糖鏈異常表達在系統性紅斑狼瘡發病機制中的研究進展

江敏 于樂 梅寒穎 湯艷華

系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是臨床高發疾病之一,是機體免疫耐受喪失,自身抗體產生的免疫疾?。?］。SLE 發病具有地區差異性,全球發病率達241/10 萬,張乃崢教授最早報道我國SLE 發病率為40/10 萬［2］。隨著對SLE 疾病報道,認為大陸地區患病率為30/10 萬～70/10 萬［3,4］。SLE 多發于35～40 歲女性,中位年齡29 歲,男女比例約為1∶10［5］。SLE 發病時機體出現大量自身抗體及免疫復合物而導致組織損傷,累及多器官受損,其發生機制與多種因素相關,已知相關因素包括遺傳、激素及環境因素等,且＞70%的患者合并狼瘡性腎炎(LN),嚴重威脅患者生命安全［6］。IgG 通過激活補體進行體液免疫反應,或通過結合自然殺傷細胞(NK 細胞)、髓樣細胞Fc 受體產生多種細胞反應,如抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用(ADCC)［7］?？贵w恒定結構域兩類修飾可以改變抗體的活性：同型/亞型的不可逆基因組選擇,糖基化改變。糖基化可改變抗體對Fc 受體的親和力,有證據表明糖基化是免疫系統生物活性調節的中心機制［8］。IgG 糖基化水平改變和自身免疫病有關。但關于幾者的關系及異常糖鏈糖蛋白是如何通過調節相關因子表達發揮遏制疾病的機制目前臨床尚未清楚,本文收集相關文獻并進行總結,為了解IgG 表達在SLE 發病機制中作用提供參考依據。

1 SEL 臨床表現

SEL 臨床可表現為多樣性。肺部及心臟血管受累病變,包含肺實質病變、胸膜病變、肺血管病變等［9］。心臟血管疾病包括心包炎、心內膜炎并可導致心臟收縮、舒張功能等導致的心律失常。血管病變可導致血管狹窄或血管閉塞［10］。除上述臟器外,SLE 可累及全身所有系統,其中皮膚黏膜、肌肉關節受累十分常見。相關研究表明,中國SLE 患者頰部紅斑發生率為47.9%,光過敏發生率為25.0%,口腔潰瘍發生率為22.1%,關節炎發生率為54.5%［11］。近些年,臨床也發現了關于SLE 患者合并動脈粥樣硬化的臨床癥狀,SLE 動脈硬化發生率是健康對照人群的4.8 倍和9.8 倍［12,13］。

2 SLE 發病機制

2.1 基因與環境因素 SLE 發生發展是由多因素多環節共同形成的,其中基因及環境是主要影響因素。SLE發病特點具有家族遺傳性,其中單卵雙胞胎發病率顯著高于異卵雙胞胎?，F已有研究證實,在SLE 發生時通過基因檢測技術能夠檢測出80 多個基因點位,且這些點位的發生多位于非編碼區域,與干擾素水平息息相關。現已證實的點位有人類白細胞抗原(HLA)-DAβ氨基酸11 位點、LA-DQB1 氨基酸45 位點等,但這些基因與SLE 發病產生的關系還未明確,還處于討論階段。相關研究表明,環境暴露、遺傳學及基因三者交互作用在SLE 產生過程中具有重要作用,環境因素中紫外線及病毒感染可以通過改變相關基因而增加SLE易感性［14］。

2.2 細胞凋亡清除機制缺陷 SLE 發病機制的核心在于自身抗原免疫耐藥,自身抗原產生主要與細胞凋亡及中性粒細胞外誘捕網過程相關,凋亡產物累及后導致自身抗原暴露與免疫系統紊亂,誘發自身免疫耐藥故增加免疫反應［15］。中性粒細胞NETosis 是近年來發現的中性粒細胞新的死亡方式,并通過釋放大量DNA等轉移形成中性粒細胞胞外陷阱(NET)。相關研究表示,在SLE 機體中NETosis 活性降低導致NET 累及,可直接對B 細胞產生刺激而參與SLE 疾病的形成［16］。

2.3 干擾素(interferon,IFN)-α 介導的免疫反應持續激活 IFN-α 在SLE 疾病慢性化過程中作用巨大。正常環境下漿細胞樣樹突狀細胞(plasmacytoiddendriticcell,pDC)分泌的IFN-α 可調節B 細胞及漿細胞分化,而B 細胞又能夠通過抑制pDC 通路而降低IFN-α 表達形成負反饋環路。但在SLE 病理狀態下負反饋環路存在缺陷導致IFN-α 表達持續升高,激活的B 細胞及T細胞發揮免疫調節作用,加快自身抗體產生延長自身免疫反應,惡化SLE 病情［17］。

