胆汁中IgA的形成和作用

肖 雪，李 闻

1.中国人民解放军总医院消化内科，北京100853;2.南开大学医学院

IgA作为免疫球蛋白的一种，主要包括血清型IgA和分泌型IgA(secretory iga，sIgA)2种类型，前者主要存在于血循环中，后者主要存在于外分泌液中并参与黏膜的局部免疫反应，通过与相应病原微生物的结合，阻止病原体对黏膜细胞的黏附，从而在局部抗感染中发挥着重要作用。人体胆汁中含有大量以IgA为主的免疫球蛋白，并主要以sIgA的形式存在，考虑到sIgA在局部免疫中的作用和其可以通过胆汁转运到肠道，从上世纪70年代开始，大量研究者开始从事胆汁IgA的研究。本文就胆汁IgA的形成及其在相关疾病中的作用作一综述。

1 胆汁IgA的来源

从发现胆汁IgA以来，科学家们就其来源普遍趋向于两种途径:①来源于肝窦血液IgA的转运;② 在肝胆系统内由浆细胞局部合成后再分泌到胆管中。1990年Tarkowski等用多糖疫苗诱导人体系统性免疫应答时发现，在血浆抗体出现14d后胆汁中才出现相应的IgA抗体，暗示胆汁中的IgA可能主要来自于血浆［1］。Hansen等［2］通过对人体进行肌肉注射破伤风毒素发现，胆汁中IgA的浓度远远超过了血液中的浓度，并且这种增加幅度超过了主要从血液来源的IgG的增加幅度，说明胆汁中的IgA不仅来源于血液的转运也含有局部的合成。但在早期的研究中，Green等［3］通过免疫荧光法发现在人胆囊的黏膜中含有大量包含IgA的细胞，同时，Nagura等［4］在1983年的一项研究中通过免疫化学的方法发现大量包含IgA和J链的浆细胞存在于人胆管上皮下，这些结果表明了局部IgA合成的可能性。1985年Vuitton等［5］通过术中取得患者的胆汁标本发现，肝胆汁在通过胆囊的储存后其pIgA(polymeric-IgA)和mIgA(mono-IgA)含量明显增加，并且通过计算RCE值［relative(to albumin)coefficient of excretion］发现其含量与一些目前公认的具有sIgA分泌功能的组织相似，如空肠、乳腺、唾液腺及泪腺等。Dooley等［6］研究发现在生理条件下，胆汁IgA主要来源于局部的合成后分泌。Ohshio等［7］的研究及国内的相关文献报道，在胆道阻塞、胆血屏障通透性增加的情况下，血浆sIgA含量明显增高，而当胆血屏障改善后，血sIgA含量也有相应下降，提供了在肝胆系统中局部合成IgA的间接证据。就目前的各种研究而言，我们更赞同此种观点，即胆汁IgA主要来源于胆道黏膜下浆细胞的局部合成后分泌，同时伴有少量从肝窦来源的血液IgA的转运后分泌，但当机体处于一种系统性免疫应答状态时，从血中转运的IgA增加。

2 胆汁IgA的分泌

胆汁IgA主要以sIgA的形式出现，其典型结构是由2个IgA单体和J链以及分泌片段(SP，secretory piece)组成。由浆细胞分泌的mIgA通过J链形成二聚体即pIgA，然后通过与黏膜细胞合成的SP以共价键形式结合后成为sIgA并分泌到各种外分泌液中。在人肝胆组织中，sIgA的分泌主要是通过胆道上皮完成的。Nagura等［8］在1981年通过放射免疫技术定位IgA及SP，提示人体内存在一个肝内外胆道系统介导的sIgA分泌。该现象的产生主要是由于pIgA在黏膜细胞中的转运还需要pIgR(polymerized immunoglobulin receptor，or secretory component，SC)的参与。pIgR 是一种跨膜糖蛋白，通常位于肝细胞肝窦面或是胆道上皮细胞的基底膜面。然而在人体中不像其他哺乳动物如大鼠，pIgR主要位于构成胆管系统的胆道上皮，而不是大量存在于肝细胞膜上，这可能也是人胆汁中IgA不像在大鼠体内主要通过血液转运而来的原因［9-12］。

