抗中性粒細胞胞漿抗體相關性血管炎研究進展

李媛媛, 郝 健

(1. 內蒙古醫科大學, 內蒙古 呼和浩特, 010050;2. 內蒙古醫科大學附屬醫院 腎內科, 內蒙古 呼和浩特, 010050)

抗中性粒細胞胞漿抗體(ANCA) 相關性血管炎 (AAV) 是一類以小血管壁炎癥和纖維素樣壞死為特征的,可累及全身多系統的自身免疫性疾病,免疫熒光顯示為無或僅微量免疫球蛋白沉積[1]。髓過氧化物酶(MPO)和蛋白酶3(PR3)是其主要抗原[2]。根據血清學和臨床特征,AAV可分為3大類亞型,包括肉芽腫性多血管炎(GPA)、顯微鏡下多血管炎(MPA)和嗜酸粒細胞性多血管炎(EGPA)[3]。GPA患者傾向于PR3-ANCA陽性,而MPA患者主要是MPO-ANCA陽性,其發病與年齡、種族和環境因素有關。中國AAV患者中, MPA明顯占優勢, MPO-ANCA比PR3-ANCA更常見[4], 多見于中老年人,男性略多。近幾年ANCA相關性小血管炎發病率呈逐年上升趨勢。研究發現,補體通過替代途徑在AAV的發病機制中起著不可或缺的作用,使得AAV患者的免疫變化及凝血狀態較健康人群存在著很大差異, AAV患者活動期血液總體趨于高凝狀態,易發生血栓栓塞和心血管等疾病,造成心、腦、腎等重要臟器缺血壞死。本綜述分別從AAV的凝血系統、纖溶系統變化以及補體與凝血之間的聯系展開論述。

1 凝血系統變化

1.1 血管壁內皮細胞損傷

血管壁可分為內膜、中膜和外膜,內皮和內皮下層組成血管壁的最內層內膜,內皮細胞能合成和分泌多種生物活性物質,這些物質共同作用維持內皮屏障的穩定,所以內皮屏障的完整性對于血管穩態至關重要。如若損傷可導致血清蛋白和凝血因子滲漏,形成纖維蛋白樣壞死。

介導內皮的損傷,是AAV發病的主要特征。正常情況下,一氧化氮(NO)和內皮素(ET)-1的平衡可以調節內皮細胞的功能。NO有促進血管舒張和內源性纖維蛋白溶解的功能,而內源性血管收縮劑ET-1, 可引起血管收縮,通過ET促進炎癥和凝血, NO降低和ET-1增加都有可能引起內皮細胞功能障礙和動脈硬度增加。所以NO和ET-1的不平衡是AAV心血管病發生的重要因素。研究[5]顯示在AAV患者中發現血漿ET-1較健康者增加,可能是由生成增加或清除率降低引起。內皮細胞功能障礙導致AAV處于促凝狀態,纖溶酶原激活物(t-PA)水平降低,纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)水平增加。另外內皮細胞的完整性也可以由凝血酶通過蛋白酶激活受體1(PAR1)破壞[6]。不僅如此,最近研究[7]表明亦可由凝血酶通過SphK1-S1P-S1PR3 信號傳導促進腎小球內皮細胞活化。其中鞘氨醇-1-磷酸(S1P)是一種鞘脂代謝物,由鞘氨醇激酶 (SphK) 磷酸化鞘氨醇產生,可與內皮細胞中凝血酶協同誘導組織因子表達[8], 進一步激活凝血系統。在活動性MPO-ANCA陽性血管炎患者中發現凝血酶-PAR與凝血酶-SphK-S1P-S1PR信號通路有協同作用,共同介導腎小球內皮細胞功能障礙。

