吕建林说结石(3):尿结石的急性炎症标志:C 反应蛋白 (CRP)

360影视 2025-01-05 18:44 4

摘要:CRP是一种存在于多种动物中的进化保守血浆蛋白,属于五聚蛋白超家族,具有钙依赖性结合特性。在炎症条件下,CRP血浆浓度显著升高,是评估炎症严重程度的急性期蛋白。人类CRP具有不同的生物学功能,而不同物种的CRP保留保护功能。

CRP是一种存在于多种动物中的进化保守血浆蛋白,属于五聚蛋白超家族,具有钙依赖性结合特性。在炎症条件下,CRP血浆浓度显著升高,是评估炎症严重程度的急性期蛋白。人类CRP具有不同的生物学功能,而不同物种的CRP保留保护功能。

C反应蛋白(CRP)由Tillett和Francis于1930年发现。CRP这个名字的出现是因为它首先被鉴定为急性炎症患者血清中的一种物质,与肺炎球菌荚膜的“c”碳水化合物抗原发生反应。CRP 是一种由肝脏合成的五聚蛋白,其水平会随着炎症而升高。CRP 是一种急性期反应蛋白,主要由 IL-6 对负责炎症/感染过程急性期 CRP 转录的基因的作用诱导。关于 CRP 在清除凋亡细胞和细胞碎片中的作用失调是否在系统性红斑狼疮 (SLE) 的发病机制中发挥作用,存在一些疑问,但这尚未得到明确证实。在对肺泡炎肺组织的动物研究中,它已被证明具有一些保护特性,可以减少中性粒细胞介导的肺泡损伤和蛋白质渗漏到肺部。

CRP 具有促炎和抗炎特性。它通过与磷酸胆碱、磷脂、组蛋白、染色质和纤连蛋白结合,在识别和清除外来病原体和受损细胞中发挥作用。它可以激活经典的补体途径,还可以通过 Fc 受体激活吞噬细胞,以加速清除细胞碎片、受损或凋亡的细胞和外来病原体。然而,当它被自身免疫过程中显示磷酸胆碱臂的自身抗体激活时,例如特发性血小板减少性紫癜(ITP),这可能会变成病理性的。在某些情况下,它还可以通过激活补体系统和炎症细胞因子来加重组织损伤。与间接检测炎症的红细胞沉降率相比,CRP 水平分别随着炎症刺激的发生和消除而迅速上升和下降。CRP 水平持续升高可见于慢性炎症性疾病,如慢性感染或炎症性关节炎,如类风湿性关节炎。

C反应蛋白升高的原因有很多。这些包括急性和慢性疾病,并且这些疾病的病因可以是感染性的或非感染性的。然而,CRP 水平显着升高通常与感染原因相关[4](病原体相关分子模式识别的一个例子)。创伤也会导致 CRP(警报反应)升高。较温和的升高往往与更广泛的病因有关,从睡眠障碍到牙周病。

从外周静脉抽取血样。在大多数情况下,抽血医师会执行该程序。抽血医生将一根舒适的橡皮筋绑在上臂上,患者握拳数次。抽血师触诊静脉以确认位置,并用酒精准备垫清洁该区域。一旦该区域风干,医生就会将针插入静脉并抽取一小瓶血液。他或她从患者手臂上取下束带,然后取出针头并对静脉穿刺部位施加压力,直至止血,通常在一分钟内。在该部位应用绷带。应审查患者的药物,因为这些药物会影响测试结果。抽血前不需要禁食。无需特殊程序。并发症包括穿刺部位渗血、穿刺部位瘀伤或轻度压痛,或者极少数情况下静脉穿刺部位感染。其他体液,例如滑液,可以用这种方式进行测试,但通常不是这样。

免疫测定法和激光比浊法是量化 CRP 水平的方法,便宜、准确且快速。为了检测较低水平的 CRP(0.3 至 1.0 mg/L),建议使用高灵敏度 CRP 方法,因为通常的 CRP 检测测试不太精确。高灵敏度 CRP 仅表示所使用的检测过程,允许检测较低水平的 CRP,而不是不同的或更具体的鉴别诊断。

当医生怀疑急性或慢性炎症(例如,SLE 或类风湿性关节炎 [RA])或感染时,进行此测试。hs-CRP 在心脏筛查中的效用尚有争议。心血管风险与hs-CRP升高之间存在一定的相关性,但其应用仍存在争议,特别是考虑到该测试的特异性较差,目前正在进行更多的评估。

