ANCA相关性血管炎研究进展

崔晓萌(综述) 姜林娣(审校)

(复旦大学附属中山医院风湿免疫科 上海 200032)

抗中性粒细胞胞质抗体(antineutrophil cytoplasmic antibody,ANCA)相关性血管炎(ANCA-associated vasculitis,AAV)是一类可累及全身多系统的自身免疫性疾病,以寡免疫性小血管炎和致病性ANCA存在为特点,包括显微镜下多血管炎(microscopic polyangiitis,MPA)、肉芽肿性多血管炎(granulomatosis with polyangiitis,GPA,Wegener’s granulomatosis)和嗜酸性肉芽肿性多血管炎(eosinophilic granulomatosis with polyangiitis,EGPA,Churg-Strauss syndrome)。近年来随着对AAV认识的不断深入,检测手段和诊断标准的不断完善,其可能威胁患者生命的严重性,早期诊断和规范治疗对于改善预后所起的重要作用,使AAV受到多学科的广泛重视。但不能忽视的是,对于这一疾病发病机制的研究仍然存在诸多尚未解决的问题,一些患者以现有治疗方案诊治仍然难以完全缓解或容易复发。本文就近几年来对AAV的研究进展作简要综述,为AAV更进一步的研究提供依据。

流行病学AAV的发病和临床特征存在明显地域差别。总体来说,AAV不同亚型在欧洲的年发病率约为10%,但根据统计数据的来源不同波动范围较大,其中MPA、GPA和EGPA的年发病率分别为2.4～10.1、2.1～14.4和 0.5～3.7/百万人,AAV的整体患病率约为47～184/百万人。但这些数据并不能完全代表亚洲患者,日本AAV患者以MPA为最常见类型,MPA年发病率显著高于英国(18.2vs.6.5/百万人)[1],且在GPA患者中有一半为MPO-ANCA阳性。中国AAV患者p-ANCA/MPO阳性比例也显著高于c-ANCA/PR3,AAV患者中MPA约占80%,即使在GPA患者中亦有60%为MPO-ANCA阳性[2]。此外,欧洲国家AAV患者合并间质性肺病(interstitial lung diseases,ILD)的比例不足10%,而肺部受累在亚洲AAV患者中更多见,这种差别普遍认为是由于ANCA亚型比例的地域差别造成的。

发病因素

基因因素 目前在MPO-AAV和PR3-AAV患者都发现一些基因变异与疾病易感性相关,提示基因多态性参与AAV的发病过程。基因组研究证实PR3-AAV患者6号染色体HLA-DPB区域存在单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNPs),在MPO-AAV和HLA-DQ间也发现类似联系,在PR3-AAV患者中还发现SERPINA1和PRTN3基因的多态性[3],而MPO-AAV患者中CTLA-4为G等位基因携带者的比例更高。IL-10、CD226、ITGB2、PTPN22和IL2RA的基因多态性也有研究报道。

环境因素 环境中硅暴露在MPO-AAV的发病中起着一定作用。硅被巨噬细胞吞噬后沉积在肺,产生促炎因子吸引中性粒细胞,进而引起慢性T细胞活化并刺激自身免疫反应。

感染因素 与其他系统性血管炎不同的是,AAV与感染之间的关系很早之前即有报道,PR3-ANCA阳性的AAV患者中鼻腔慢性携带金黄色葡萄球菌的患者有更高的疾病复发风险,提示金黄色葡萄球菌感染可能在疾病发病机制中起着重要作用。对于金黄色葡萄球菌所起的作用,存在诸多假说。“自身抗原互补理论”提出由互补DNA链或互补mRNA编码的反义肽诱发的获得免疫可产生抗体。基于此理论,PR3的互补反义肽cPR3诱发抗独特型免疫反应,从而产生可对抗自身抗原PR3的自身抗体。有研究发现金黄色葡萄球菌部分序列和cPR3之间存在同源性,PR3-AAV患者体内同时存在PR3-ANCA和cPR3的抗体,用人cPR3免疫大鼠可产生cPR3和PR3的抗体[4]。

