抗中性粒细胞胞质抗体相关性血管炎分子发病机制

陈文萃 综述 胡伟新 审校

抗中性粒细胞胞质抗体(ANCA)相关性血管炎(AAV)是由ANCA介导、以寡免疫性坏死性小血管炎为特征的一组疾病，包括微型多血管炎、Wegener肉芽肿及Churg-Strass综合征。ANCA靶抗原主要为中性粒细胞及单核细胞胞质中的髓过氧化物酶(MPO)及蛋白酶3(PR3)，而最近研究发现，抗人溶菌酶相关膜蛋白2(hLAMP-2)抗体在AAV患者中阳性率较高，且其滴度高低与疾病活动程度相关，但是否具致病性仍需进一步研究［1］。AAV的发生主要与遗传易感性、环境、感染及药物等因素相关，ANCA使中性粒细胞活化，导致内皮细胞损伤而引起坏死性小血管炎的发生是AAV的主要分子机制。本文介绍近年来AAV的分子机制的研究进展。

ANCA的产生机制

目前认为主要有两种机制启动ANCA的自身免疫反应(图1)。一是分子模拟，即某些细菌的抗原肽可能与自身抗原类似。Kain等［1］发现hLAMP-2抗体在AAV患者中阳性率达80%～91%，与MPO-ANCA及PR3-ANCA阳性率接近。但在2例MPO-ANCA及PR3-ANCA阴性，而临床表现为寡免疫复合物性节段坏死性肾小球肾炎患者，血清抗hLAMP-2抗体阳性。而细菌黏附素FimH与LAMP-2具有同源性，将FimH免疫大鼠后产生的自身抗体，注射到大鼠体内，可诱导其产生LAMP-2相关的寡免疫复合物性坏死性肾小球肾炎，提示抗FimH抗体与LAMP-2之间存在交叉反应［2］；二是针对或模拟自身抗原的互补或反义肽链(其他的抗原表位)产生免疫反应，从而诱导产生针对自身抗原的抗体［3］。互补或反义肽链由体内转录时产生，或来自于外源性的分子模拟，例如罗斯河病毒、金黄色葡萄球菌等均可与PR3的互补肽链(即cPR3)产生分子模拟。大量的cPR3可使体内产生抗cPR3抗体，进一步引起抗独特型抗体的产生，而抗独特型抗体不仅针对抗cPR3抗体，同时亦针对PR3分子产生免疫反应［3］。此外B淋巴细胞的失调，进一步促进了自身抗体的持续产生。另有部分患者由于表观遗传学调控的异常，使循环中的中性粒细胞异常转录PR3及MPO基因，导致其过表达而诱发自身免疫反应［4］。

图1 ANCA产生的机制［3］

目前已有研究通过给小鼠注射抗MPO-IgG抗体，成功诱导了寡免疫复合物坏死性肾小球肾炎及系统性小血管炎动物模型，其病理表现与人类ANCA相关性疾病类似［5］，但目前尚无 PR3-ANCA的动物模型。而遗传学新近研究发现，PR3相关AAV发病主要与人类白细胞抗原(HLA)-DP上编码α1抗胰蛋白酶及蛋白酶3的基因有关，而MPO相关 AAV则主要与 HLA-DQ有关［6］，提示 MPOANCA与PR3-ANCA相关性疾病在发病机制上有所不同。

中性粒细胞的聚集、黏附及活化(图2)

在生理条件下，循环中的中性粒细胞不会与内皮细胞发生相互作用；只有在炎症刺激等情况下，血管局部内皮产生炎症因子等，募集中性粒细胞，通过在内皮细胞上的滚动、吸附及迁移三步曲，到达炎症部位，从而发挥抗炎作用。