1.2 凝血因子異常

凝血因子激活凝血系統主要有2種途徑: 內源性和外源性。內、外源性凝血系統的始動因子分別是FXⅡ和組織因子(FⅢ)。其他一些促炎因子如TNF-α、白細胞介素-1也可通過增加組織因子在內皮細胞和中性粒細胞的表達激活外源性凝血途徑,形成凝血酶和纖維蛋白凝塊。據報道[9], 在AAV的活躍期和緩解期FVⅢ和血管性血友病因子(VWF)上調,其主要是腎血管內皮細胞發生損傷。內皮細胞損傷后暴露下方的膠原纖維, VWF作為橋梁連接膠原纖維和血小板,激活血小板和凝血因子FXⅡ, 啟動內源性凝血系統。在兒童期發病的AAV患者中, VWF抗原水平升高是提示活動性血管炎的額外特征[10]。內皮細胞損傷釋放的組織因子,可誘導凝血酶生成,進而促進高凝狀態。纖維蛋白原(FIB)即凝血因子1, 是內源性凝血和外源性凝血的共同途徑。相較于健康人群, AAV患者中FIB濃度更高,可能是由于本身疾病所帶來的影響,并且活動期FIB明顯高于緩解期[11]。與此相似的是,一項研究[12]結果顯示在活動期AAV患者血漿中FXⅡ水平較緩解期及健康對照組也顯著升高,并且腎組織中FXⅡ表達的上調與其疾病活動度相關。

1.3 血小板激活

血小板除了主要參與止血作用外,在炎癥和免疫反應中也發揮重要的作用,還參與AAV凝血的發病機制。在AAV患者中,血小板數量升高,可以通過凝血酶-PARs途徑激活血小板,使血液處于高凝狀態[13]。一項研究[10]通過流式細胞術檢測AAV患者的血小板活化參數CD62P和血小板-白細胞聚集體,凝血酶抑制和PAR1阻斷后發現表達CD62P的血小板減少,說明凝血酶-PARs途徑可以激活部分血小板,隨后激活的血小板又可以激活替代補體途徑。最近研究[14]發現通過Toll樣受體(TLR)途徑刺激的血小板可以誘導NETs的形成。與健康對照者相比, AAV患者的TLR9-CXCL4信號軸上調, NET形成增強,認為AAV血小板中TLR9通路的激活增強了CXCL4的釋放,隨后增強誘導NETs的形成。另外血小板表面也有表達C3a、C5a的受體和分泌HMGB-1[15], 可以激活補體,增強中性粒細胞的激活,促進炎癥發生。

2 纖溶系統變化

2.1 抗凝物質增多

在AAV血液變化中,纖溶系統也參與其中,主要是纖維蛋白降解受損在AAV的腎臟疾病中發揮了關鍵的作用,尤其是纖維蛋白降解能力降低。一項調查了英國和荷蘭AAV患者的獨立隊列研究[16]發現, AAV患者的Ig在體外可延緩纖維蛋白降解,這與抗纖溶酶原和/或抗組織纖溶酶原激活劑抗體陽性有關。這些抗纖溶酶原抗體可能參與凝血和纖維蛋白降解過程。但2個獨立的AAV隊列中只有約25%的患者發現了抗纖溶酶原抗體,有這些抗體的患者腎功能下降較為嚴重[13]。對于存在這2種抗體的AAV患者,增強或替代纖維蛋白降解活性可能會對治療有效。另一項研究[17]發現, AAV緩解期的患者與健康對照組相比,組織因子途徑抑制物(TFPI)水平高,結果顯示更促進凝血,這或許解釋了AAV緩解期患者發生血栓事件的長期風險。

2.2 D-二聚體增多

D-二聚體是纖維蛋白的降解產物,在纖溶過程中,纖維蛋白多聚體不斷降解形成D-二聚體。血液中D-二聚體水平升高,提示血液高凝狀態或繼發性纖溶亢進,臨床上常以此檢查排除患者有無發生靜脈血栓疾病。活動期AAV患者處于高凝狀態,循環纖維蛋白降解產物(FDP)和D-二聚體水平升高,認為D-二聚體水平與AAV疾病活動度相關[9]。研究證明AAV患者發生深靜脈血栓和肺栓塞的風險增加。一項長期研究[18]發現,與緩解相比, GPA活動期循環D-二聚體的濃度增加, GPA患者中D-二聚體水平升高雖與疾病活動和炎癥有關,但無關靜脈血栓栓塞風險的增加。

3 凝血與補體的聯系

近年來,研究證明補體與凝血在AAV的疾病發展過程中承擔著重要角色。基于AAV活動性患者發生靜脈血栓的風險大大增加,許多研究發現血管炎中補體與凝血的相互作用對炎癥機制的發展至關重要。