细菌黏附素FimH和溶酶体相关膜蛋白2(lysosome associated membrane protein 2,LAM-2)之间也存在同源性,在寡免疫肾小球肾炎患者体内,即使ANCA阴性亦可存在抗LAM-2抗体,而以FimH感染的大鼠可以交叉产生抗LAM-2抗体和寡免疫肾小球肾炎[5]。此外存在于革兰氏阳性菌成分中的TLR-9配体可以诱导AAV患者B细胞产生ANCA,激活中性粒细胞表达PR3和MPO[6]。

药物因素 许多药物也与AAV的发病有关,如肼苯哒嗪、丙基硫氧嘧啶、左旋咪唑-可卡因等[7]。肼苯哒嗪为DNA甲基化抑制剂,推测它通过逆转DNA沉默,增加中性粒细胞表面MPO和PR3表达。

发病机制

ANCA诱导中性粒细胞活化 中性粒细胞活化,可释放毒性颗粒蛋白,造成坏死性小血管炎,是AAV发病机制中最主要的特点,这一过程包括诸多环节。AAV患者中性粒细胞动员使其PR3和MPO的膜表达增高,更易被ANCA激活。首先,TNF-1、IL-18、细菌脂多糖、HMGB-1和C5a等促炎因子可介导中性粒细胞动员,通过促进中性粒细胞颗粒内多种酶的释放而增加ANCA相关自身抗原的膜表达,并使ANCA介导的超氧化物释放和脱颗粒作用增强[8]。此外CD177可在中性粒细胞表面提呈PR3,一方面它通过CD177-CD11b/CD18受体相互作用直接介导AAV患者中性粒细胞表面PR3高表达,另一方面CD177可与内皮功能蛋白PECAM-1相互作用,拮抗其功能,促进中性粒细胞渗出[9]。另有表观遗传学研究发现AAV患者的基因沉默修饰缺失可导致PR3和MPO编码基因表达紊乱,从而导致自身抗原在细胞膜上表达增加[10]。

ANCA在与抗原结合后还需要与中性粒细胞FcγR结合才能完全活化中性粒细胞,有研究表明抗体Fc上的CH2糖基化是其与FcγR相结合的关键[11]。

中性粒细胞活化可以释放多种毒性颗粒蛋白,并产生IL-1,这一过程受多种途径调控。活化的中性粒细胞释放中性粒细胞丝氨酸蛋白酶(NSP)等毒性颗粒蛋白,NSP活化需要溶酶体酶DPPI作用。DPPI缺乏的大鼠中性粒细胞产生IL-1的水平显著下降,可以避免其发生血管炎,而以IL-1受体拮抗剂处理的大鼠可免于发生MPO-ANCA相关肾小球肾炎[12]。IL-1一方面受NSP和DPPI调控,另一方面还受NADPH的氧化酶NOX-2调控。NOX-2缺乏的大鼠,肾脏IL-1浓度升高,呈现更严重的肾脏损害[13]。

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通过ANCA的结合,中性粒细胞的β结整合蛋白与内皮细胞上ICAM-1相互作用,使中性粒细胞得以紧密黏附在内皮细胞上。这种紧密黏附一方面使中性粒细胞表面的PR3表达进一步增加,另一方面内皮细胞活化,导致微血管渗透性和中性粒细胞渗出增加[14]。

活化的中性粒细胞还可以形成胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs),NETs由去浓缩的染色质和包括PR3和MPO等的抗菌肽构成,具有捕获细菌的抗菌特性。ANCA介导的中性粒细胞活化可以释放NETs,在AAV患者肾组织内可以发现NETs,血清中也存在NETs的生物标记,过度的NETs参与了AAV的发病机制。释放NETs的中性粒细胞可将MPO和PR3转移至树突细胞,随后产生MPO-ANCA并诱发自身免疫性血管炎[15]。MPO-ANCA可以进一步诱发NETs,减弱可降解NETs的DNAse-1活性,并可抑制抗NETs抗体的产生[16]。NETs还可以促进血小板黏附和聚集,参与血管损伤。

