磷脂酶A2受體與特發性膜性腎病關系的研究進展

袁媛,程小紅,張曉鳳

(1.陜西中醫藥大學,陜西 咸陽 712046； 2.陜西省中醫醫院腎病科,西安 710000)

膜性腎病是免疫介導的一種腎小球疾病,是成人腎病綜合征中最常見的病理類型之一,全球發病率為12/100萬[1-2]。近年來膜性腎病的發病率以每年13%的速度增長[3],這可能與當前環境污染以及人口老齡化日趨嚴重相關。膜性腎病多見于成人,尤其是老年人,罕見于兒童,本病臨床多表現為腎病綜合征,特征為顯著的蛋白尿和水腫,免疫復合物聚集引起的腎小球基底膜增厚是其主要病理學改變[4]。膜性腎病根據病因不同分為特發性膜性腎病(idiopathic membranous nephropathy,IMN)和繼發性膜性腎病(secondary membranous nephropathy,SMN),其中75%為IMN[5],SMN多由臨床疾病發展而來,但目前尚不清楚這些疾病是SMN的直接病因還是誘因[6-7]。雖然近40%的IMN患者可自發緩解,但治療效果不佳者會進展為終末期腎病,最終需要透析或移植治療。2009年Beck等[8]首次報道磷脂酶A2受體(phospholipase A2 receptor,PLA2R)是導致IMN發生的主要抗原之一。在70%～80%的IMN患者血液和腎組織洗脫液中可檢測出抗PLA2R抗體[1],這引起了醫學界對PLA2R的廣泛關注。研究表明,PLA2R與IMN的發生、發展及預后密切相關,但PLA2R及其抗體對IMN的致病作用及與預后的相關性尚未完全明確[9]。現就PLA2R在IMN發病機制、診斷及預后中的作用予以綜述。

1 PLA2R概述

1.1PLA2R的發現 Beck等[8]在成人IMN中發現了足細胞靶抗原抗體系統,即PLA2R及其循環自身抗體。這種蛋白質被質譜法鑒定為M型PLA2R[10]。M型PLA2R是從腎小球提取物中純化的糖蛋白復合物,其最初在尋找結合分泌型PLA2R時被克隆,M型PLA2R是肌肉衍生受體,雖然也可在肺部等部位表達,但主要在腎組織表達[7]。膜性腎病患者血清抗PLA2R抗體陽性率在中國、韓國以及西方國家約為70%,而在日本相對較低,為50%[11]。

1.2PLA2R的結構組成 了解PLA2R的結構組成是認識其致病機制的第一步。PLA2R是1型跨膜受體,屬于甘露糖受體家族,高表達于肺泡Ⅱ型上皮細胞、中性粒細胞和足細胞,抗PLA2R自身抗體并不導致肺部或其他器官明顯的功能障礙,僅誘導蛋白尿和腎病綜合征的發生[12-13],原因可能與補體激活后自身抗體與足細胞上抗原結合形成原位免疫復合物有關。PLA2R所屬的甘露糖受體家族具有內吞特性,甘露糖受體在質膜與核仁之間循環,約70%位于細胞內的甘露糖受體處于穩定狀態[12]。甘露糖受體家族成員屬于跨膜蛋白,均有一個短的細胞質結構域,能夠在質膜與核內體之間的網格蛋白包被的凹陷中進行組成性內吞再循環,導致細胞外配體的內化[14],細胞質結構域由富含半胱氨酸的N端結構域、Ⅱ型纖維連接蛋白結構域、8個C型串聯重復的凝集素結構域、1個跨膜結構域和1個短的C端細胞內結構域組成,富含半胱氨酸的N端結構域-Ⅱ型纖維連接蛋白結構域-8個C型串聯重復的凝集素結構域是主要的免疫顯性抗原表位[15]。PLA2R主要有擴展構型和彎曲構型兩種構型。研究表明,酸堿度控制PLA2R結構的改變,使配體于生理酸堿度水平整合,受體返回細胞表面前,配體釋放到核內體和溶酶體酸堿度水平更低的環境中[12]。研究表明,人PLA2R在其表達的細胞中的生理作用與磷脂酶A2有關[16-18]。人PLA2R與磷脂酶A2之間的相互作用與其他哺乳動物不同,人PLA2R在細胞內外均表達,胞外環境的酸堿度越高,PLA2R的構象越廣泛。人PLA2R的pH依賴性構象改變可導致內部結構域暴露,從而導致不同表位的自身免疫反應[19]。研究顯示,IMN血清抗PLA2R抗體與PLA2R在體外結合只能在非還原狀態下進行,說明抗PLA2R抗體的抗原決定簇需要二硫鍵的存在[20]。二硫鍵的形成和維持可能需要細胞外環境的氧化,細胞外環境的氧化使得抗原決定簇能夠長期表達并結合在IMN患者外周血液中循環的抗PLA2R抗體上[21]。