实验室值各不相同,目前没有标准。然而,一般来说,结果以 mg/dL 或 mg/L 为单位报告。Hs-CRP 通常以 mg/dL 为单位报告。当用于心脏风险分层时,hs-CRP 水平低于 1 mg/dL 被认为是低风险。1 mg/dL 至 3 mg/dL 之间的水平被认为是中度风险,大于 3 mg/dL 的水平被认为是发生心血管疾病的高风险。[8] [9]

CRP水平解读:

低于 0.3 mg/dL:正常(大多数健康成年人的水平)。

0.3 至 1.0 mg/dL:正常或轻微升高(可见于肥胖、妊娠、抑郁症、糖尿病、普通感冒、牙龈炎、牙周炎、久坐生活方式、吸烟和基因多态性)。1.0 至 10.0 mg/dL:中度升高(全身炎症,如 RA、SLE 或其他自身免疫性疾病、恶性肿瘤、心肌梗塞、胰腺炎、支气管炎)。超过 10.0 mg/dL:显着升高(急性细菌感染、病毒感染、系统性血管炎、重大创伤)。超过 50.0 mg/dL:严重升高(急性细菌感染)。

某些药物,例如非甾体抗炎药 (NSAID),会错误地降低 CRP 水平。众所周知,他汀类药物也会错误地降低 CRP 水平。最近的伤害或疾病可能会错误地提高水平,特别是在使用此测试进行心脏风险分层时。补充镁还可以降低 CRP 水平。

如上所述,CRP 轻度升高不伴有任何全身性疾病或炎症性疾病。女性和老年患者的CRP水平较高。肥胖、失眠、抑郁、吸烟和糖尿病都可能导致 CRP 轻度升高,对于患有这些合并症的个体应谨慎解释结果。

鉴于 CRP 升高的因果关系存在很大差异,CRP 的边缘升高可能难以解释,并且不应将其用作解释为适合临床情况的孤立测试结果。如果水平极高,则可用于提示感染与炎症,但 1 mg/dL 至 10 mg/dL 之间的水平可能难以准确解释。炎症性关节炎或系统性红斑狼疮等慢性疾病会使这些水平长期升高,因此在将 hs-CRP 水平用作心血管疾病的预测标志物时,很难确定其升高是否有任何意义。

CRP 水平非常高(超过 50 mg/dL),大约 90% 的情况下与细菌感染有关。在多项研究中,CRP 已被用作急性和慢性感染(包括丙型肝炎、登革热和疟疾)的预后因素。 [10] [11] [12] 另一方面,轻度升高可能与临床相关,也可能不相关。在解释 CRP 测试结果时,强烈建议进行临床相关性。

Pentraxin(PTX)是一类进化上保守的多功能蛋白质超家族,因其“五边形”结构得名。起源于早期进化,被誉为“活化石”,存在于250至3亿年前的古代鲎中。PTX在蜘蛛至哺乳动物的进化过程中保持保守。其特征为羧基末端的200氨基酸五聚蛋白结构域和所有成员共享的8氨基酸保守序列(His-x-Cys-x-Ser/Thr-Trp-x-Ser),称为五聚体蛋白标签或特征序列。PTX家族成员包括CRP、SAP、PTX3、PTX4和NPTX。CRP与肺炎球菌C-多糖反应,SAP与淀粉样蛋白沉积相关,两者氨基酸序列同源性高,结构相似。PTX3是分泌蛋白,由IL-1或TNF刺激产生。NPR是跨膜分子。CRP和SAP在人类和小鼠中保守,但存在进化差异。

CRP是短链PTX家族成员,主要在肝脏合成以响应炎症,由IL-6介导。Pentraxins识别外源性和突变分子,作为急性期蛋白。五聚体分子具有序列同源性,依赖钙结合。长五聚体虽有中等同源序列,但无五聚体结构和钙依赖性结合特性。CRP是一种急性时相蛋白,由肝细胞合成,在炎症中起关键作用。感染或损伤后,血浆CRP浓度迅速升高,与炎症严重程度正相关,是常用的非特异性生物标志物。CRP作为模式识别受体,能在钙存在下沉淀肺炎链球菌C-多糖,并触发先天免疫。Cryo-ET显示CRP形成四聚体矩形平台激活补体,而非Fc介导的六聚体抗体平台。