3.1 凝血誘發補體系統活化

在AAV中,凝血與纖溶通過影響過敏毒素C5a的生成共同影響補體的活化。凝血酶可通過蛋白激酶C(PKC)依賴性途徑誘導DAF表達上調,通過流式細胞術檢測發現內皮細胞表面結合的C3降低,進而減少C5的形成,也說明了凝血酶誘導的DAF可增強對補體介導內皮損傷的保護[19]。之后有研究[20]發現即使在沒有C3的情況下,凝血酶也可以代替C3依賴性C5轉化酶生成C5a, 缺乏C3的小鼠中凝血酶仍然可以活化C5產生C5a,這可能是一種新的補體激活途徑。除了凝血,纖溶系統也參與其中。在肝部分切除的小鼠模型中,研究[21]發現纖溶酶和凝血酶這2種蛋白酶都可以在體外通過非傳統機制激活補體C3, 隨后C5轉化酶生成釋放C5a。據報道[22]人FXa、纖溶酶、凝血酶、FIXa、FXIa都可以體外切割C3和C5, 導致生成C3a和C5a從而激活補體系統, C5a又可以激活中性粒細胞發生呼吸爆發和脫顆粒,促進血液高凝狀態和凝血酶的生成。FXa的選擇性抑制劑與FXa共同孵育可明顯抑制C5a的生成,所以在AAV中, FXa選擇性抑制劑可能也是一種潛在的治療藥物。凝血與纖溶也相互影響。研究[23]證明在血栓形成情況下纖溶酶可響應凝血酶有效切割C5為C5a, 激活補體,其中,凝血酶的量影響C5a的活化水平。這些足以證明凝血與纖溶的緊密聯系共同促進補體激活。此外,血小板計數降低還與補體激活有關,可觀察到在MPO-ANCA亞組中C3水平的降低[21]。

3.2 補體調節凝血過程

補體激活有3種途徑: 經典、凝集素和替代途徑。研究證明,補體替代途徑在AAV發病機制起著至關重要的作用,補體活化可以影響凝血系統。C5a是補體激活途徑的產物,是連接炎癥、補體和凝血系統的關鍵分子,與其C5a受體(C5aR)結合會破壞血管。當血管炎性損傷時,受損內皮細胞吸附血小板和炎性細胞,同時中性粒細胞在受到炎性細胞因子刺激釋放C5a, 活化的C5a可激活中性粒細胞、血小板、內皮細胞上的信號分子,這些又可致其下游因子釋放,如TF、NET、活性氧、蛋白酶等,不斷形成一個個循環往復的閉環,相互調節,連接了凝血、纖溶、炎癥和補體,共同促進炎癥和凝血的發生。其中,中性粒細胞積聚依附在血管內皮,可導致血管內皮細胞進一步受損進而引起凝血因子滲漏促進血液高凝[24], 也可以經相關生物活性物質激活或調節補體成分,增強組織因子的表達,進而促進凝血發生。例如中性粒細胞細胞外陷阱(NET)、S1P、巨噬細胞移動抑制因子(MIF)、補體因子H(CFH)等,通過多種途徑調節補體活化發揮促凝的作用。

TF在補體與凝血之間主要發揮橋接作用。C5a刺激內皮細胞、中性粒細胞上TF表達,允許凝血因子觸發外源性凝血途徑而形成血栓[25]。其中TF的產生主要受C5a受體調節。觀察C5aR拮抗劑和C5a激動劑對中性粒細胞產生TF的影響情況,發現前者可完全消除中性粒細胞TF依賴性凝血的促凝作用,而后者可以引發其促凝作用,然而C3aR拮抗劑和C3a激動劑對這一凝血過程并無影響[26]。C5a也可以引發中性粒細胞產生表達組織因子的微粒(MP)和NET, MP是膜結合的小囊泡,在炎癥、內皮損傷和血栓形成方面發揮一定作用[27]。研究[25]證明表達組織因子的微粒和NET能夠誘導凝血酶生成。除了攜帶組織因子的NET可以激活血小板和參與血栓形成, NET本身結構也有發揮促凝的作用,其DNA成分脫氧核糖核酸結構激活凝血因子XⅡ(FXⅡ)、組蛋白直接促進血小板活化和凝血酶的生成、彈性蛋白酶促進TFPI和抗凝血酶的裂解、組織蛋白酶G激活血小板[28]。當然, NET亦可以反過來激活補體替代途徑[29], 進一步參與AAV疾病發展。