2 PLA2R與IMN

2.1PLA2R參與IMN發病的機制

2.1.1PLA2R與自身抗體結合 目前關于IMN的發病機制尚未完全清楚,可能與免疫反應、遺傳、環境等因素相關,其中PLA2R是導致免疫反應的主要因素。PLA2R與其抗體相結合形成上皮下免疫沉積物的同時激活補體,損害腎小球毛細血管壁,致使腎小球基底膜的屏障作用受損,原尿液中蛋白質的含量增多,當其超過近端腎小管的回吸收量時形成蛋白尿,其中免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G為主要免疫沉積物。Couser等[22]首先提出,IMN是由自身抗體與位于足細胞上的抗原結合形成的原位免疫復合物引起。Makker[23]的研究進一步證實,膜性腎病中的足細胞抗原是一種含甘露糖的糖蛋白。研究表明,經典途徑的激活起始于與血清補體的結合,通常見于SMN，尤其是狼瘡相關膜性腎病；IMN上皮下免疫復合物主要由IgG4組成,其結合血清補體的能力較弱[24]。實際上,IMN的免疫沉積物中血清補體的含量較低或不可檢出,說明經典途徑的激活不是IMN的主要發病機制,而旁路途經和(或)凝集素途經可能在IMN中發揮重要作用。膜性腎病蛋白尿產生的關鍵是補體激活以產生補體攻膜復合物C5b-9,抗PLA2R抗體與抗原決定簇的結合需要PLA2R中存在二硫鍵,反應條件為非還原環境,抗原決定簇為跨膜受體,其穿透內皮細胞和腎小球基底膜與PLA2R結合[25],進而損傷足細胞,形成蛋白尿。此外,血清抗PLA2R抗體可能通過與PLA2R結合,干預PLA2R參與足細胞黏附腎小球基底膜的過程[26]。研究表明,循環抗PLA2R抗體在70%～80%的IMN患者血清中表達[27-29]。氧化環境有助于PLA2R形成或保持二硫鍵,這使得致病性抗原決定簇持續表達,并結合在IMN患者外周血中循環的抗PLA2R抗體上。PLA2R是促進分泌型磷脂酶A2內化的特異性受體[30-32]。

2.1.2PLA2R導致足細胞損傷 足細胞是高度分化的毛細血管上皮細胞。生理狀態下,濾過屏障(內皮細胞+腎小球基底膜+足細胞)僅容許水和小分子物質自由通過,保留如血漿蛋白等大分子物質,因此只要內皮細胞和腎小球基底膜仍能發揮基本功能,抗原呈遞細胞就無法接近足細胞。如足細胞或其他表達PLA2R的細胞受到刺激釋放表面攜帶PLA2R的細胞外囊泡,暴露在非足細胞上的抗原決定簇必須與表達的PLA2R抗原決定簇一致才會導致抗原抗體結合,進而激活自身免疫反應,導致膜性腎病進展。