huCRP,分子量约115 kDa,具有“果冻状凝集素折叠”结构。由五个亚基组成的环状五聚体,每个亚基含钙结合口袋和α螺旋,分别负责PC配体和C1q等配体结合。huCRP非糖基化,无亚基间共价键,每个亚基内Cys36与Cys97形成二硫键。原聚体中二硫键的形成对亚基及五聚体组装至关重要。CRP功能与钙依赖性配体亲和力相关。研究显示,利用此特性可从多种动物血液中分离CRP,因其在物种间保守。人、小鼠和大鼠CRP表达并根据与PC的钙依赖性结合特性纯化。五聚体CRP与PC结合能力在不同物种间无显著差异。CRP能与多种病原体及核酸、聚糖等结合,缺钙时可与聚阳离子结合。hrive团队发现huCRP钙结合结构(PDB ID:1GNH)。Thompson小组揭示了PC结合huCRP(PDB ID:1B09),关键残基Phe-66和Glu-81与钙离子距离0.4 nm,分别与PC甲基和胆碱氮相互作用。斋月等揭示无钙huCRP十聚体结构(PDB ID:1LJ7)。Guillon等人发现交错十聚体huCRP结构,锌离子和HIV-1 Tat蛋白稳定(PDB ID:3PVN)。努恩等利用Cryo-EM分析不同pH和配体条件下CRP结构,发现五边形五聚体CRP具有C5对称性。Cryo-ET解析CRP与C1复合物结合后的新界面,解释生化数据矛盾,阐明CRP调节补体系统机制。

huCRP存在两种形式:五聚体CRP(pCRP或nCRP)和单体/修饰CRP(mCRP)。pCRP在组织损伤或感染时迅速增加血液浓度,而其促炎作用主要在解离成mCRP后显现。研究表明,pCRP在2 mM Ca^2+下可快速转变为十聚体,其比例随NaCl浓度增加而减少。pH值和PC的存在影响pCRP与mCRP的比例及颗粒方向。Agrawal和Volanakis发现CRP与C1q的相互作用依赖于构象变化,酸性条件下配体结合能力增强。mCRP是局部炎症的关键因素,能诱导细胞促炎反应、触发IL-8分泌、改变内皮细胞表型、增强中性粒细胞定位和激活,并促进中性粒细胞与内皮细胞粘附,延缓凋亡。mCRP在动脉粥样硬化病变中积累,可能放大炎症反应。

huCRP基因位于1q23-24,编码224氨基酸,含18个N端信号肽。该基因含一内含子,分为信号肽和成熟蛋白区。CRP在IL-6和IL-1β刺激下表达于肝脏及其他细胞类型,炎症性疾病中血清浓度升高。CRP合成受IL-6和IL-1β调节,涉及STAT3、Rel、C/EBPβ/δ等转录因子。NF-κB与OCT-1/HNF复合物协同激活CRP转录,OCT-1可抑制其转录。CRP表达受DNMT3A和TET2甲基化调控。天然构象CRP是主要分泌形式,mCRP通过脂筏介导机制分布至组织。

图 1.CRP 结构和活性在进化中保守。(A) CRP-PC复合物的冷冻电镜结构来自PDB 7PKE,带状图由ChimeraX生成。(B) mCRP配体结合面展示两个钙分子和PC分子。(C) CRP五聚体侧视图,识别面介导PC配体结合,效应面含α螺旋与C1q等配体结合。(D) 小鼠和大鼠CRP五聚体结构由AlphaFold 3生成。

Zhou HH, Tang YL, Xu TH, Cheng B. C-reactive protein: structure, function, regulation, and role in clinical diseases. Front Immunol. 2024 Jun 14;15:1425168. doi: 10.3389/fimmu.2024.1425168. PMID: 38947332; PMCID: PMC11211361.

研究人类CRP功能主要依赖小鼠和大鼠模型,但这些模型的CRP水平与人类差异显著。小鼠CRP基线低,急性期反应中仅上升两倍;大鼠CRP基线较高,急性期反应中上升3至4倍。人类CRP基线为0.8 µg/ml,急性期可升至>500 µg/ml。不同物种CRP序列同源性高,但结构特征可能不同。研究表明,不同物种的CRP可能功能各异,不能直接从动物模型推断人类CRP功能。血小板分离pCRP导致mCRP沉积,mCRP可能激活炎症细胞。pCRP解离过程不完全清楚,需更多实验模型开发治疗性阻滞剂。未来研究需解决mCRP受体和信号转导问题,建立适合的急慢性炎症动物模型以验证体外数据和治疗策略。循环CRP浓度与多种病理相关,有助于发病机制研究。了解CRP结构和功能对药物设计至关重要。应审查小鼠和大鼠模型设计,优化实验以深入研究疾病中CRP的作用和功能。

来源:医学镜界一点号

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