C5a的激活與S1P水平存在十分重要的關系。調查[30]發現AAV患者的血漿S1P水平明顯高于健康志愿者,認為S1P水平與AAV患者的血液高凝狀態有關。S1P在調節中性粒細胞方面起著重要作用。S1P可能上調中性粒細胞表面C5aR的表達并激活C5a, S1P與C5a的相互作用可以導致中性粒細胞呼吸爆發和脫顆粒, C5a在此過程中趨化中性粒細胞刺激組織因子在細胞中的表達,以啟動外源性凝血途徑,產生凝血酶,從而促進發炎組織中組織因子依賴性血栓形成[31]。血漿中S1P水平顯著升高主要是由于AAV患者腎臟中S1PR2-5表達上調,促進了MPO-ANCA陽性IgG誘導的腎小球內皮細胞活化[32], 內皮屏障破壞,從而促進血液高凝。通過抑制S1PR2-5的表達降低S1P水平,可以減輕內皮細胞損傷。

研究[33]發現, C5a與MIF之間的相互作用在AAV疾病中也發揮著重要作用。MIF是一種促炎細胞因子, AAV活動期患者血漿中MIF水平升高。研究[34]顯示MIF引發中性粒細胞的mPR3水平和MPO量升高,與對照組相比,用C5a誘導的中性粒細胞上清液中MIF的濃度明顯較高,可以進一步引起中性粒細胞活化,促進凝血。另外,評估中性粒細胞的呼吸爆發和脫顆粒發現,應用MIF拮抗劑可以減少ANCA誘導的C5a引發的中性粒細胞的活化。在AAV患者中測定C3aR、C5aR和C3a、C5a的抗體濃度的表達,發現抗C3aR和抗C5aR抗體降低[35]。抗C5aR抗體量的減少可與AAV活動度及復發風險增加有關。所以抑制C5a補體途徑的過度激活也同樣重要,如C5aR拮抗劑Avacopan, 可被作為緩解AAV和減少復發的有效藥物[36]。

補體因子H(CFH)是替代補體途徑的負性調節因子, CFH可以抑制C3轉化酶,進而可以導致C5a的生成減少,降低中性粒細胞呼吸爆發及脫顆粒水平,與AAV的疾病活動度有關[37]。活動性AAV血漿CFH水平顯著低于緩解和正常對照組,導致C5a介導的中性粒細胞過度激活,增強表面組織因子表達,引起凝血酶的產生。CFH雖然增強中性粒細胞向腎小球內皮細胞的黏附和遷移,但是也抑制了其對內皮細胞的活化,防止內皮細胞完整性被破壞而觸發凝血[38]。此外, CFH可以抑制對FXI的活化,進而抑制凝血酶的生成[39]。最近研究證明, FXIa可以中和CFH對補體激活的負性調控, FXIa通過裂解內皮細胞表面、血小板釋放以及血清、血漿中的CFH以增強對補體的活化。但是, CFH在AAV的機制尚不完全清楚,活動性AAV的CFH水平降低可能與補體過度激活所致CFH過量消耗或其功能受損有關。

Properdin(FP)也是替代補體途徑的調節因子,可由受刺激的中性粒細胞分泌,負責正性調控,用于穩定C3轉化酶,促進補體活化以生成C5a。最近研究[40]證明FP與活化的凝血因子(FXIa)有直接的相互作用。相較于FXI, FP與FXIa有更高的親和力, FP可以調節FXIa的活性去激活下游FXa生成,從而促進內源性凝血。此外 FXIa也可以切割FP從而調節補體活化,表明抑制FXI可能是血栓性疾病的潛在治療方法,有助于優化AAV的預后,減少遠期死亡的主要病因心血管疾病發生的可能[41]。

綜上所述,凝血及纖溶系統的活化參與AAV的發病, TF在補體與凝血之間發揮橋接作用, C5a作為補體激活途徑的中間產物,是連接炎癥、補體和凝血系統的關鍵分子,如何抑制凝血及補體的交互作用是未來AAV治療的靶點。