂的蛋白质网络，作为连接先天性和适应性免疫的桥梁，可通过其酶活性影响介质释放、趋化作用以及血管通透性，还可通过调理作用增强对微生物的吞噬能力，并参与急性炎症反应。补体系统可通过经典途径、凝聚素途径和旁路途径激活[1]。经典途径由抗原抗体相互作用触发级联反应。甘露糖结合凝集素（mannose-bindinglectin，MBL）和胶原凝集素，在结构上类似于启动经典补体级联反应的C1蛋白，可通过以类似方式裂解C2和C4蛋白来激活补体，进而导致C3裂解，这也是补体激活网络3个途径中的共同步骤[1]。微生物细胞壁糖蛋白（脂多糖和酵母聚糖）可通过与裂解C3的3个触发因子（起始因子、B因子和D因子）结合来激活旁路途径[1]。C3是补体蛋白中含量最高的，在补体途径中起着核心作用；C3裂解可释放出一个小肽C3a，它与C5a一起增加了血管通透性，使炎症细胞和蛋白质得以渗透；较大的裂解产物C3b与病原体表面结合，并与炎症细胞上的受体互补，从而增强细胞黏附和吞噬作用；C3b还与经典、凝集素或旁路途径中较早步骤的活化产物结合，形成C5转化酶，该酶将C5蛋白裂解为C5a和C5b，触发补体级联反应中的末端事件，形成末端补体复合物，结合在细胞膜上的称为膜攻击复合物，而存在于血浆中的则为C5b9复合物[1,2]。AS性心血管疾病（atheroscleroticcardiovasculardisease，ASCVD）是一种慢性炎性疾病，补体系统作为重要的炎症介质，参与了该疾病的发生、发展。即使在早期的AS病变中也能观察到激活的补体成分，与修饰脂蛋白、CRP共定位[3]。CRP是与C1q相互作用的经典补体级联反应的激活剂之一。补体C1q还可通过调节巨噬细胞炎性两极分化的过程，参与AS进程[4]。补体也能通过涉及修饰脂蛋白的旁路途径被激活，其作用可被CRP增强[3]。补体级联反应生成的各种复合物和裂解产物可促进AS斑块的形成和进展。C3a和C5a作为过敏毒素，也是炎症和趋化反应的有效介质；尤其是C5a对单核细胞和T淋巴细胞具有高度趋化性，可促进单核细胞向细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）的浸润；C5a还可刺激白细胞合成白细胞介素6、白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α，进一步增强炎症过程[3,5]。C3a和C5a均可诱导肥大细胞脱颗粒，且C5a还可促进纤溶酶原激活物抑制剂1的合成，抑制肥大细胞中纤维蛋白的溶解，最终逐渐致使AS斑块的失稳甚至破裂[3,5]。C5b9复合物可促进血管平滑肌细胞（vascularsmoothmusclecells，VSMC）中细胞因子和趋化因子的释放，进一步增强ECM中单核细胞和T细胞的蓄积；AS斑块破裂后，C5b9还可致使细胞膜暴露，促进凝血酶原酶复合物的组装，进而增强组织因子诱导的凝血酶形成[3]。补体沉积常可作为炎症反应的免疫组织化学标记，血清中各补体因子的水平也可被定量检测。血清补体的活性可在实验室中通过评估其体外裂解细胞的能力来确定；但单个补体成分活性一般不用作评估炎症反应的标志物，而是更常用作补体缺陷的诊断工具，或辅助鉴定化学剂、药物、药物/抗药抗体复合物或新型治疗手段如纳米粒子，对补体的直接或间接激活作用[3]。2．补体与血管重塑：病理性血管重塑的基础机制包括脂质蓄积、细胞增殖、氧化还原失衡、蛋白水解、白细胞滤过、细胞死亡以及最终血栓形成。补体系统可以通过多种机制参与血管重塑，从最初旨在清除细胞碎片的保护性反应，直到参与白细胞趋化、细胞活化，最终致使血管壁结构和功能的适应性变化[6]。AS病变中存在的补体成分以及补体激活的触发因素，是评估病理性血管重塑补体调节机制的潜在靶标。病理性血管重塑的过程，最初受损内皮处募集的炎性细胞可产生大量的活性氧分子，刺激VSMC的迁移、增殖，促进ECM蛋白的分泌和细胞内外脂质的沉积、氧化修饰；下一阶段，以VSMC表型转换、白细胞浸润、炎性细胞分化增殖、血管生成和外膜免疫反应为特征；随后ECM蛋白水解，VSMC死亡，AS斑块发生去稳定化，最终破裂致使血管腔内血栓形成[6]。多项研究表明，病理性血管组织中存在补体激活的潜在触发因素包括CRP、修饰脂蛋白、抗原抗体复合物、凋亡细胞和胆固醇结晶[6]；也有学者发现在人冠状动脉AS斑块中存在MBL、胶原凝集素、C5a、基质金属蛋白酶的共定位，可能与斑块易损性相关[7,8]。