IgA腎病免疫發病機制研究新進展

商 華

柳州市人民醫院腎臟病內科，廣西柳州 545006

IgA腎病（IgA nephropathy，IgAN）是由法國學者Berger最早于1968年描述的一種自身免疫性腎病，病理改變表現為腎小球系膜IgA1沉積、系膜細胞和系膜基質增生。現階段國際上較為公認的發病理論基礎是“四次打擊”致病假說[1]：①循環中血清半乳糖缺陷型IgA1（galactose-deficient-IgA1，Gd-IgA1）水平明顯升高;②Gd-IgA1被體內的IgG 抗體識別誘發自身抗體的產生;③抗原抗體復合物形成并廣泛沉積于腎臟系膜細胞;④系膜細胞增生、腎小球炎癥和損傷。由于 IgAN 具體的發病機制目前尚未闡明，因而成為近年國內外學術界研究的熱點。本研究從IgA1的異常糖基化、黏膜淋巴組織、B細胞、T細胞以及補體系統在 IgAN 的發生發展過程中所扮演的角色進行闡述，目的是綜述IgAN在分子免疫學發病機制晚近研究所取得成果。

1 IgA1的糖基化與異常糖基化

IgA從結構上可分為IgA1和IgA2兩個亞型，二者的主要區別是IgA1分子鉸鏈區含有19個氨基酸和6個潛在的O型糖基化位點；而IgA2分子僅有10個氨基酸，且沒有O型糖基化位點，這種結構上的差異使IgA1對細菌蛋白酶敏感。從來源上IgA可以分為血清型和分泌型，以單體和聚合體形式存在，IgA1主要在骨髓中產生而釋放入血，約85%的血清IgA是IgA1，且主要以單體IgA1形式存在[2]，而由胃腸道和呼吸道黏膜漿細胞分泌的IgA1主要為聚合體IgA1。IgA1的鉸鏈區多肽鏈含有多個氨基酸，其中絲氨酸或蘇氨酸殘基為O型糖基化位點。

IgA1分子的正常糖基化過程如下：①由N-乙酰半乳糖胺（N-acetylgalactosamine，GalNAc）在尿嘧啶N-乙酰半乳糖胺轉移酶-2的催化作用下將N-乙酰半乳糖胺轉移至絲氨酸或蘇氨酸形成O-聚糖結構；②在β1，3-半乳糖基轉移酶（core1β1，3galactosyltransferase molecular， C1GalT1）的催化下，將半乳糖基由尿嘧啶二磷酸半乳糖轉移至GalNAc；③在α2，6-唾液酸轉移酶2的作用下將帶負電荷的唾液酸轉移至N-乙酰半乳糖胺從而形成IgA1分子的糖鏈。

半乳糖缺陷型IgA1是指IgA1分子O型糖基化位點修飾存在明顯的半乳糖缺失。研究表明IgAN患者體內C1GalT1活性下降以及N-乙酰半乳糖胺唾液酸化的增強可能使IgA1分子半乳糖基化減少，因此C1GalT1活性下降及α2，6-唾液酸轉移酶2的活性增強在異常糖基化的IgA1形成中可能具有重要作用[3]。異常糖基化IgA1的鉸鏈區與細菌和病毒表面有一些相似性，因此這些病原體也可能誘導產生針對半乳糖缺陷型IgA1的抗聚糖抗體，這些抗體多數屬于IgG，少部分為IgA[4]。

2 黏膜免疫與IgAN

2.1 腸道黏膜淋巴組織、BAFF與IgAN

最新數據表明，腸道相關淋巴組織在IgAN的發展中起主要作用[5]。全基因組關聯研究顯示，大多數與IgAN風險相關的基因座也與免疫介導的炎癥性腸病、腸道屏障的維持以及對腸道病原體反應的調節有關[6]。實驗模型已經證明，小鼠中會產生高水平的IgA并過度表達一種對IgA合成很關鍵的B細胞激活因子（B-cell activating factor，BAFF），這些轉基因小鼠中BAFF的過表達與高水平的異常糖基化IgA1和其在腎小球系膜沉積有關[7]。由于發現該表型取決于共生菌群，從而得出這樣的假設，即過量的B細胞存活信號干擾了微生物群的正常平衡并改變了全身免疫反應，最新的研究亦表明腸道菌群在IgAN發病中起重要作用[8]。過表達BAFF的小鼠發展了共生菌依賴型IgAN，這提示了遺傳背景、B細胞活性和IgA的合成、腸道相關淋巴組織腸道免疫力和飲食在發病過程中的共同作用。有證據表明這種機制可能在人體中起作用，因為在一部分IgAN患者中檢測到BAFF的水平升高[9]。

