《European Journal of Immunology》：Decoding the Factor H-Related Proteins: Gatekeepers of Complement Dysregulation in AMD
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年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration, AMD）是西方世界第三大致盲病因，预计到2040年全球患病人数将达2.88亿。遗传与生化证据均表明，眼后部补体过度激活源于调控能力下降，引发炎症与组织损伤，推动这一致盲疾病
年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration, AMD）是西方世界第三大致盲病因，预计到2040年全球患病人数将达2.88亿。遗传与生化证据均表明，眼后部补体过度激活源于调控能力下降，引发炎症与组织损伤，推动这一致盲疾病进展。既往研究多聚焦于补体因子H（complement factor H, FH）及H因子样蛋白1（factor H-like protein 1, FHL-1）的调控功能缺失，而近期研究揭示补体H因子相关蛋白（factor H-related proteins, FHRs）在驱动补体级联放大中的新兴作用。FHR基因缺失被证实对AMD具有保护作用，循环FHR水平升高则与疾病发生部位的蛋白沉积直接相关。本文系统梳理FHR与AMD风险的关联机制，解析其促进炎症与细胞外基质重塑的潜在通路，并探讨靶向FHR作为降低AMD风险新型治疗策略的有效性。
1 引言
补体系统是先天免疫的核心组分，在宿主防御与免疫监视中发挥关键作用，由30余种蛋白质组成，可通过经典途径、凝集素途径与替代途径三条通路激活。补体反应可诱导免疫细胞招募、炎症反应与组织重塑，因此需受到严格调控。经典途径与凝集素途径属于靶向激活，而替代途径（alternative pathway, AP）作为级联放大环路，可通过C3(H2O)的持续低水平水解在生物表面自发激活，形成C3转化酶（C3bBb），进一步放大C3裂解并驱动下游炎症反应，包括C5激活、膜攻击复合物（membrane attack complex, MAC）形成、过敏毒素C3a与C5a释放及免疫细胞招募。由于失控的补体激活会损伤宿主组织，替代途径受到多种调节因子的严密管控，其中核心调节分子为补体因子I（complement factor I, FI）——一种可将C3b裂解为无活性的iC3b、阻断补体持续放大的蛋白酶。FI无法独立完成催化，需辅因子协助以实现与C3b/iC3b/C3dg的构象结合与蛋白水解功能：细胞膜结合型辅因子包括膜辅因子蛋白（membrane cofactor protein, MCP/CD46）与补体受体1（complement receptor 1, CR1/CD35）；而无细胞结构的区域（如细胞外基质（extracellular matrix, ECM）与糖萼）缺乏此类膜结合辅因子，仅能依赖可溶性FI辅因子发挥作用，典型代表即为FH与FHL-1。这些可溶性辅因子通过与糖胺聚糖（如硫酸乙酰肝素（heparan sulphate, HS））及唾液酸相互作用锚定于ECM，充当“替代性膜结合调节因子”，是保护无细胞结构免受异常补体攻击的关键。
除FH与FHL-1外，还存在一系列可溶性蛋白被称为FHRs，由1号染色体CFH基因下游的5个独立基因编码，人体循环中可检测到6种FHR蛋白：FHR-1、FHR-2、FHR-3、FHR-4A、FHR-4B与FHR-5，其中FHR-4A是CFHR4基因的主要循环剪接变体。这6种蛋白可分为两类：FHR-1、FHR-2、FHR-5可形成同源或异源二聚体；FHR-3、FHR-4A、FHR-4B则以单体形式存在。FHRs的补体调节功能具有环境依赖性，多数情况下被认为可与FH/FHL-1竞争结合C3b或HS。由于所有FHRs均无法结合FI，这种竞争性结合最终会导致补体表面调控失衡，因此FHRs通常被归类为补体激活剂或调控修饰因子。
2 FHR家族蛋白的结构与进化
多数补体通路调节因子基因定位于1号染色体1q31-1q32区域的约12 Mb DNA区段，被称为补体激活区（region of complement activation, RCA）簇。该区域由两段基因岛组成，中间间隔10.3 Mb的非补体相关转录区域：端粒侧707 kb区段包含多个液相与膜结合补体调节因子基因（如C4BPA、C4BPB、DAF、CR1、CR2等），而着丝粒侧358 kb区段则包含CFH基因与5个CFHR基因。RCA簇于1999年完成初步定位，2001年进一步细化，随着测序技术发展，该区域的结构认知仍在持续更新，新的拷贝数变异与序列变异仍可能被发现。