影响pIgA与pIgR结合的因素会影响sIgA的顺利分泌。在1986年的一项研究中，研究者们发现一种可能位于IgA重链上的酪氨酸残基介，导了pIgA与pIgR的结合，当用放射碘标记大鼠体内IgA时，发现其与pIgR的结合活性及跨细胞转运明显减少［13］。在1998年的两项研究中，Vaerman证明了J链在pIgA与pIgG的结合中有关键性的作用，对于缺乏J链的pIgA，其表现出不能与pIgR稳定结合，且当在大鼠体内注射抗J链抗体时，从肝细胞转运的pIgA明显减少［14-15］。稳定结合后的pIgA-pIgR复合物通过胞吞作用进入细胞内，以囊泡形式转运到黏膜细胞胆管侧膜上，并通过蛋白水解及胞吐作用，向胆管内分泌由pIgR裂解片段SP与pIgA形成的复合物，即 sIgA［16］。值得一提的是，SP可能不仅在跨细胞转运中，也可能在管腔中保护IgA免受酶解破坏［17］。

胆汁的流量也会影响胆汁中sIgA的分泌。Kloppel等［18］在1987年的一项研究中发现，当胆管夹闭2 h后，胆汁中IgA的含量降低到了对照组的1/10，但是SP的分泌却不受影响，这说明短暂的胆道闭塞会影响肝对IgA分泌。Goldsmith等［19］在另一项研究中发现17α雌二醇可以减少大鼠胆汁流量的60%，并且同时发现转运到胆汁中的IgA减少了43%。虽然目前还没有确切的证据表明胆汁流量在胆汁IgA分泌中承担的作用，但是毫无疑问的是胆汁IgA与胆汁流量有着密切的关系。

3 肝细胞与IgA

虽然在人体中主要由胆管上皮参与胆汁IgA的分泌，但这并不是说肝细胞不摄取IgA，相反，肝细胞可能参与循环血液中IgA的清除。Hsu等［20］在1980年通过免疫酶标技术在人肝细胞中发现了IgA，Finck等［21］研究发现IgA的跨细胞转运有两种结局即以完整的形式分泌入胆汁，或者在肝细胞中降解后再释放入血。但是由于人肝细胞不含有pIgR，所以其对IgA的摄取可能是通过唾液酸黏蛋白受体(一种介导蛋白降解的细胞膜表面受体)来实现的，当IgA通过该受体被细胞摄取后即被转运到溶酶体进行降解［22-25］。肝细胞对循环血液中IgA的降解作用可能影响一些疾病的发病过程。在胆道阻塞的病人中可同时发现有肾小球IgA的沉积，肝硬化患者可同时合并有IgA肾病，有报道表明在肝移植术后患者的跟踪随访中发现了由IgA肾病引起的严重肾功能不全［26-29］。这可能是由于肝细胞受损后对循环免疫IgA的清除能力下降，导致了IgA在肾脏的沉积从而引起肾损害。

4 胆汁IgA与疾病

原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis，PBC)目前被认为是一种与线粒体抗体(AMA)相关的自身免疫性疾病。但是AMA不具有组织特异性，其在肝脏组织中引发炎症反应及组织损伤的机制目前还不清楚。Malmborg等［30］在采用转染IgA受体的MDCK细胞系(Madine-Darby canine kidney cells)的研究中发现，从PBC患者血浆中提取的IgA可与诱导AMA产生的主要自身抗原，即丙氨酸脱氢酶复合物 E2(PDC-E2)共同定位于细胞内，而在对照组即采用从健康人血浆中提取的IgA时则未见到该现象。该研究说明在线粒体抗体引起PBC的过程中抗线粒体IgA抗体(IgA-AMA)可能发挥了重要作用，即肝胆组织中特异的IgA转运分泌方式促使了IgA-AMA的细胞内转运，从而诱发细胞内炎症反应及细胞功能紊乱，最终导致肝组织的纤维化。在另一项研究中，研究者们在PBC患者胆汁中也检测出了IgA-AMA［31］。对于PBC的病理过程目前虽然还没有达成一致意见，但胆汁IgA的转运及sIgA在肝胆局部的作用可能是发病的重要环节。

