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自身免疫性肝炎的发病机制

2017-01-11俞立飞黄文豹许湘飞张永乐梁伟峰

关键词:易感性免疫性肝细胞

俞立飞,黄文豹,许湘飞,金 洁,张永乐,梁伟峰

(杭州市第一人民医院感染科,杭州 310006)

ChinJAllergyClinImmunol,2017,11(4):365- 369

自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis,AIH)是一种以血清转氨酶升高、循环中存在自身抗体、高γ-球蛋白血症、肝组织学特征性改变(界面性肝炎、汇管区淋巴浆细胞浸润和玫瑰花结样变)以及对免疫抑制治疗应答为特点的慢性炎症性肝病[1],可导致肝硬化、肝衰竭。AIH呈全球性分布,可发生在任何年龄,其确切的发病机制不完全明确。目前认为和基因遗传因素和免疫异常相关。本文就此对AIH发病机制的研究进展作以下综述。

遗传易感基因

AIH的遗传特性尚不明确,包括一种或多种基因单独或共同作用,能相应地增加或减少疾病的风险性,另外还受到环境因素的影响。AIH的遗传易感性是由在染色体6短臂上的人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)区域的基因长链变异所授予的。

HLA部位的基因多态性与适应性免疫相关,特别是编码DRB1的等位基因。通过全基因组关联分析治疗困难的649例荷兰成人AIH- 1型患者和独立复制的一个451例德国队列[2]证实DRB1*0301和DRB1*0401分别是主要和次要的易感基因型,加强了对先前AIH和HLA关联的认识。

HLA等位基因与临床表现、地理位置相关,可以反映疾病的疗效和进展。例如,DRB1*0301阳性的AIH- 1型患者多为男性,起病较为年轻,表现为高IgG水平,多数抗可溶性肝抗原抗体与抗肝-胰抗体(antibodies to soluble liver antigen/antiliver-pancreas,抗SLA/LP)阳性,即使使用激素病情仍进展恶化或治疗撤退后易复发,最后需要肝移植的概率也更大[3- 5]。而具有DRB1*0401的患者多数血清抗核抗体阳性,具有较高的发生其他自身免疫性疾病的危险,但疾病程度较轻,多见于老年女性且较易于治疗,肝衰竭和死亡的风险较低[6]。HLA-DRB1等位基因变异与AIH- 2型患者自身抗体血清学阳性类型相关,不同地理位置具有特定的遗传易感性基因[7]。在英国和巴西人中,AIH- 2型患者的遗传易感性和病情严重性与编码DR3(DRB1*0301)的等位基因相关,后者在儿童AIH- 2型患者是第二位遗传易感性的等位基因,并且与血清抗肝肾微粒体抗体- 1型(liver kidney microsome autoantibody,抗LKM- 1)和抗肝细胞溶质- 1型抗原(antibodies to liver-cytosol-type 1,抗LC- 1)阳性相关,而DR7(DRB1*0701)分子主要存在于抗LKM- 1阳性的患者,疾病易进展,预后较差[8]。DRB1*1301在南美人和DR3/DR4阴性的北美人的AIH- 1型患者中具有遗传易感性,若存在于AIH- 2型的巴西人中往往较早发病[8]。除了易感风险,也有HLA基因变异可以免受疾病,Meta分析报道拉丁美洲AIH患者中DRB1*1302和DQB1*0301是保护性的等位基因,而DRB1*1501在英国人中也是保护性基因[9]。

另外,一些等位基因可发生连锁不平衡(linkage desiquilibrium,LD)[8],从而加重病情:在AIH- 1型患者中HLA-B8与DRB1*0301出现LD,易发生停药后复发以及需要肝移植的概率更高;HLA-Cw7对英国人易感,与DRB1*0301产生LD;HLA-DQB1*0201在英国和南美人AIH- 1型患者以及欧洲和北美人AIH- 2患者中有遗传易感性,与DRB1*0301和DRB1*0701发生LD;HLA-DQB1*0601在巴西人AIH- 1型患者中有遗传易感性,与DRB1*1301发生LD。

在HLA以外位点的基因多态性对AIH易感性也有影响。比如细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen- 4,CTLA- 4)、TNF-α基因启动子和Fas基因的多态性被认为对AIH- 1型具有易感性[10]。也有报道维生素D受体的基因多态性参与AIH的发病机制[11]。GWAS报道[2]AIH- 1型不仅与HLA基因多态性相关,也和CARD10(caspase recruitment domain family member 10)和SH2B衔接蛋白3(SH2B3)基因的变异有关。后者和原发性胆汁性胆管炎、原发性硬化性胆管炎的遗传易感性有关[12]。在类似AIH的其他免疫相关性疾病中也观察到单个基因的多态性与疾病的相关性[13- 14],比如自身免疫性多内分泌病-念珠菌病-外胚层营养不良和肠病X连锁综合征分别由于AIRE- 1和FOXP3基因突变引起。以上发现表明HLA基因并没有参与类AIH疾病的发病机制,但是所有这些患者都有调节性T(regulatory T cells,Treg)细胞的损伤,而这在目前被认为是AIH的特征之一。

