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細胞微粒在自身免疫性疾病發(fā)病中的作用:一種新的潛在治療靶標(biāo)①

2016-01-08 10:26:28廖煥金,蘭巧芬,陳秋華
中國免疫學(xué)雜志 2015年11期

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2015.11.026

細胞微粒在自身免疫性疾病發(fā)病中的作用:一種新的潛在治療靶標(biāo)①

廖煥金蘭巧芬陳秋華②謝彤②吳平劉華鋒③潘慶軍③

(廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究中心,湛江 524001)

中圖分類號R392

文獻標(biāo)志碼碼A

文章編號號1000-484X(2015)11-1557-04

①本文受國家自然科學(xué)基金(81471530),廣東省自然科學(xué)基金(S2013010011568),湛江市科技攻關(guān)項目(2013B01086)資助。

②廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科,湛江524001。

③廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腎臟疾病研究所,湛江524001。

作者簡介:廖煥金(1990年-),男,主要從事自身免疫性疾病發(fā)病機制研究。

通訊作者及指導(dǎo)教師:謝彤(1967年-),男,主任醫(yī)師,主要從事風(fēng)濕免疫性疾病防治研究,E-mail:xtR34@163.com。

劉華鋒(1969年-),男,教授,博導(dǎo),主要從事免疫性腎小球疾病發(fā)病機制方面的研究,E-mail:hf-liu@263.net。

潘慶軍(1978年-),男,博士,副教授,碩導(dǎo),主要自身免疫性疾病防治研究,E-mail:stilwapan@gmail.com。

細胞微粒(Microparticles,MPs) 是一類在某些生理或病理狀況下,從血管內(nèi)皮細胞或循環(huán)血細胞 出芽脫落的富含磷脂的直徑約為0.1~1.0 μm的顆粒,具有生物活性可參與多種免疫性疾病(Immune diseases)的發(fā)病[1]。微粒被認為是多功能的亞細胞結(jié)構(gòu),通過釋放生物活性分子和表面抗原與靶細胞的受體相互作用,介導(dǎo)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo),傳遞分子物質(zhì)和誘導(dǎo)細胞內(nèi)信號[2,3]。因此,細胞微粒可能作為自身免疫性疾病新的潛在治療靶標(biāo)。

本文謹對細胞微粒在自身免疫性疾病發(fā)病中的作用做一綜述,以類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(Rheumatic arthritis,RA)和系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus,SLE)為例,以期為自身免疫性疾病的防治提供新的策略。

1細胞微粒的生成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和檢測

細胞凋亡和活化是釋放微粒的主要機制[4,5]。通過誘導(dǎo)細胞活化或凋亡,使之出芽產(chǎn)生微粒是研究微粒功能的重要手段。在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis,RA)發(fā)病中,抗中性粒細胞胞漿抗體(Anti-neutrophil cytoplasmic antibodies,ANCAs)可誘導(dǎo)細胞因子型中性粒細胞釋放微粒[6]。另外,一種廣泛使用的蛋白抑制劑即星形孢菌素可以誘導(dǎo)凋亡促進囊泡的形成,然后分離成為微粒[7]。因此,對不同微粒誘導(dǎo)劑的發(fā)現(xiàn),有利于我們進一步探索微粒的形成、釋放機制,以及其生物學(xué)功能。

微粒其在細胞的信號傳導(dǎo)和生物活性分子傳遞中具有重要的作用。免疫性疾病中,與疾病相關(guān)的微粒主要是內(nèi)皮細胞、免疫細胞、血小板等活化和凋亡產(chǎn)生的[8]。微粒內(nèi)含有DNA、RNA、蛋白質(zhì)、補體、生長因子和細胞因子等,而且膜上具有各種前體細胞的表面受體(如CD31、CD40、CD40L、CD4、CD5、CD105等)[1,8,9]。這些微粒可以在外周血中進行廣泛的轉(zhuǎn)移,通過釋放生物活性物質(zhì)和表面受體與靶受體相互識別,進而參與免疫性疾病的發(fā)病。