图2 中性粒细胞的活化［8］

中性粒细胞的活化是AAV发病的始动因素。动物实验中，用MPO免疫大鼠后获得的ANCA-IgG注射至正常大鼠体内，在其肠系膜局部应用趋化因子刺激，显微镜下可以观察到局部中性粒细胞的黏附、迁移和出血增加，提示ANCA可以通过促进中性粒细胞在内皮细胞上的黏附来发挥致病作用［7］。Nolan等［8］观察到抗MPO-ANCA能促进中性粒细胞的黏附及迁移，而将抗CD18与之共孵育后，能阻止MPO-ANCA的这种作用。临床上也可观察到ANCA的滴度与疾病的活动度有一定相关性，诱导临床缓解后ANCA滴度仍高的患者复发的风险较高。

在AAV患者中，异常的炎症信号使循环中的中性粒细胞过早活化，补体、肿瘤坏死因子α(TNF-α)及ANCA等均参与这一过程。炎症反应激活中性粒细胞，产生同型聚集，聚集的中性粒细胞能活化补体，产生C5a，而C5a能与中性粒细胞表面的C5a受体结合，引起中性粒细胞募集和活化的级联放大反应，导致内皮损伤［9］；而动物实验证实ANCA对补体的这一级联反应具有促进作用［10］。与中性粒细胞结合的ANCA能触发黏附的中性粒细胞的补体经典途径的活化，从而使ANCA与血浆中的ANCA抗原结合，TNF则通过分泌备解素，活化补体旁路途径［11］，两者可产生协同作用；而TNF-α不仅能活化中性粒细胞，引起较弱的脱颗粒作用、氧化应激反应及黏附作用，使其对后续的化学物质及免疫复合物等刺激产生高反应性［12，13］；同时 TNF 能启动 αMβ2-integren构象活化，使其能连接到细胞间黏附分子3(ICAM-3)上，通过 β2整合素与 iC3b或(和)ICAM-3的连接，促进中性粒细胞间的相互作用［14］。而血浆中低浓度的ANCA则能使促进这种连接发生，并且使其更加稳固。中性粒细胞黏附聚集的一个重要的结果就是其膜上高表达一些与血浆中ANCA亲和力高的抗原(如mPR3)。

此外，ANCA不仅可通过Fab段与中性粒细胞、内皮细胞及损伤部位组织的ANCA抗原连接，引起中性粒细胞活化、内皮细胞及组织损伤［15］；还可通过Fc段与FcγR受体连接，与 TNF-α、β2整合素及FcγR受体信号产生协同作用，引起中性粒细胞呼吸爆发及膜上ANCA抗原的大量表达［16］，从而活化更多的中性粒细胞。在 Fcγ受体缺失的小鼠，抗MPO-ANCA不能引起中性粒细胞在内皮细胞上的滚动、黏附及迁移［8］。而将ANCA与细胞因子预处理过的中性粒细胞共孵育，可引起中性粒细胞的脱颗粒并释放一些毒性氧化物。

Hu等［17］研究发现，PR3-ANCA 与 CD177可共同表达与中性粒细胞膜上形成复合物，而不同人群mPR3+/CD177+的中性粒细胞亚群比例不一，该类亚群比例高的AAV患者复发风险高，且在非抗PR3-ANCA、抗MPO-ANCA及系统性红斑狼疮患者中该类中性粒细胞亚群比例也升高。目前认为mPR3+/CD177+中性粒细胞亚群的潜在致病性与mPR3+/CD177+细胞能通过内皮细胞上的 CD31［血小板内皮细胞黏附分子1(PECAM-1)］与之连接，使中性粒细胞更容易迁移有关［18］。

内皮细胞损伤

活化的中性粒细胞黏附在内皮细胞上后，可通过脱颗粒释放一些氧化物或酶类，直接导致内皮细胞损害(图3)；此外，可引起补体激活、血小板活化及血栓形成等机制间质引起内皮细胞损伤。

图3 中性粒细胞与内皮细胞黏附后呼吸爆发［8］

黏附的中性粒细胞通过β2整合素/ICAM-1信号转导途径，引起内皮细胞胞浆中钙离子增多，细胞骨架改变［19］，与中性粒细胞黏附时释放蛋白酶及氧化物等协同，导致血管通透性增加，内皮下水肿、内皮细胞间连接的松弛，从而导致内皮细胞的凋亡及脱落等［20，21］。同时，中性粒细胞释放的氧化物及炎症细胞因子，能促进血栓及炎症的发生。而ANCA则能加强中性粒细胞分泌这些毒性氧化物及酶类，AAV患者循环中有大量内皮细胞，且随病情的缓解，循环中的内皮细胞数目也相应减少［22］。