胆石症作为一种常见的肝胆系统疾病，其结石形成原因目前仍众说纷纭。大量研究表明在结石形成过程中血液和胆汁中免疫球蛋白有明显变化［32-33］。Lammert等［34］通过荧光显微镜发现胆固醇结石上结合有胆汁IgA，并且荧光标记的抗IgA抗体的荧光峰值发生在结石晶体形成的临界点和晶体析出过程中，提示胆汁IgA可能参与了结石的形成。Marecek等的研究则表明胆汁IgA在结石形成中可能承担着成核蛋白的作用［35-36］，同时 Busch 等［37］在研究中发现不含有IgA的胆汁甚至或是把胆汁IgA降到生理浓度以下就能表现出一种抑制结石晶体形成的作用。越来越多的研究提示胆汁IgA可能促进了结石的形成，但IgA在结石形成中的机制还不清楚，其究竟是一种浓度依赖性的促发因子还是只是一种协同分子有待于进一步的实验证明。

内毒素血症是由于革兰氏阴性菌的细胞内毒素释放入血而引起的一种病理生理表现，可导致感染性休克、MODS等，致死率极高。肠道内定植有大量的革兰氏阴性菌，正常情况下由于肠道的屏障作用可以阻止细菌释放毒素入血，但当肠黏膜屏障功能受损时如肠梗阻，肠道内的细菌及内毒素便大量进入血液引起内毒素血症。大量研究表明梗阻性黄疸时由于胆汁不能顺利进入肠道引起了肠道微环境的改变，如肠道闭锁蛋白、IgA等，最终可导致细菌移位并发内毒素血症［38-40］。在大量以老鼠为模型的实验中，研究者们已证实进入肠道的胆汁IgA在肠黏膜的局部免疫中占有重要地位，可以有效中和肠道中的内毒素，减少内毒素血症的发生，并且还可对肠道中的抗原进行特异性免疫应答［41-43］。虽然目前有报道表明在人体，上消化道中的IgA主要来源于消化道局部的分泌［44］，但这并不是说我们可以忽略胆汁IgA在肠道局部的免疫作用。考虑到动物实验中胆汁IgA在肠道免疫中的重要作用，极有可能胆汁IgA是人体肠道局部免疫中的一个重要环节。

胆汁作为人体内一种外分泌液体，其重要性正逐渐被人们所认识，但目前对于梗阻性黄疸后胆汁的研究多限于胆汁酸、胆盐，对于在胆道局部免疫中占有重要地位的IgA我们还知之甚少，考虑到IgA的局部免疫特性，对其进一步研究可能会让我们对梗阻性黄疸病人的病情变化有更深一步的认识，并为我们更有效治疗患者和改善预后提供指导。

［1］Tarkowsk iA，Lue C，Moldoveanu Z，et al.Immunization of humans with polysaccharide vaccines induces systemic，predominantly polymeric IgA2-subclass antibody response［J］.J Immunol，1990，144(10):3770-3778.

［2］Hansen PG，Hennessy EJ，Blake H，et al.Appearance of IgG and IgA antibodies in human bile after tetanus toxoid immunization［J］.Clin Exp Immunol，1989，77(2):215-220.

［3］Green FH，Fox H.An immunofluorescent study of the distribution of immunoglobulin-containing cells in the normal and the inflamed human gall bladder［J］.Gut，1972，13(5):379-384.

［4］Nagura H，Tsutsumi Y，Hasegawa H，et al.IgA plasma cells in biliary mucosa:a likely source of locally synthesized IgA in human hepatic bile［J］.Clin Exp Immunol，1983，54(3):671-680.

［5］Vuitton DA，Seilles E，Claude P，et al.Gall bladder:the predominant source of bile IgA in man ［J］?Clin Exp Immunol，1985，62(1):185-192.

［6］Dooley JS，Potter BJ，Thomas HC，et al.A comparative study of the biliary secretion of human dimeric and monomeric IgA in the rat and in man［J］.Hepatology，1982，2(3):323-327.

［7］Ohshio G，Manabe T，Tamura K，et al.Effects of percutaneous transhepatic biliary drainage on blood-bile permeability and selective IgA transport in patients with biliary obstructions［J］.Ann Surg，1990，211(4):428-432.

［8］Nagura H，Smith PD，Nakane PK，et al.IGA in human bile and liver［J］.J Immunol，1981，126(2):587-595.

［9］Delacroix DL，Hodgson HJ，McPherson A，et al.Selective transport of polymeric immunoglobulin A in bile.Quantitative relationships of monomeric and polymeric immunoglobulin A，immunoglobulin M，and other proteins in serum，bile，and saliva［J］.J Clin Invest，1982，70(2):230-241.