外源性抗體可穿透內皮細胞和腎小球基底膜并與足細胞靶抗原結合。與巨蛋白在Heymann腎炎中發揮致病性需要巨蛋白糖基化和特定的空間構象一樣，PLA2R的抗原效應也需要一些附加條件,當抗PLA2R抗體由循環中的非足細胞來源產生或PLA2R進入循環時,抗體只能在非還原狀態下與PLA2R結合。作為細胞跨膜受體,PLA2R的胞外結構域與細胞外環境接觸,因此最有可能處于自然表達的空間構象中,顆粒物質也可通過氧化應激或炎癥效應共同導致早期腎臟損害,這種損害可能導致腎臟微環境中非還原環境的形成，自身抗體與足細胞抗原在原位結合形成免疫復合物,導致足細胞損傷。足細胞作為濾過膜的外層結構,是濾過的最后一道屏障,當PLA2R導致足細胞損傷后,其阻止蛋白質漏出的功能受損,尿液中出現蛋白質。

2.2PLA2R與IMN的遺傳學相關性 IMN的發生除與免疫機制相關外,還可能與遺傳學相關。家族中有IMN患者,其后代患IMN的遺傳易感性增加。采用全基因組關聯分析單核苷酸多態性基因發現,與IMN密切相關的兩組風險等位基因為人白細胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)-DQA1和PLA2R基因,兩者具有相關性[33]。研究表明,多基因疾病中常見等位基因的優勢比顯著,HLA-DQA1中的先導風險等位基因的純合性使膜性腎病的優勢比提高了20倍，PLA2R中的先導風險等位基因的純合性使膜性腎病的優勢比提高了4倍,當HLA-DQA1與PLA2R的先導風險等位基因結合時,優勢比增加80倍。這一結果在隨后對白種人和南亞人的研究中得到證實[34]。在同時具有PLA2R和HLA-DQA1高危基因型的IMN患者中,高達73%的患者表達抗PLA2R抗體,而在不具備這兩種風險基因型的患者中未發現抗PLA2R抗體的表達[35]。HLA-DQA1產生的受體蛋白和PLA2R產生的靶抗原都與自身免疫反應的觸發有關。IMN中的兩個風險等位基因可能參與抗PLA2R抗體的形成。全基因組研究的發展為探索膜性腎病相關風險等位基因提供了新思路,但關于HLA-DQA1和PLA2R風險等位基因的遺傳變異與IMN發病的關系仍有待進一步研究與探索。

3 PLA2R致病機制研究的最新進展

研究發現,空氣中PM2.5濃度與膜性腎病的發病率相關,長期暴露于PM2.5下可顯著增加膜性腎病的患病風險[36-37]。在人體中,不僅足細胞表達PLA2R,中性粒細胞、肺泡巨噬細胞、氣道上皮細胞和黏膜下上皮細胞也可表達。足細胞以及其他表達PLA2R的細胞受損并釋放細胞外囊泡,這種囊泡會導致自身免疫反應和膜性腎病的發展。中性粒細胞和肺巨噬細胞均為炎癥細胞，可以在炎癥部位積聚,在炎癥環境中活性氧自由基產生的數量超過細胞自身的解毒能力時可導致氧化應激狀態。這種情況下,細胞內環境劇烈氧化，二硫鍵形成，導致PLA2R致病性表位長期表達。此外,肺部靶細胞如呼吸道上皮細胞、中性粒細胞和肺泡巨噬細胞在接觸顆粒物質時也能產生活性氧類，這些靶細胞表達PLA2R并對顆粒物質和氧化應激做出免疫應答，當中性粒細胞和肺泡巨噬細胞釋放殺菌物質時，PLA2R也被釋放到炎癥區域。炎癥環境中的PLA2R更易被免疫系統所識別,從而觸發自身免疫應答。研究顯示,在PM2.5>70 mg/m3的區域,PM2.5濃度每增加10 mg/m3,膜性腎病的發病率增加14%[2]。可能的機制為：PM2.5引起肺部炎癥細胞表達PLA2R，PLA2R與抗原呈遞細胞結合后產生抗PLA2R抗體，之后PM2.5和抗PLA2R抗體進入腎小球毛細血管，抗PLA2R抗體穿透內皮細胞和腎小球基底膜與足細胞上的PLA2R結合形成免疫復合物，從而致病[38]。以上研究提示,控制PM2.5的排放不僅有助于改善人們的生活環境,還可緩解膜性腎病進展和降低發病率。