补体蛋白主要由肝脏合成；另有报道VSMC可编码经典补体途径多个补体成分的mRNA；单核/巨噬细胞也可表达与胆固醇蓄积相关的补体蛋白[9]。可见，病理性血管组织中补体水平的增高也可能是血浆中的局部合成或摄取的。文献报道，低密度脂蛋白受体（lowdensitylipoproteinreceptor，LDLR）/C3双敲除小鼠的AS斑块中巨噬细胞百分比增加，VSMC数量减少；C3缺失可加剧载脂蛋白E（apolipoproteinE，ApoE）/LDLR双敲除小鼠的AS病变，并增加循环甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，提示C3可能是AS的保护性因子[10]。此外，C5a过表达可通过促进巨噬细胞募集、泡沫细胞形成和炎性反应来加速ApoE敲除小鼠的AS发展[11]；LDLR敲除小鼠巨噬细胞选择性缺陷A型和C型MBL，也可导致AS病变增加[12]；B因子缺失则可减缓高脂饮食诱导LDLR敲除小鼠的AS进程[13]；备解素（又称P因子）对补体旁路途径具有正性调节作用，低脂饮食的LDLR/P因子双敲除小鼠仍高发AS病变，提示备解素也可能是AS的保护性因子[14]。可见，几乎所有补体激活途径均参与了AS相关的病理性血管重塑过程。另有研究通过靶向补体激活末端通路的成分或其调节剂，进一步证实了补体激活在AS相关病理性血管重塑过程中的重要作用。在ApoE敲除小鼠中，采用C5a受体拮抗剂或抗C5a受体阻断性单克隆抗体治疗，可限制病理性血管的新内膜增生，并减少炎性细胞浸润[15,16]。在ApoE敲除小鼠晚期AS斑块中，局部应用C5a可加速AS斑块的破裂，并伴有斑块不稳定标志纤维帽的漏出性出血[17]。此外，阻断C5还可减少心肌C5b9沉积、降低心肌梗死的发生[18]。3．补体与血栓形成：AS病变最初形成是由涉及单核细胞和血管内皮细胞的促炎信号驱动；后期成熟的AS斑块可发生破裂，致使血栓形成和血管阻塞。血小板不仅在后期血栓形成中发挥核心作用，其促炎活性在早期AS斑块形成中也起了重要作用。此外，血小板还参与补体系统的组成，血小板与补体系统之间复杂的相互作用，贯穿了AS的发生和发展过程[19]。补体激活与血小板活化之间可形成独特的调节反馈环。C3a和C5裂解产物（C5a和C5b）不仅形成末端膜攻击复合物导致细胞裂解，且与同源受体结合后，触发血小板脱颗粒释放多种特异蛋白质[20]。其中，α颗粒释放的P选择素定位于血小板颗粒膜表面，是白细胞表达的P选择素糖蛋白配体1和C3b的受体，可引发旁路途径的启动，并放大C3a触发的血小板活化作用[21]；而α颗粒释放的辅助因子C4b结合蛋白、H因子和C1酯酶抑制剂以及δ颗粒释放的多聚磷酸盐，可抑制血小板表面的补体激活；多聚磷酸盐还可与H因子和C1酯酶抑制剂结合，阻断经典途径和末端通路，进一步抑制补体激活[22]。C1q除了通过与C1q受体结合启动经典途径，还可触发α颗粒释放硫酸软骨素，其不仅可增强C1q与C1q受体的相互作用，还可通过干扰P选择素与P选择素糖蛋白配体1的相互作用，抑制白细胞募集[23]。C4a和C3可通过与蛋白酶激活受体（proteaseactivatedreceptors，PAR）1和4的相互作用来活化血小板[24]。末端C5b9复合物可触发血小板α颗粒释放血管性血友病因子、P选择素和促炎细胞因子如白介素1[25]。活化血小板表面上的胶原凝集素是可以触发凝集素途径的MBL相关丝氨酸蛋白酶受体[26,27]；α颗粒释放异构酶内质网蛋白57，可修饰胶原凝集素，进而限制其激活补体的作用[28]。可见，补体激活促进了血小板的活化；活化的血小板不仅促进了末端复合物C5b9的生成，还具有调节补体激活3个途径的固有能力。补体成分与血小板之间的相互作用参与了血管炎症反应，促进了早期AS发生，加速了血栓形成过程。人血管内皮细胞可表达多种补体成分（如C1q、C3a和C5a）的受体；过敏毒素C3a和C5a与其G蛋白偶联受体结合后，发挥促炎和促血栓形成的活性；C3a和C5a还可诱导内皮细胞表达促炎细胞因子和血管内膜促炎趋化因子，上调关键白细胞黏附分子和P选择素的表达[28]。补体系统的激活和C5b9的生成，还可通过刺激中性粒细胞和内皮细胞组织因子的表达以及内皮细胞血管性血友病因子的分泌，诱导内皮促血栓表型，进而激活凝血级联反应，导致凝血酶生成，并进一步增强血小板的活化以及黏附、聚集能力[29]。此外，C3a和C5a在募集和活化单核/巨噬细胞、中性粒细胞，增加内皮通透性方面也起着至关重要的作用，这都是AS及血栓形成的关键病理生理机制[28]。二、补体相关生物标志物在ASCVD中的应用