调节免疫机制

Treg细胞主要包括CD4+CD25+Treg细胞和CD8+Treg两个亚群,高表达IL- 2受体的CD4+CD25+Treg细胞是免疫耐受维持的主要因素。在健康人群中CD4+CD25+Treg细胞的含量占外周血CD4 T淋巴细胞的5%~10%,通过阻止自身反应性T细胞的扩增和效应功能来控制初始和适应性免疫反应。除了CD25在活化T细胞的低密度表达,Treg还表达一些特征性的标记物,包括糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体(glucocorticoid inducible tumour necrosis factor receptor,GITR)、CTLA- 4和FOXP3,其中在抑制效应细胞、维持免疫稳态的方面,CD4+CD25+FOXP3+Treg起着关键作用[15]。

研究发现在AIH起病时外周血Treg的数量比药物缓解时明显减少[16- 17],和健康对照不同,此时Treg不能调节CD8 T细胞的扩增及其细胞因子如IFN-γ的产生,而在缓解期部分Treg细胞功能可恢复,这表明免疫抑制治疗可重建Treg的功能。研究还发现Tregs表达频数与疾病严重程度标记物如SLA和LKM- 1抗体水平呈负相关,表明Treg的减少有利于自身免疫性肝病的血清学表现。Longhi等[18]采用细胞侵袭实验研究Treg在健康对照组和AIH患者中的作用机制,同时观察FOXP3在细胞凋亡中的表达和作用,发现在Treg/CD4+CD25-T细胞共培养基中,两组在改变IFN-γ和IL- 10的分泌相似,而在增加TGF-β分泌方面AIH组明显较少。相反,在Treg/CD8+T细胞共培养基中,AIH组IL- 4分泌增加得更多。FOXP3表达在AIH中低于健康对照组,两组FOXP3在CD4+CD25-T细胞培养基中均较低表达,但与抑制功能无关,而增加Treg不能改变靶细胞的凋亡,但在AIH组中CD4+CD25-T细胞自发性凋亡减少,这表明Treg是通过修饰细胞因子直接接触靶位而不是诱导细胞凋亡发挥作用的,不充分的CD4+CD25-T细胞自发性凋亡可能会引起自身免疫反应的进展。另外在儿童AIH肝组织标本中发现[19],由于Treg(包括传统的Treg和CD4+CD25+CD127-T细胞)功能的损伤,不能抑制单核细胞活动,在门静脉周围炎症中可见大量固有免疫相关细胞的浸润。以上研究均表明外周血和肝细胞中Treg细胞的损伤是导致AIH免疫耐受丧失的主要原因,也是发生免疫失控的效应器。

在AIH中Treg的损伤原因仍然不是很清楚,有证据显示Treg和Th17效应细胞在AIH中表达CD39是有缺陷的[20- 21]。研究表明在AIH患者中CD39阳性的Treg数量减少,不能充分水解促炎症核苷酸,不能有效抑制由效应性CD4 T细胞产生IL- 17,而且这些CD39阳性的Treg提高CD127活性,在面对促炎性刺激时更倾向于产生IFN-γ或IL- 17,CD39阳性Treg显示在促炎症反应中具有适应性和不稳定性,表明导致AIH有缺陷免疫调节不仅仅是Treg的数量和功能的减少,也有Treg转换为效应细胞的增加[20]。而通过多克隆扩增的CD4+CD25+Tregs 免疫治疗由于其有限的增殖和促细胞凋亡能力而受到阻碍[22]。

而接下来的报道挑战了一些早期发现,显示外周血CD4+CD25+CD127-FOXP3+Treg数量在成人AIH患者和健康对照组相似,在疾病活动患者中数量比缓解者要高,显示Treg频数随着炎症程度而增加,而在肝组织中AIH患者Treg频数比非酒精性脂肪肝炎患者高,并和肝脏炎症程度相关[23- 24]。最近的一项研究再次检查自身免疫性肝病(包括AIH- 1型和自身免疫性硬化性胆管炎)患者的Treg特性,发现外周血循环CD4+CD25+CD127-Treg频率相对健康者是减少的,和疾病活动度呈负相关,而且不受免疫抑制治疗的影响,并产生较少的IL- 10,而健康组中正是依靠IL- 10的分泌,通过其损害能力去抑制CD4靶细胞[25]。研究对AIH患者Treg损害存在不同见解,第二个研究中可能因为纳入病例包括自身免疫性硬化性胆管炎,后者与AIH并非同一疾病,因此今后仍需要大样本、更加科学的研究来证实。