CFH基因与5个CFHR基因各自转录对应蛋白，仅CFH与CFHR4可产生可变剪接变体：CFH基因除转录4.3 kb mRNA（编码155 kDa全长FH蛋白）外，还可转录1.8 kb的截短mRNA，其包含独特的外显子序列，编码4个氨基酸的C端尾与独特的3'非翻译区，翻译后对应FH蛋白N端的49.1 kDa片段，保留了赋予补体调节功能的C3b与FI结合域，该截短蛋白被命名为FHL-1，C端特征序列为丝氨酸-苯丙氨酸-苏氨酸-亮氨酸（Ser-Phe-Thr-Leu）。CFHR4基因同样存在两个转录本，分别编码FHR-4A与FHR-4B蛋白。目前关于CFH基因剪接选择产生FH或FHL-1的具体机制尚不明确，尽管FH在体内多数组织中广泛表达，但少数细胞类型（如胶质母细胞瘤细胞、卵巢肿瘤细胞系SK-OV-3与Caov-3）中FHL-1的表达量高于FH。
3 补体激活与AMD的关联
补体失调已被证实与多种全身性及器官特异性疾病相关，其中年龄相关性黄斑变性（AMD）是近年研究热点。AMD发生于眼后部，表现为视网膜黄斑区（负责中心视力）的渐进性破坏，预计到2040年全球患病人数将超过2.88亿，是全球第三大致盲病因。自20世纪90年代末起，研究即在AMD捐献者尸检眼中观察到补体C3b及其他补体蛋白大量沉积于病变激活部位——脉络膜毛细血管（外层血-视网膜屏障的有孔血管结构）与Bruch膜（构成外层血-视网膜屏障一半的特化ECM，另一半为视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium, RPE））。
作为全球主要致盲疾病，AMD已通过全基因组关联研究（Genome Wide Association studies, GWAS）鉴定出52个独立相关的常见与罕见遗传风险变异，覆盖34个基因座，其中两个主导风险位点分别为10号染色体HTRA1/ARMS2基因区域与1号染色体CFH基因区域。这两个位点的遗传变异对AMD的单归因风险最高，其中CFH基因的单个核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）rs1061170可解释约50%的AMD归因风险。该SNP对应FH与FHL-1蛋白的第402位氨基酸多态性（成熟分泌蛋白中为第384位）：酪氨酸替换为组氨酸，即Y402H多态性。需注意该多态性是风险单倍型的一部分，与CFH基因内外多个SNP共同作用贡献疾病风险。值得注意的是，Y402H多态性单独即可改变FH/FHL-1对Bruch膜等ECM中HS的识别能力，而Bruch膜正是AMD早期病变的核心部位。
4 FHR蛋白与AMD的关联
将1号染色体的AMD遗传风险完全归因于FH/FHL-1的功能改变并不全面。CFHR1/CFHR3或CFHR1/CFHR4的双基因缺失与AMD发病风险降低显著相关，且这种保护作用独立于CFH Y402H多态性，效应强度甚至超过后者。部分研究认为CFHR1/CFHR3缺失的保护效应与Y402H无关，也有研究指出该缺失并非与单一SNP完全共分离，而是更多出现在保护性CFH单倍型背景下，可能仅部分解释该位点的AMD风险降低。
后续研究发现，患者循环中FHR蛋白水平升高同样与AMD强相关，且这种升高由遗传因素驱动。基于GWAS数据的孟德尔随机化分析明确显示，遗传决定的循环FHR-1、FHR-2、FHR-4、FHR-5水平升高是AMD的致病因素。同时，FHR-2、FHR-4、FHR-5蛋白已在人类眼组织的脉络膜毛细血管毛细血管间间隔中沉积，该区域正是AMD早期补体过度激活的生理相关部位。近期更多遗传与生化数据进一步支持FHR-1（尤其是FHR-5）在驱动AMD眼后部炎症中的核心作用。
目前关于循环中补体激活产物升高反映的是全身性补体激活还是局部器官特异性激活仍存在争议，FHR蛋白在脉络膜毛细血管的沉积来源也未完全明确。现有证据表明FHR蛋白主要来源于肝脏，多数研究未在视网膜细胞中检测到CFHR基因转录，人类捐献者眼的视网膜空间（外层血-视网膜屏障内侧）也无FHR蛋白分布，仅在一例老年捐献者眼的小胶质细胞中检测到FHR-3。体外实验显示，外源性重组FHR-3作用于视网膜色素上皮细胞系ARPE-19后可被细胞内化，并增强促炎细胞因子IL-1β、IL-18及补体蛋白的分泌。若FHR蛋白进入视网膜空间，将对视网膜稳态造成严重损伤并驱动炎症性疾病。鉴于肝源FHR蛋白特异性沉积于眼后部脉络膜毛细血管周围的ECM，推测其通过识别糖胺聚糖链序列实现锚定，这种糖链序列介导的蛋白定位机制被称为“GAG链邮政编码”。近期利用患者诱导多能干细胞分化的视网膜色素上皮细胞（iPSC-RPE）的研究显示，外源性补体激活可通过C3a/C3aR与C5a/C5aR轴刺激RPE细胞，改变NF-κB激活并下调自噬，最终诱导AMD相关形态学改变；携带更高AMD遗传风险的iPSC-RPE对C3aR与C5aR刺激的易感性更强，进一步支持局部微环境中FH/FHL-1与FHR的功能平衡偏移导致的补体过度激活是AMD发病的核心机制。