补体系统可通过影响炎症反应、血管重塑、血栓形成等过程，参与ASCVD的发生与发展。多项研究显示，补体成分及相关蛋白可作为ASCVD的潜在风险标志物，在疾病预测、危险分层及预后判断等方面均具有良好的应用前景。循环可溶性补体蛋白或产物水平与ASCVD风险相关。Hertle等[29]研究发现，糖尿病患者血清C3a水平与颈动脉内中膜厚度、踝臂血压指数独立相关，且在重度吸烟者中，C3a水平与CVD发生相关；提示C3a可作为CVD的潜在危险因子。Bavia等[30]研究显示，急性心肌梗死患者入院时即刻和入院后6、12h以及出院时的血浆C3d水平均明显升高，可溶性C5b9水平在入院时即刻和入院后6h升高，提示补体激活是急性心肌梗死的早期事件，发生在心肌坏死之前，C3d和可溶性C5b9可能是反映急性心肌梗死炎症反应和组织损伤的潜在指标。Martínez-López等[31]发现，早期AS斑块中涉及脂质转运、补体系统、免疫球蛋白超家族和止血的多种蛋白成分水平增高；补体激活途径各成分蛋白主要在内膜血脂斑中增加；亚临床AS患者血浆C5水平明显增加，并与斑块体积、冠状动脉钙化程度呈正相关；提示补体系统激活是早期AS斑块中的主要变化，C5可望作为亚临床AS的新型循环标志物。Higgins等[32]报道，肥胖和超重的儿童和青少年的血清C3和C4水平比正常体重者更高，且与体重指数呈正相关；提示C3和C4补体成分的检测有助于胰岛素抵抗、血脂异常和AS等代谢性疾病的早期评估。Chun等[33]经体外循环心脏手术获得冠状动脉内血样，发现其中活化B因子水平升高；提示循环活化B因子是缺血再灌注损伤诱导补体依赖性心肌坏死的关键指示器，可能为预防心肌缺血再灌注损伤提供潜在治疗靶点。Shahini等[34]也发现，有症状的主动脉瓣狭窄患者血浆B因子水平升高，且与其全因死亡率相关；提示循环B因子可作为主动脉瓣狭窄患者的潜在预后评估指标。细胞表面膜结合的补体蛋白或产物也可作为CVD风险预测与评估的新型标志物。先前文献报道，循环C5b9水平与低度炎症、血脂异常有关[35]。Si等[36]研究也表明，高C5b9水平可作为急性缺血性卒中患者和不稳定颈动脉AS的独立危险因素，与其90d内病情的恶化有关。另有Hong等[37]报道，急性冠状动脉综合征患者的血清C1q水平升高，可作为冠状动脉狭窄的独立标志物。Cavusoglu等[38]在进行冠状动脉造影的糖尿病患者中发现，其C1q水平的降低与10年内全因死亡率风险增加相关。随着基因组测序和蛋白组学技术的不断发展，人们发现还有很多与C1q球状结构域相似的非补体蛋白，包括脂连素和C1q补体/肿瘤坏死因子相关蛋白超家族，主要由脂肪细胞表达与分泌，发挥抗炎、抗AS、抗糖尿病等生物学功能，以调节体内代谢稳态、控制心血管系统功能状态[39]。补体系统激活在ASCVD相关发病机制和进展中发挥关键作用。大量研究证据已表明，补体激活参与了内皮细胞活化、白细胞和VSMC迁移、血小板的黏附、活化和聚集以及凝血系统激活、纤维蛋白溶解受损等一系列生物学过程，最终通过促进AS进展、斑块破裂、血栓形成和动脉闭塞，导致ASCVD的发生。多种补体成分具有作为ASCVD新型生物标志物的潜能，若要将其实际应用于临床，还须单独或与其他相关标志物组合一起进行大规模独立的队列研究，以系统性评估并确认其敏感性、特异性、预测值、危险比值比、相对风险值等参数。现今，由多个学科交叉、融合组成的综合性检测途径，有助于发现更多、更精准的补体分子标志物及其相关组合，如何评价其纳入常规检验的价值，指导ASCVD的预防与治疗，进一步增加临床获益，是未来ASCVD代谢免疫研究领域的重点。利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突选自中华检验医学杂志,,43(09)
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