中性粒细胞与内皮细胞黏附后后，能诱导内皮细胞表面的C5a活化，引起补体介导的内皮细胞损伤。内皮细胞损伤脱落后，内皮下基质裸露，为血小板募集及血栓形成创造了条件，而中性粒细胞在内皮细胞上滚动及黏附过程中，可捕获红细胞及血小板，引起血栓形成［23］。

中性粒细胞活化后释放的组蛋白、DNA等物质构成的中性粒细胞细胞外诱捕网(NETs)，正常情况下能捕获细菌，产生抗炎作用；而TNF及ANCA能促进NETs的过度活化，导致内皮细胞损伤及血栓形成［24，25］。NETs 还能向免疫系统提呈 ANCA 抗原，使机体产生针对ANCA抗原的获得性免疫，使自身免疫反应得以维持［26］。

此外，内皮损伤修复功能受抑制，也是加重内皮损伤的重要因素之一。血清中的一些血管内皮生长因子抑制物，如可溶性Flt1(sFlt1)等，随着补体活化后C5a水平升高，血清中sFlt1水平亦随之升高。抗PR3膜抗体及PR3-ANCA阳性的患者血清能刺激单核细胞释放大量sFlt1，引起内皮细胞修复损伤能力下降，并且在动物实验中发现，这类作用可以被血管内皮生长因子阻断，但抗MPO抗体却未发现有类似作用［27］。

淋巴细胞在ANCA血管炎发生中的作用

B细胞失调而持续分泌自身抗体使疾病得以发生并持续，而T细胞不仅参与了ANCA相关疾病的发生、发展及调节，同时还是导致组织损伤的效应因素之一。

Wegner肉芽肿患者体内调节T细胞数目及功能异常，并且与疾病活动度相关［28］，而约50%的局灶性Wegner肉芽肿患者其血清 ANCA阴性［29］，但其肉芽组织中有效应T细胞存在［30］，提示细胞免疫参与了疾病的发生。Wilde等［31］也强调，尤其在损伤局部，T细胞的检测的重要。

循环中CD4+FoxP3+细胞水平高的患者，其病情缓解也相对比较快；ANCA相关疾病患者体内FoxP3+细胞水平低于正常人群［32］。

Th17细胞在ANCA相关疾病中也有重要作用。Th17细胞能产生白细胞介素17(IL-17)及IL-23，与健康人群相比，AAV患者在疾病的急性期IL-17显著升高。IL-17能作用于内皮细胞、上皮细胞及单核巨噬细胞等，诱导它们产生炎症细胞因子和趋化因子［33］；而IL-23升高的患者与IL-23偏低的患者相比，其疾病活动度及ANCA滴度明显升高［34］。

小结：AAV中通过分子模拟、自身抗原互补肽链的异常转录及表观遗传学改变等导致自身免疫反应和产生ANCA，ANCA触发并促进中性粒细胞活化。中性粒细胞活化是血管炎发生的始动环节，细胞因子、黏附分子、趋化因子及补体等均参与了中性粒细胞的募集、活化及其级联放大反应。活化后的中性粒细胞可释放颗粒酶或毒性氧化物直接作用于内皮细胞，也可通过激活血小板、形成中性粒细胞细胞外诱捕网、炎症因子等引起内皮细胞变性、脱落、血栓形成及组织损伤。体液免疫及细胞免疫均参与了疾病的发生、发展及调节。针对疾病发病分子机制的一些新的治疗手段，如抗B细胞治疗的利妥昔单抗治疗AAV引起的肾脏损害［35］，抗T细胞的吗替麦考酚酯等已在临床应用，并取得了一定的疗效，而抗黏附分子治疗抗补体C5抗体及C5a拮抗剂、抗整合素抗体等将为AAV的治疗提供新的治疗前景。

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