4 PLA2R與IMN診斷的關系

腎病綜合征的診斷一般依據臨床表現,即大量蛋白尿和低白蛋血癥。近年的研究發現,PLA2R與IMN存在相關性[3],PLA2R用于IMN的診斷有助于避免不必要的腎穿刺及其他有創檢查,減輕過度醫療給患者帶來的痛苦及經濟負擔。多項研究表明,在成人膜性腎病中PLA2R水平顯著增高,且IMN患者血清中PLA2R抗體水平升高更顯著[37-38]。PLA2R是成人IMN中主要的足細胞抗原,可通過腎組織免疫熒光染色和自身抗體檢測發現。PLA2R有多個抗原表位[39-41],其是足細胞抗原誘導的自體免疫性抗原,屬于內源性抗原,隨著疾病進展,PLA2R表位也會擴展[41]。有研究比較基線時具有抗原表位擴展并接受利妥昔單抗和抗蛋白尿療法治療的膜性腎病患者發現,盡管抗原表位擴展與PLA2R抗體滴度密切相關，但基線上的抗原表位擴展與6個月緩解率下降有關,與年齡、性別、基線PLA2R抗體水平無關[42]。因此，在膜性腎病患者的早期干預治療中可通過在基線擴展的PLA2R抗原判斷預后。在70%的IMN患者腎組織免疫沉積物中發現PLA2R與IgG4共同定位,而在SMN患者的腎組織中不存在PLA2R與IgG4的共同定位,提示PLA2R與IgG4的共同定位可能用于鑒別IMN和SMN[43]。

5 PLA2R與IMN預后以及復發的關系

膜性腎病的免疫抑制治療效果差,僅有40%的患者可自發緩解,30%的患者療效不佳,最終進展為終末期腎病,只能通過透析或移植維持生命,透析或移植效果因人而異,約40%的腎移植患者治療效果欠佳[44],其中一部分會失去移植腎。

研究表明,抗PLA2R抗體滴度水平與膜性腎病自發緩解率呈顯著負相關,在使用免疫抑制劑治療期間,抗PLA2R抗體水平下降提示疾病治療有效[15]。在膜性腎病緩解期,若血清抗PLA2R抗體未轉陰或滴度增加提示疾病有復發的可能[38]。接受腎移植的患者術后復發可能也與抗PLA2R抗體有關，產生循環抗PLA2R抗體的膜性腎病患者在接受腎臟移植手術后易較早出現疾病復發[45]。

6 小 結

隨著IMN發病率的逐年升高,其對人們生活質量的影響越來越大,IMN發病機制也已成為腎病領域研究的熱點之一。盡管對IMN的研究已經極大地提高了患者的生活質量,但是仍然有很多問題尚未解決：①抗PLA2R抗體與兒童IMN的相關性研究仍較少；②PLA2R的暴露位置、暴露機制以及相關的影響因素還有待進一步探討；③PLA2R相關膜性腎病體液免疫應答的啟動機制；④PLA2R表位擴展的機制及PLA2R與疾病進展的關系；⑤HLA-DQA1和PLA2R在膜性腎病發病機制中的具體作用；⑥PLA2R的真正微表位,在治療患者時應該考慮抗原表位傳播還是抗體滴度。對以上問題的研究將有助于進一步揭示膜性腎病致病性抗原和抗體的發生機制,尋找預防或減輕腎臟損傷的治療方法,從而有利于IMN患者的臨床治療。PLA2R是導致IMN的主要因素之一,是細胞跨膜受體介導IMN的抗原之一。目前認為,IMN發生發展的主要機制是PLA2R與其自身抗體結合后形成抗原抗體復合物并介導足細胞毛細血管壁損傷。國內IMN的診治仍存在一定的局限性，深入了解PLA2R與IMN的相關性,有助于進一步闡明IMN的發病機制,可為IMN的臨床診治提供新思路。