微粒的精確分離和檢測也尤為重要。微粒的檢測方法主要有掃描電子顯微鏡、流式細胞儀和ELISA等,由于通量高、用時短、操作簡單,ELISA和流式細胞儀是目前比較常用的方法[10]。檢測原理主要基于微粒攜帶了前體細胞的一些表面抗原和胞質(zhì)中的蛋白抗原、DNA、RNA等,因此可通過對微粒表面特異抗原和胞質(zhì)成分的檢測來鑒別和分離微粒[7]。研究發(fā)現(xiàn),還可以用核酸染料來檢測微粒內(nèi)的DNA和RNA確定其來源[11]。雖然可以通過檢測表面特異抗原和胞質(zhì)成分來分離和鑒別微粒,但微粒的檢測常常受到其大小和體液中的可溶性分子限制。同時,對于直徑小于0.3 μm的微粒體很難分離檢測到,而且易受一些主觀因素的影響,很難使整個檢測過程標(biāo)準(zhǔn)化[10]。

2細胞微粒在RA發(fā)病中的作用

RA是一種常見的自身免疫性疾病,其特征以慢性關(guān)節(jié)炎癥為主,易反復(fù)發(fā)作,最終出現(xiàn)關(guān)節(jié)畸形甚至不同程度的殘疾[12,13]。既往發(fā)現(xiàn)免疫異常、遺傳背景、環(huán)境差異和表觀遺傳修飾等因素可以使自身抗體的產(chǎn)生增加、促進關(guān)節(jié)炎癥和骨破壞[14],但其發(fā)病機制仍未完全解析。近年研究發(fā)現(xiàn),微粒被認為是細胞損傷和活化的分子標(biāo)志物,也是新的信號傳遞物質(zhì)。血小板、內(nèi)皮細胞和免疫細胞產(chǎn)生的微粒攜帶的多種胞質(zhì)成分及表面抗原在RA的免疫應(yīng)答異常中可能具有重要作用。

十多年前,Knifjj-Dutmer等[1]已證實血中PMPs水平與RA疾病的活動度密切相關(guān),來自臨床RA病人活動期和非活動期的血漿PMP高于健康對照組。從而開啟了微粒在免疫性疾病發(fā)病中的研究熱潮。近年研究發(fā)現(xiàn),RA病人血漿和滑膜液中的微粒數(shù)量都有所升高[15]。在體外檢測發(fā)現(xiàn),從RA病人分離的微粒可以促進內(nèi)皮細胞活化和損害人的血管內(nèi)皮細胞及其功能[16]。但目前,在RA中,微粒的種類,微粒主要來源于何種細胞,通過何種途徑影響信號傳導(dǎo),對疾病發(fā)展的影響尚不明確,有待進一步研究。

在RA的發(fā)病中,炎癥反應(yīng)是一個重要環(huán)節(jié)。眾多炎性和免疫細胞(如樹突狀細胞、T淋巴細胞和單核/巨噬細胞等)與 RA的疾病進展密切相關(guān)。已發(fā)現(xiàn)體外產(chǎn)生的EMP能夠刺激黏附分子的表達,增加單核細胞黏附,促進炎性細胞聚集,誘發(fā)炎癥反應(yīng)[17]。除影響單核細胞參與炎癥反應(yīng)外,微粒還能夠促進一些炎癥因子的表達。已報道,來源于RA或骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)滑膜液的微粒與成纖維樣滑膜細胞共培養(yǎng)時可以誘導(dǎo)生成IL-6、IL-8、MCP-1、RANTES和VEGF[18],微粒增高可使體內(nèi)C反應(yīng)蛋白(CRP)的水平增高[19]。此外,TNF-α刺激內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的EMP可以誘導(dǎo)漿細胞樣樹突狀細胞(Plasmacytoid dendritic cells,pDC)成熟,成熟的樹突狀細胞不僅能夠分泌炎性細胞因子如IL-6、IL-8[20],還可以促進T淋巴細胞向Th1分化[21]。Th1細胞分泌的因子(如IFN-γ、IL-2和TNF-α)已被證明可促進RA的發(fā)展[14]。

在自身免疫性疾病中,微粒、免疫球蛋白和補體能夠形成促進炎癥發(fā)生的免疫復(fù)合物(Immune complexes,ICs)。補體在RA的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用,有證據(jù)表明在人類RA滑膜和RA的動物模型中可以通過經(jīng)典途徑和旁路途徑激活補體[22]。并且,已發(fā)現(xiàn)在RA病人軟骨中含有免疫球蛋白和C3沉積物。而且,在膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎和其他RA小鼠模型中,關(guān)節(jié)炎依賴于補體的級聯(lián)反應(yīng)[23]。進一步發(fā)現(xiàn),在RA滑膜液中可檢測到細胞來源的微粒與補體形成的復(fù)合物。在對RA滑膜液中的微粒進行檢測時發(fā)現(xiàn),微粒的大小不同,推測大的微粒是微粒-ICS復(fù)合物(MP-ICS),是基于免疫復(fù)合物中含有大量來源于血小板及表達CD41的微粒,另外MP-ICS有很高的促炎作用,可引起中性粒細胞白三烯的釋放[24]。這些發(fā)現(xiàn)表明微粒可以和補體形成免疫復(fù)合物并參與RA的發(fā)病。據(jù)此,我們推測表達自身抗原的血小板微粒與抗體或補體形成的MP-ICS可能是導(dǎo)致炎癥持續(xù)存在的原因之一。