［10］Takahashi I，Nakane PK，Brown WR.Ultrastructural events in the translocation of polymeric IgA by rat hepatocytes［J］.J Immunol，1982，128(3):1181-1187.

［11］Delacroix DL，Furtado-Barreira G，Rahier J，et al.Immunohistochemical localization of secretory component in the liver of guinea pigs and dogs versus rats，rabbits，and mice ［J］.Scand J Immunol，1984，19(5):425-434.

［12］Sakisaka S，Gondo K，Yoshitake M，et al.Functional differences between hepatocytes and biliary epithelial cells in handling polymeric immunoglobulin A2 in humans，rats，and guinea pigs［J］.Hepatology，1996，24(2):398-406.

［13］Schiff JM，Fisher MM，Underdown BJ.Secretory component as the mucosal transport receptor:separation of physicochemically analogous human IgA fractions with different receptor-binding capacities［J］.Mol Immunol，1986，23(1):45-56.

［14］Vaerman JP，Langendries A，Giffroy D，et al.Lack of SC/pIgR-mediated epithelial transport of a human polymeric IgA devoid of J chain:in vitro and in vivo studies［J］.Immunology，1998，95(1):90-96.

［15］Vaerman JP，Langendries AE，Giffroy DA，et al.Antibody against the human J chain inhibits polymeric Ig receptor-mediated biliary and epithelial transport of human polymeric IgA ［J］.Eur J Immunol，1998，28(1):171-182.

［16］Kloppel TM，Brown WR.Rat liver membrane secretory component is larger than free secretory component in bile:evidence for proteolytic conversion of membrane form to free form ［J］.J Cell Biochem，1984，24(4):307-317.

［17］Ahnen DJ，Brown WR，Kloppel TM.Secretory component:the polymeric immunoglobulin receptor，What's in it for the gastroenterologist and hepatologist?［J］.Gastroenterology，1985，89(3):667-682.

［18］Kloppel TM，Hoops TC，Gaskin D，et al.Uncoupling of the secretory pathways for IgA and secretory component by cholestasis［J］.Am J Physiol，1987，253(2 Pt 1):G232-G240.

［19］Goldsmith MA，Jones AL，Underdown BJ，et al.Alterations in protein transport events in rat liver after estrogen treatment［J］.Am J Physiol，1987，253(2 Pt 1):G195-G200.

［20］Hsu SM，Hsu PL.Demonstration of IgA and secretory component in human hepatocytes［J］.Gut，1980，21(11):985-989.

［21］Finck MH，Reichen J，Vierling JM，et al.Hepatic uptake and disposition of human polymeric IgA1 in perfused rat liver:evidence for incomplete biliary excretion and intrahepatic degradation ［J］.Am J Physiol，1985，248(4 Pt 1):G450-G455.

［22］Schiff JM，Fisher MM，Jones AL，et al.Human IgA as a heterovalent ligand:switching from the asialoglycoprotein receptor to secretory component during transport across the rat hepatocyte［J］.J Cell Biol，1986，102(3):920-931.

［23］Tomana M，Kulhavy R，Mestecky J.Receptor-mediated binding and uptake of immunoglobulin A by human liver［J］.Gastroenterology，1988，94(3):762-770.

［24］Daniels CK，Schmucker DL，Jones AL.Hepatic asialoglycoprotein receptor-mediated binding of human polymeric immunoglobulin A［J］.Hepatology，1989，9(2):229-234.

［25］Mestecky J，Moldoveanu Z，Tomana M，et al.The role of the liver in catabolism of mouse and human IgA［J］.Immunol Invest，1989，18(1-4):313-324.

［26］Abramowsky CR，Christiansen DM.Secretory immunoglobulin deposits in renal glomeruli of children with extrahepatic biliary atresia:studies in a human counterpart of experimental ligation of the bile ducts［J］.Hum Pathol，1987，18(11):1126-1131.

［27］Mansfield C，Bhan I，Kurtin PS.IgA nephropathy as a possible cause of renal insufficiency following liver transplantation［J］.Child Nephrol Urol，1991，11(4):220-222.

［28］Kar PM，Yi D，Kar SM.Looking beyond the obvious:IgA nephropathy in a liver transplant recipient［J］.Indian J Nephrol，2010，20(2):97-99.