5 AMD中FHR介导的补体失调
FHL-1分子量较小且无糖基化修饰（CCP4结构域中预测的N-连接糖基化位点未被占据），是Bruch膜中主要的液相补体调节因子，而全长FH蛋白因体积较大无法进入相同空间。这一特性意味着，仅需较低水平的FHR蛋白即可干扰FHL-1向ECM的招募或与C3b的结合，远小于干扰具有额外GAG结合位点（CCP19–20）、多个C3b结合域（CCP1–4与CCP19–20）及唾液酸识别能力（CCP20）的全长FH所需的FHR浓度。
肝素是肥大细胞活化后释放的高度硫酸化可溶性糖胺聚糖，常作为硫酸乙酰肝素（HS）的高度硫酸化区域体外模型，而HS是基底膜与血管内皮糖萼的主要成分，也是FH/FHL-1的核心结合配体。在6种FHR蛋白中，FHR-1、FHR-3、FHR-5已被证实可结合肝素。FH、FHR-1与FHR-5对HS的结合具有硫酸化依赖性，其中FHR-1优先识别N-硫酸化HS并可竞争取代HS结合的FH，提示局部FHR与FH/FHL-1的比例决定组织补体调控状态。人眼Bruch膜中存在大量N-硫酸化HS糖胺聚糖，这一特征与FHR的沉积偏好高度吻合。类似机制已在C3肾小球病中得到验证：肾脏糖萼中FHR-1与FHR-5通过识别特定硫酸化模式的糖胺聚糖实现沉积，据此研究者提出2-O-脱硫酸化肝素衍生物可作为候选药物，在不影响FH功能的前提下阻断FHR-1与FHR-5的沉积。
除通过HS相互作用干扰FH/FHL-1的组织定位外，FHRs还通过其他机制调控补体激活：早期研究曾报道FHR-3与FHR-4在非生理条件下可充当FI辅因子介导C3b裂解，但后续研究未能复现该结果，且与FHR蛋白与FH/FHL-1的结构同源性不符——FHRs缺失FI辅因子功能域，无法介导FI的蛋白水解作用。部分研究称FHR-2可结合C3b并抑制C3转化酶活性、FHR-1可抑制MAC复合物形成，但这些结果多在非生理条件下获得，难以重复。当前学界共识为：FHR蛋白与C3b的结合会以直接或间接方式驱动补体激活，与FH/FHL-1的作用相反。其中一种机制是竞争性抑制FH/FHL-1与C3b的结合：FHR-4对锚定于表面的C3b的亲和力高于FHL-1，对FH的竞争力较弱。这一特性已被应用于肿瘤免疫治疗：将FHR-4偶联至免疫偶联物中，可克服HER-2阳性肿瘤的补体抵抗，增强肿瘤杀伤效果。此外，FHR蛋白还可结合PTX-3与C反应蛋白（C-reactive protein, CRP），其中FHR-5可竞争取代FH与PTX3的结合；FHR-1与FHR-4则可通过结合CRP激活经典途径。FHR蛋白的完整配体谱及其结合后的下游效应仍在探索中，但现有证据一致支持FHRs为补体激活剂，与负调节因子FH、FHL-1共同维持补体调控平衡。近期研究还发现FHR蛋白在循环中可与C4、组织蛋白酶G、甘露糖结合凝集素2（mannose-binding lectin 2, MBL2）等分子相互作用，这些分子均与AMD中的ECM重塑及炎症过程相关。
6 治疗调控
鉴于FH、FHL-1与FHRs在疾病中的作用，调控其功能已成为多种疾病的潜在治疗方向。在AMD领域，通过玻璃体内注射或基因治疗补充FH/FHL-1的策略旨在恢复失控的补体放大环路，但该策略能否穿透至正确组织、抵消高浓度FHR蛋白的竞争效应仍需验证。而FHR-4可竞争取代FH/FHL-1结合C3b的特性也被用于肿瘤靶向治疗，尽管两者似乎不结合C3b的同一位点，但仍可能产生空间位阻效应。
FHRs与疾病的强遗传及生化关联使其成为独立的治疗靶点，但其高度序列同源性长期阻碍特异性检测试剂的开发，也为精准靶向治疗带来挑战。由于CFHR基因主要在肝脏转录，靶向FHRs需作用于循环系统（面临给药剂量与药代动力学障碍）或直接靶向肝脏。后者已有先例：针对肝脏补体因子B基因转录的沉默疗法已进入II期临床试验（NCT03815825）。但目前临床前体内模型存在显著局限：小鼠FHR同源蛋白虽有一定功能相似性，但无法完全模拟人FHR蛋白的功能与组织特异性；非人灵长类疾病模型虽能更好模拟人FHR蛋白特征，却受限于成本与研究可及性。截至目前，尚无公开开展的靶向FHR蛋白的临床试验，但相关研发管线预计将在短期内推进。
7 结论与展望
尽管对H因子家族蛋白的认知不断深入，仍有诸多未知等待探索：RCA基因簇图谱仍在持续细化，该区域内的遗传变异正被发现与更多罕见及常见疾病相关。靶向FH家族蛋白能否为患者带来确切临床获益仍需验证，但无疑提供了广阔的研究空间。过去数十年研究多聚焦于FH的独立功能，未来应将整个FH家族成员纳入考量，以更全面解析免疫监视与调控的分子机制。