T細胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)異常是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的主要發(fā)病機制,如Th1/Th2和Th17/Treg等應(yīng)答失衡。在RA中,內(nèi)皮細胞活化后可作為抗原提呈細胞(APC)向T細胞遞呈抗原,并表達與淋巴細胞表面配體相互作用的多種分子。研究發(fā)現(xiàn),微粒攜帶的多種表面分子可能為APC與T細胞間的相互作用創(chuàng)造了條件,參與了T細胞的活化和增殖[25]。進而發(fā)現(xiàn),在RA中,微粒可刺激T細胞活化,誘導(dǎo)產(chǎn)生Th1型細胞因子(IFN-γ和IL-2),提示微粒可通過活化T細胞并產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng),介導(dǎo)T細胞免疫應(yīng)答[21]。

B細胞可通過抗原提呈和分泌抗體,在RA適應(yīng)性免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。PMPs通過攜帶的CD40L可以調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的發(fā)生。這些微粒可傳遞活化信號給B細胞,進而分泌更多的IgG,經(jīng)CD4+T細胞協(xié)同作用后,可進一步形成生發(fā)中心(Germinal center)[26]。另外,BAFF(B-cell activating factor,BAFF)是腫瘤壞死家族的一員,對B細胞的活化,增殖和抗凋亡至關(guān)重要。Messer等[27]在體外研究中發(fā)現(xiàn),從類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)炎患者的滑膜液中分離的微粒能夠誘導(dǎo)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎成纖維細胞樣滑膜細胞(Fibroblast-like synoviocytes,F(xiàn)LS)釋放B細胞活化因子(B cell-activating factor,BAFF)、胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(Thymic stroma lymphopoietin,TSLP)和分泌性白細胞蛋白酶抑制劑(Secretory eukocyte protease inhibitor,SLPI ),進而影響B(tài)細胞增殖活化。因此,微粒可通過影響B(tài)細胞的功能參與RA的發(fā)病,但具體機制有待深入研究。

綜上,在RA中微粒可能通過細胞表面分子和釋放胞質(zhì)的成分,在激活血小板釋放炎癥介質(zhì)、B細胞和T細胞活化、介導(dǎo)抗體的生成和激活補體形成免疫復(fù)合物等過程中扮演重要角色。此外,研究還發(fā)現(xiàn)來源于T細胞和單核細胞的微粒可以誘導(dǎo)滑膜纖維細胞表達基質(zhì)蛋白酶和產(chǎn)生介質(zhì)[28],說明微粒可能還會促進RA關(guān)節(jié)軟骨和骨骼的破壞,甚至出現(xiàn)畸形,可能作為一種新的RA的潛在治療靶標(biāo)。

3細胞微粒在SLE發(fā)病中的作用

SLE是一種慢性自身免疫性炎癥疾病,常累及全身多系統(tǒng)、多器官,典型特征為多種自身抗體及免疫復(fù)合物的形成,主要病理特征是免疫復(fù)合物沉積在組織造成SLE患者的炎癥反應(yīng)[29]。遺傳和環(huán)境因素相互作用導(dǎo)致的免疫細胞功能紊亂與SLE密切相關(guān)。雖然SLE中免疫復(fù)合物的作用已經(jīng)明確,但免疫復(fù)合物中核抗原來源還仍不清楚。所以研究微粒在(核)抗原的來源和免疫復(fù)合物的形成過程所起作用,將有助于解析SLE的發(fā)病機制。