3 IgG 糖基化與SLE 關系分析

3.1 IgG 糖基化 糖基化是蛋白質翻譯后的修飾過程,＞50%真核生物中的蛋白質均能夠被糖基化所修飾。糖基化對蛋白質結構、性質及生物功能均具有重要作用,可參與多種生物過程,例如可以加快細胞增殖、分化、發育、遷移、再生、凋亡、腫瘤發生發展及免疫應答等［18］。糖基化修飾按照糖鏈與蛋白質結合位置及連接方式的差異可以分為N-聚糖(N-glycan)和O-聚糖(O-glycan)兩大類［19］。N-glycan 主要附在絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、羥賴氨酸或羥脯氨酸側鏈的羥基氧上的O-連接聚糖,或附在神經酰胺等脂質上的氧上,N-連接的糖基化過程發生在真核生物和古細菌中,但很少在細菌中發生。O-glycan 是高爾基體中糖基化的一種形式,存在于真核生物中,包含3個葡萄糖、9 個甘露糖和2 個N-乙酰氨基葡萄糖分子。免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)是具有抗體活性或結構的球蛋白,在免疫系統中發揮關鍵作用,哺乳動物中所有Ig 均為糖蛋白,主要分為IgG、IgM、IgA、IgE 和IgD 5 大類,這5 類Ig 具有差異性,血清中表達最多的IgG為75%～85%,其下游可分為4 種亞型,IgG1、IgG2、IgG3、IgG4［20］。IgG 在機體中分布廣泛,在免疫系統種發揮完全相反的作用,分別為抗炎及促炎作用,這種雙重作用的分子機制及細胞機制已經受到眾多學者的廣泛關注［21］。與其他Ig 不同,IgG 僅有一個相對保守的可以發生糖基化的位點,為Fc 片段Asn297,當發生糖基化時糖鏈受到兩條重鏈之間疏水空間限制,可形成復雜的Man5GlcNAc2 結構。由于IgG 糖鏈結構較為復雜,因此在人或小鼠靜脈血清中已經發現30 多種IgG 的糖型,根據結構的差異能夠發揮不同作用［22］。目前已經了解IgG 與多種疾病相關,如在抗原刺激下產生的大多數抗菌、抗病毒、抗毒素抗體屬于IgG。部分自身抗體,如SLE 的紅斑狼瘡因子(LE 因子)、抗甲狀腺球蛋白抗體也屬于IgG。IgG 是機體抗感染免疫的主力抗體［23］。

3.2 IgG 糖基化與SLE IgG 糖基化與SLE 關系還處于初期階段,以往研究結果表明,抗體IgG 表面糖基化修飾對SLE 的預防具有益處,但異常的糖基化修飾對SLE 具有促進作用［24］。機體IgG-Fc 段的糖基化修飾的變化可通過影響IgG 及受體FcR 或補體蛋白的親和力而對機體免疫功能產生影響,進而導致機體免疫功能紊亂加快疾病進展。在SLE 疾病發生過程中,IgG 與固有免疫細胞(巨噬細胞、肥大細胞及中性粒細胞)的興奮性及抑制性的IgG 受體FcR 結合后可加快SLE 疾病發生發展,可以了解在該疾病發生過程中Fc 段N-糖鏈結構具有重要作用［25］。SLE 發病過程中IgG 的糖基化過程中60%的SLE 患者血清中IgE 水平出現半乳糖基化,這種改變在臨床癥狀及血清指標明顯異常的SLE 患者中較常見,同時在炎癥性疾病高發的SLE 患者中發現IgG 中半乳糖的寡糖鏈的增多,這與以往學者研究相似［26］。研究中證實［27］,SLE 患者中IgG 表面G0 型半乳糖鏈明顯升高,提示患者機體中免疫系統的機場激活與G0 型半乳糖鏈增多相關。半乳糖缺失同半乳糖基轉移酶(GTase)的缺乏密切相關,而GTase 與白細胞介素(IL)-6 水平呈現負相關性,低表達的IL-6 可以增加GTase 活性,高濃度的IL-6 則減弱GTase 活性。在SLE 小鼠模型中IL-6 表達升高,并采用外源性重組IL-6 干預后可以加快狼瘡反應,損傷腎臟,增加死亡率［28］。曹佳佳等［29］發現在正常人體內半乳糖基化水平較靜脈注射丙種球蛋白(IVIG)及SLE 患者明顯升高,這可能與其體內IL-6 水平較正常人降低有關,由此研究推測人體內抗體G0 型半乳糖苷通過IL-6 參與到機體的免疫應答反應中。研究表明［30］,半乳糖基的糖鏈(G2)可以增加IgG 抗炎作用,在SLE 患者體內的G2 型半乳糖鏈與健康人群相比顯著降低,說明其可能參與誘導SLE 患者發病過程中機體內部免疫功能紊亂,誘導炎癥反應的發生。

4 小結

SLE 是臨床常見的免疫系統疾病,本文認為SLE發生發展與糖鏈異常表達相關。IgG在健康人中很穩定,但在炎癥反應及免疫應答反應的過程中發生改變,并能強烈影響IgG 同FcR 或者補體蛋白的親和力,進一步影響機體的免疫應答,成為許多免疫疾病(如SLE)發生的重要原因。因此通過對IgG 糖基化進行檢測有利于了解SLE 疾病,可通過加強對IgG 糖基化檢測技術的了解,異常糖鏈糖蛋白檢測將成為SLE早期診治的新思路。