2.2 扁桃體黏膜組織與IgAN

扁桃體黏膜免疫組織在環境抗原（細菌或食物）反復不定期的刺激下產生免疫應答可導致黏膜感染從而誘導低糖基化IgA1的產生。最近已有研究證明，參與IgA分子O-聚糖糖基化的基因編碼糖基轉移酶在IgA腎病患者的扁桃體B淋巴細胞中被下調[10]。Liu等[11]試驗發現IgAN患者的扁桃體單核細胞經脂多糖及溶血性鏈球菌刺激后可產生高水平的IgA 和IgA1，這些均提示局部的黏膜感染與IgAN的發病機制相關。臨床常可觀察到，IgAN有部分患者在黏膜感染后數小時至兩天內出現明顯肉眼血尿的改變，這種發作性肉眼血尿表現常常和上呼吸道感染密切相關。國內有研究表明，罹患IgAN的患兒經扁桃體切除術后其臨床緩解率高于未行手術切除者；但扁桃體切除不是IgAN患兒出現腎臟終點事件的獨立危險因素，扁桃體切除不能延緩IgAN患兒進入終末期腎病的時間[12]。

3 B淋巴細胞與IgAN

3.1 TLRs和APRIL

B淋巴細胞的參與在IgAN發病早期是不可或缺的。在IgAN進展過程中起著重要作用的B細胞黏膜反應中除了Toll樣受體（toll-like receptors，TLRs）外，還涉及誘導增值配體（a proliferationinducing ligand，APRIL）[13]。B細 胞 可 表 達 多 種TLRs，并且與黏膜相關淋巴組織相關。通過含有CpG-寡脫氧核苷酸的細菌DNA基序的TLR-9配體刺激黏膜固有層B細胞已被證明可誘導B細胞多克隆激活、類別轉換和免疫球蛋白的產生，這暗示黏膜B細胞可以識別病原體相關的分子模式并以獨立于T細胞的方式分泌IgA[10]。當黏膜表面的病原體誘導TLR-9表達時APRIL的合成增強。研究表明IgAN患者的B淋巴細胞中APRIL及其受體的表達升高，從而促進Gd-IgA1的高分泌[14]。

3.2 IgA正常糖基化的酶學異常表達

IgAN患者體內3-半乳糖基轉移酶分子伴侶（core1β1，3 galactosyltransferase molecular chaperone，Cosmc）在B細胞中表達減少[15]，可能導致C1GalT1活性減低。有試驗證明IgAN患者外周血B淋巴細胞Cosmc mRNA的表達相對于非IgAN患者水平明顯降低，而與對照組C1GalT1的基因表達無統計學差異。雖然IgAN患者C1galT1的基因表達水平是正常的，但是由于缺乏Cosmc的輔助作用，C1GalT1不能形成活性復合物發揮其糖基化作用從而導致IgA1分子半乳糖基化異常，且Cosmc表達越低，IgA分子糖基化異常越嚴重，這說明了Cosmc的表達是C1GalT1活性的關鍵因素[16]。Sun等[17]證實了Cosmc在B細胞中表達減少與其基因啟動子的甲基化水平減低有關。亦有研究表明α2，6-唾液酸轉移酶-2在IgAN患者B淋巴細胞中的表達增加，繼而導致對N-乙酰半乳糖胺提前進行唾液酸化，阻止了半乳糖的添加[18]。

4 T淋巴細胞與IgAN

4.1 Th1/Th2失衡與IgAN

在與沒有腎臟疾病的慢性扁桃體炎患者相比，罹患扁桃體炎的IgAN患者的扁桃體淋巴細胞中Th1/Th2比率更低[19]，遺傳研究亦證實IgAN中存在Th1/Th2失衡。在T細胞亞群中觀察到的變化可能與IgAN患者的不同遺傳和表觀遺傳組成有關。Th1細胞主要通過產生干擾素γ（interferon，IFN-γ）來增強細胞的細胞毒性并激活巨噬細胞。基于家族系譜的研究表明，IFN-γ多態性與IgAN發生的高易感性之間存在相關聯。另外，IgAN患者外周血單核細胞中的Th2、Th17極化與microRNA miR-155缺乏有關[20]。microRNA miR-155是通過抑制IL-4啟動子反式激活因子c-Maf和GATA3（Th2細胞的關鍵轉錄因子）從而在生理上抑制Th2的分化[21]。

4.2 Th22細胞與IgAN

事實證明，異常糖基化的IgA1刺激腎小球系膜細胞產生Th22細胞的趨化因子CCL20，CCL22和CCL27[22]，在IgAN患者腎臟中證實了這些趨化因子的表達較高，伴有扁桃體炎的患者的升高甚至更為明顯[23]。一項晚近研究表明，IgAN患者相對于非IgA系膜增生腎炎及對照組研究對象而言，Th22細胞數量和血漿L-22水平顯著升高[24]。