效应免疫机制

AIH的肝组织学以密集的单核细胞浸润肝实质界面(界面炎)为特点,首先认为自我侵袭的细胞免疫可能参与其发病机制,通过不同的途径使自身免疫攻击能够不断地对肝细胞进行损害。通常认为是从初始CD4效应性T细胞对自身抗原进行免疫攻击开始[8]:肝脏损害始动于一种主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)的自身抗原肽,通过专职抗原递呈细胞识别,当存在适当的共刺激,同时暴露于各种细胞因子的情形下,驱动Th0细胞分化成Th1和Th2细胞。抗原暴露于IFN-γ和IL- 12面前导致Th1细胞分化和随后产生IFN-γ,引起肝细胞MHCⅠ类分子的上调和MHCⅡ类分子的异常表达,导致CD4 T细胞的进一步活化和CD8 T细胞对抗原识别,从而引起肝脏的持续损害。IFN-γ促进细胞毒CD8 T细胞作用,增加单核细胞的分化,促进巨噬细胞和未成熟树突状细胞活动,并有助于提高自然杀伤细胞的能力。抗原暴露于IL- 4引起Th2细胞分化,分泌IL- 4、IL10和IL- 13等细胞因子促使浆细胞成熟,随后产生自身抗体。

Th17细胞在AIH中的作用没有完全清楚。有证据表明它们与原发性胆汁性胆管炎的胆汁淤积征有关[26],提示Th17细胞参与肝脏损伤胆汁淤积的形成。AIH循环和肝内Th17细胞均升高,由Th17细胞产生的IL- 17诱导肝细胞产生IL- 6,并提高Th17细胞的活化[27]。

体液免疫被证实参与AIH的效应免疫机制。研究显示单核细胞是适应性免疫应答始动的关键因子,从AIH患者中分离的外周血单核细胞相对健康者有更强的自发迁移,而且不能通过迁移诱导刺激进行扩增[19]。在AIH活动期,当CD4和CD8细胞免疫扩增和IFN-γ产生最高的时候,单核细胞显著活化,表明单核细胞可能通过提高自体反应促进适应性免疫,参与AIH肝细胞损害。在AIH肝细胞中,当暴露于耐受单核细胞的自体Fc受体,表面覆有免疫球蛋白的自身抗体易受细胞毒作用,证实自身抗体在自身免疫性肝脏中的攻击作用。相关研究也表明,抗SLA抗体阳性的AIH患者相比血清阴性者更易引起疾病的加重[5]。

在AIH- 2型患者中,CYP2D6在肝细胞表面表达,易被LKM- 1抗体识别,导致这些自身抗体能直接参与自身免疫性肝病损害的发病机制[28]。为了鉴别CYP2D6作为抗LKM- 1抗体的抗原靶位,CYP2D6上的B细胞表位研究被更加关注。LKM- 1抗体通过分层方式识别CYP2D6这个主要的线性B细胞表位,CYP2D6193- 212在93%患者中被识别,CYP2D6257- 269有85%,CYP2D6321- 351有53%,以及两个附加的次要表位CYP2D6373- 389和CYP2D6410- 429分别在7%和13%患者中被识别[29]。Ma等[30]在真核细胞系统中,利用两种互补策略,包括全长和截断的CYP2D6蛋白表达,特征识别基因突变的抗原表位,提供了CYP2D6的三维构象,显示抗原性局限于分子的C末端。另外,通过分子模拟短氨基酸序列CYP2D6316- 327进一步明确其抗原性位于分子表面,显示它可能直接参与自身抗体介导的肝细胞损害。因此,很多学者认为AIH- 2型的治疗可以通过对CYP2D6靶点进行特异性免疫介入去重构免疫耐受。

展  望

最近几年对AIH发病机制的研究取得了很大的进展。虽然GWAS已确认一个关键诱发作用在HLA基因编码区域,但最早引起肝脏免疫耐受破坏的相关基因是否存在于HLA或以外的基因目前尚不明确。调节性和效应性免疫的相互作用仍需要进一步研究。虽然AIH- 2型自身抗原(CYP2D6)已被鉴定,但由于缺乏和人类AIH相似的动物模型,AIH通用的触发点仍未被发现。未来需要更好的实验技术和多学科合作来共同寻找AIH新的疾病标志物,进一步揭示AIH的发病机制,从而进行更加有效的治疗。

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