凋亡調(diào)節(jié)紊亂或吞噬凋亡小體異常是SLE發(fā)病機制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究已發(fā)現(xiàn),自身抗原物質(zhì)可能來源于凋亡細胞,與凋亡小體的清除異常密切相關(guān)。在細胞凋亡分子重組中,RNA和DNA被包裝成凋亡小體,小的凋亡小體和微粒容易逃過被吞噬的命運,可以轉(zhuǎn)移到外周血中或與抗體形成免疫復(fù)合物沉積在組織,從而影響人的生理活動[30,31]。Radic等[32]研究表明在細胞凋亡時,用共聚焦顯微鏡和單克隆自身抗體分子重組技術(shù)發(fā)現(xiàn)凋亡小體含有DNA、組蛋白、組蛋白-DNA復(fù)合物和核小體顆粒。進一步發(fā)現(xiàn)組蛋白、DNA、RNA和SSB抗原出現(xiàn)在被巨噬細胞吞噬的凋亡小體中[33]。這些研究表明自身抗原物質(zhì)可能來源于凋亡小體或凋亡產(chǎn)生的微粒。當(dāng)?shù)蛲稣{(diào)節(jié)紊亂或吞噬凋亡小體異常時可誘發(fā)SLE。

盡管SLE的發(fā)病機制仍不明確,但免疫調(diào)節(jié)紊亂貫穿整個發(fā)病過程,主要以異常B細胞失調(diào)產(chǎn)生大量自身抗體、炎癥T細胞浸潤至靶器官及抗原呈遞細胞功能異常為特征。如微粒在RA中的作用中所述,微粒包含相關(guān)的自身抗原及內(nèi)容物能夠刺激B和T淋巴細胞產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。一旦誘導(dǎo)產(chǎn)生抗核抗體,就可以通過激活樹突狀漿細胞產(chǎn)生干擾素等細胞因子,或者和核抗原形成免疫復(fù)合物沉積在組織中。

基于,微粒是在細胞死亡和激活時釋放含有核分子的質(zhì)膜囊泡,DNA是微粒的一個重要組成部分,在血液中的DNA存在游離和顆粒兩種形式。因此在SLE中,微粒可作為抗DNA抗體和抗核小體抗體的靶抗原,與血液中的抗核抗體形成免疫復(fù)合物沉積在組織中。研究發(fā)現(xiàn),位于腎臟中的這些復(fù)合物包含IgM,IgG,IgA和補體,能夠?qū)е吕钳從I炎(Lupus nephritis,LN)的發(fā)生[34]。Ullal等[35]研究發(fā)現(xiàn)SLE患者血液中,IgG陽性的微粒水平增加時,總微粒數(shù)量也會有所增加。在人類SLE和小鼠模型中研究IgG陽性的微粒數(shù)量和抗DNA水平之間的關(guān)系時也提示微粒是免疫復(fù)合物的重要來源。Nielsen等研究表明未結(jié)合細胞源性微粒的膜聯(lián)蛋白V的水平與SLE的疾病活動度、腎炎活動度、高血壓、動脈血栓形成病史和甘油酸水平有關(guān)[36]。進一步發(fā)現(xiàn),除在RA血清中IgM陽性的微粒外,SLE病人血細胞來源的微粒與正常對照組、RA病人組和系統(tǒng)性硬化癥相比,IgG、IgM和C1q陽性的微粒水平升都有所上升[37]。所以IgG陽性的微粒與典型狼瘡抗體密切相關(guān)(抗-dsDNA,抗-ENA和抗-組蛋白等)。在檢測NZB/NZWF1狼瘡小鼠的抗DNA抗體與THP-1和Jurkat凋亡細胞產(chǎn)生微粒的結(jié)合試驗中發(fā)現(xiàn),只有某些確定的抗DNA抗體能結(jié)合微粒,特別是結(jié)合雙鏈DNA[38]。

圖1 細胞微粒參與自身免疫性疾病發(fā)病的假說Fig.1 A hypothesis of function of microparticles in development of autoimmune diseases

綜上,特定微粒的數(shù)量可能與SLE的疾病活動度密切相關(guān),并提示微粒是免疫復(fù)合物的一個重要來源,可能作為一種新的SLE的潛在治療靶標(biāo)。

5結(jié)論

細胞微粒在自身免疫性疾病的發(fā)病中是具有功能多樣化的亞細胞結(jié)構(gòu),被認為是細胞損傷和活化的標(biāo)志物,也是新的信號傳導(dǎo)物質(zhì)。在RA中,這些微粒攜帶促炎物質(zhì)可引起滑膜炎,也可活化淋巴細胞,介導(dǎo)抗體的產(chǎn)生。在SLE中,微粒在信號傳導(dǎo)和免疫復(fù)合物的形成中扮演重要角色,可作為自身抗原的載體并啟動和維持自身抗體的產(chǎn)生。因此,細胞微粒有望作為自身免疫性疾病新的潛在治療靶標(biāo)。

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[收稿2015-03-20修回2015-04-13]

(編輯許四平)

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