4.3 Treg細胞與IgAN

Treg細胞的特征是高表達轉錄因子FoxP3而抵消機體的過度免疫反應，保護人體免受自身免疫反應。Treg細胞通過分泌細胞因子IL-10和膜結合蛋白CTLA-4而對免疫系統中幾乎所有細胞發揮抑制作用，研究表明數量上的不足可導致Treg免疫抑制功能的下降[25]。有報道稱[26]IgAN患者外周血單核細胞中miR-133a和miR-133b的過表達通過與FoxP3的結合限制了FoxP3的翻譯，從而抑制了Treg細胞的分化。另外，IL-10啟動子的多態性與IL-10產生減少有關，繼而導致了Treg細胞的免疫抑制功能缺陷。

5 補體系統與IgAN

近年來許多研究表明，系膜區沉積的IgA可能通過活化補體來激活系膜細胞導致腎小球損傷，且90%IgAN患者發現腎小球系膜區存在補體C3的沉積。在IgAN患者腎活檢組織發現的補體替代途徑的成分有C3、備解素、H因子（FH）、替代途徑調節劑等，而最近研究得比較確切的是替代途徑調節劑H因子相關蛋白（factor H related protein，FHR）。

5.1 FHR與IgAN

一項全基因組關聯研究發現在1號染色體長臂3區2帶（1q32）基因座FHR蛋白與IgAN發病機制存在明顯相關性。在FHR位點存在一個常見的缺失（涉及相關基因FHR1和FHR3），該缺失對IgA腎病的發病具有保護效應[27]。通過與相同的配體（例如C3b和糖胺聚糖）相互作用，FHR家族的成員可以調節細胞表面上的FH調節功能。盡管所有FHR都與FH的配體識別位點保持同源性，但它們缺乏FH的調控區[28]，FHR通過與配體競爭來調節FH功能，并放任其對細胞表面補體激活的管制（FH是補體C3激活主要的負性調節因子，抑制表面的補體活化）。FHR1或FHR3可與FH競爭結合補體途徑的關鍵激活劑C3b，因此FHR1或FHR3的缺失可能增強FH對補體激活的抑制作用。FHR的突變可導致補體的替代途徑不受控制地激活從而引發IgAN的各種腎臟組織損傷。有研究發現IgAN患者血漿FHR1明顯高于非IgAN對照組[29]，且FHR1水平與eGFR呈負相關，升高的FHR1/FH比值也與IgAN更嚴重的臨床表現相關。在IgAN中循環或腎小球系膜細胞原位沉積的Gd-IgA1免疫復合物使FH競爭變得至關重要，并且腎功能下降后FHR1/FH比例失衡可能加劇替代途徑失調，導致進行性腎功能損害。腎小球系膜C3沉積有助于持續的FHR1/FH競爭，因為活化的片段iC3b和C3d相對FH而言是FHR1更好的配體[30]。值得注意的是，研究亦發現在IgAN患者中這種FHR1/FH比例失衡獨立于FHR基因位點缺失而存在。

5.2 MBL與IgAN

補體凝集素途徑的激活是通過模式識別分子與病原菌相關的分子模式結合而實現的，這些模式識別分子包括甘露聚糖結合凝集素（mannosebinding lectin，MBL）、纖維蛋白和集合蛋白。結合生成的復合物能夠可變地激活MBL相關的絲氨酸蛋 白 酶（MBL-associated serine proteases，MASP），該蛋白酶由MASP-1，MASP-2和MASP-3組成。MASP激活導致C3轉化酶形成、C4b、C2b和C3激活，有證據表明血清中MASP-2、MASP-3濃度變化與IgAN的進展密切相關[31]。IgAN患者體內凝集素途徑激活的免疫組織學證據是在C1q缺失的情況下證實C4d的存在。IgAN的特點往往是在呼吸道或胃腸道炎癥之后出現疾病發作，而IgA和凝集素途徑都是這些部位先天性免疫反應的重要中介。體外試驗亦表明，從混合正常人血清中純化的IgA能與MBL-MASP復合物結合。MBL-MASP的存在導致在沒有經典途徑激活的情況下補體C3和C4在固定的IgA上沉積，這說明MBL可以結合聚合體IgA并激活補體凝集素途徑[32]。

本研究從分子免疫學角度對近年來IgAN發病機制的晚近研究進行了綜述，然而這些研究提示現階段仍然有許多問題有待進一步解決：①IgAN發病存在地域性和家族性傾向，全基因組關聯研究發現了部分IgAN易感基因，但同樣是易感人群血清中都存在Gd-IgA1，為什么只有部分人血清中Gd-IgA1異常升高而發病？除了C1GalT1和α2，6-唾液酸轉移酶2活性是否還存在其他因素決定IgAN患者IgA1分子的糖化缺陷水平？②為什么Gd-IgA1抗體復合物能夠沉積且定向沉積于腎小球系膜細胞？③Gd-IgA1抗體復合物形成后是如何進一步激活炎癥反應導致進一步的組織病理學損害的？雖然這過程中有B淋巴細胞、T淋巴細胞以及補體激活的參與，但是在這一系列的“瀑布反應”過程中始動環節在哪里？相信在不久的將來這些難題勢必會被人類逐一攻克，這也必然對臨床醫師在IgAN的管理和治療策略上產生深遠的影響。