［29］Kalambokis G，Christou L，Stefanou D，et al.Association of liver cirrhosis related IgA nephropathy with portal hypertension［J］.World J Gastroenterol，2007，13(43):5783-5786.

［30］Malmborg AC，Shultz DB，Luton F，et al.Penetration and co-localization in MDCK cell mitochondria of IgA derived from patients with primary biliary cirrhosis［J］.Autoimmun，1998，11(5):573-580.

［31］Nishio A，Vande Water J，Leung PS，et al.Comparative studies of antimitochondrial autoantibodies in sera and bile in primary biliary cirrhosis［J］.Hepatology，1997，25(5):1085-1089.

［32］Il’ichenko AA，Vikhrova TV，Zotina MM.Local and common humoral immunity in cholelithiasis and biliary sludge［J］.Ross Gastroenterol Zh，2001，1:10-15.

［33］Zeng Y，Xiao L，Yao H，et al.A study of the immune in formation of calcium bilirubinate gallstones in different rabbit models--the changes of the immunoglobulins in serum and bile and the immunoglobulins forming cells in the gallbladder mucoderm［J］.Hua Xi Yi Ke Da Xue Xue Bao，2000，31(2):155-158.

［34］Lammert F，Sudfeld S，Busch N，et al.Cholesterol crystal binding of biliary immunoglobulin A:visualization by fluorescence light microscopy［J］.World J Gastroenterol，2001，7(2):198-202.

［35］Marecek Z，Entlicher G，Jirsa M，et al.Pronuclear and antinuclear factors in the pathogenesis of cholesterol cholelithiasis［J］.Cas Lek Cesk，2000，139(Suppl 1):22-26.

［36］Abei M，Schwarzendrube J，Nuutinen H，et al.Cholesterol crystallization-promoters in human bile:comparative potencies of immunoglobulins，alpha 1-acid glycoprotein，phospholipase C，and aminopeptidase N1 ［J］.J Lipid Res，1993，34(7):1141-1148.

［37］Busch N，Lammert F，Matern S.Biliary secretory immunoglobulin A is a major constituent of the new group of cholesterol crystal-binding proteins［J］.Gastroenterology，1998，115(1):129-138.

［38］Lu XM.The effect of obstructive jaundice on gut immune cellularity［J］.Chinese Journal of General Surgery，1996，5(2):4.卢晓明.梗阻性黄疸时肠黏膜免疫功能变化的实验研究［J］.中国普通外科杂志，1996，5(2):4.

［39］Wu XM，Qin CC，Yang JY，et al.Effect of bile reinfusion on endotoxaemia in patients with obstructive jaundice after external drainage of biliary tract［J］.Chinese Journal of General Surgery，2005，20(1):2.吴新民，秦长春，杨金煜，等.胆汁回输对梗阻性黄疸患者血浆内毒素的影响［J］.中华普通外科杂志，2005，20(1):2.

［40］Chen ZY，Feng XS，Yang P，et al.Effect of external biliary drainages on tight junctions of intestinal epithelia in rats with obstructive jaundice［J］.Chinese Journal of Bases and Clinics in General Surgery，2010，17(5):5.陈振勇，冯贤松，杨鹏，等.胆汁内外引流对梗阻性黄疸大鼠肠黏膜紧密连接影响的实验研究［J］.中国普外基础与临床杂志，2010，17(5):5.

［41］Boullier S，Tanguy M，Kadaoui KA，et al.Secretory IgA-mediated neutralization of Shigella flexneri prevents intestinal tissue destruction by down-regulating inflammatory circuits［J］.J Immunol，2009，183(9):5879-5885.

［42］Tamaru T，Brown WR.IgA antibodies in rat bile inhibit cholera toxin-induced secretion in ileal loops in situ ［J］.Immunology，1985，55(4):579-583.

［43］Vaerman JP，Derijck-Langendries A，Rits M，et al.Neutralization of cholera toxin by rat bile secretory IgA antibodies［J］.Immunology，1985，54(3):601-603.

［44］Jonard PP，Rambaud JC，Dive C，et al.Secretion of immunoglobulins and plasma proteins from the jejunal mucosa.Transport rate and origin of polymeric immunoglobulin A ［J］.J Clin Invest，1984，74(2):525-535.