补体旁路激活作用与AAV的关系 补体活化也是AAV发病过程的重要环节。在MPO-ANCA诱发的肾小球肾炎动物模型中,补体C5和B因子缺乏可以避免血管炎发生,而C4缺乏则可诱发血管炎,用抑制C5的单克隆抗体同样可以起到保护作用,表明补体活化旁路途径参与了AAV的发病机制[17]。补体C5的活化作用需要C5a受体(C5aR)的参与,应用人C5aR拮抗剂CCX168可以抑制动物模型肾血管炎的发生[18]。活动性AAV患者体内C3a、C5a、可溶性C5b-9、Bb血浆浓度升高,而CFH浓度下降,Bb血浆水平与活动性AAV患者肾脏病变和疾病活动程度正相关,而CFH水平则与疾病活动程度负相关[19]。提示补体旁路激活途径和C5的活化在起着关键性作用。ANCA介导的NETs中C3a、C5a和C5b-9水平均升高[20],提示补体旁路激活途径与ANCA介导的NETs也密切相关。

ANCA相关的免疫应答调控 B淋巴细胞和T淋巴细胞介导的免疫应答紊乱在诸多风湿免疫疾病的发病机制中,如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等,均有广泛研究。但对于系统性血管炎中淋巴细胞介导的免疫应答发生的变化和所起的作用,目前研究相对尚少。AAV患者的炎症损伤局部可发现活化的B细胞和T细胞浸润,提示这两种细胞介导的免疫应答在AAV发病机制中也起着一定作用。

AAV患者体内B细胞亚群分布存在异常。记忆性B细胞表面CD19+表达明显增多,活动性GPA患者体内CD38+B细胞明显增多,调节性B细胞(Bregs)在活动性AAV患者体内数量减少[21]。目前化学合成的抗CD20抗体已被临床应用诱导和维持AAV患者的病情缓解。

AAV患者体内存在异常的T辅助细胞分化,在活动弥漫病变中,T辅助细胞向Th2型转化,而在局灶性病变中则以Th1型为主。MPO-ANCA活化的中性粒细胞可以促进Th17分泌IL-17A和IL-23,IL-17A可以动员中性粒细胞和巨噬细胞定位在肾组织[22],提示Th17可能在AAV进程中起着重要作用。此外,AAV患者的调节性T细胞(Tregs)不能有效抑制T细胞增生,加重了免疫应答紊乱。

活化的中性粒细胞可分泌B细胞活化因子(BAFF)/B淋巴细胞刺激因子(BLyS)和增殖诱导配体(APRIL),在B细胞的分化、增殖和产生免疫球蛋白过程中发挥作用。AAV患者体内BAFF/BLyS水平升高,而在治疗后下降[23],提示中性粒细胞也调控着B细胞介导的免疫应答。

其他种类抗体 如前所述,抗LAM-2抗体即使在ANCA阴性的AAV患者也可单独表达。该抗体水平可在AAV患者应用免疫抑制治疗后迅速下降,在缓解期很少发现,而在病情复发时再次出现[24],因此与AAV的治疗反应和活动性有关。但抗LAM-2抗体检出率低,且其检测方法目前尚缺乏统一标准。膜突蛋白是一种可以将肌动蛋白连接在细胞膜上的埃兹蛋白。有研究在MPO-AAV患者体内发现抗膜突蛋白抗体,且与更为严重的肾脏病变有关[25]。但其无法反映疾病活动性,且目前仅在日本的研究中有报道。纤溶酶原作为纤溶系统的重要蛋白,其抗体水平在AAV患者中明显升高,且与肾小球损伤的严重程度有关[26]。正五聚蛋白3是一种存在于中性粒细胞颗粒中的蛋白质,在凋亡的中性粒细胞表面表达,AAV患者体内其抗体水平升高,并且即使在ANCA阴性的AAV患者也可发现该抗体[27]。以上这些抗体均在某种程度上反映了AAV病情的严重程度,但其敏感性和特异性,以及与疾病活动性的关系,均缺乏大型研究的证实。

淋巴细胞亚群 AAV患者的B细胞亚群分布异常,特别是抑制免疫活动的Bregs,如CD25+B细胞在病情活动时减少,而在病情缓解时增多。与之类似,AAV患者的CD5+B细胞数量下降,且在活动期下降更为明显,应用利妥昔单抗治疗后CD5+B细胞数量明显增多,而在复发患者随着病情活动该细胞数量再次下降,而应用环磷酰胺治疗的患者未发现类似变化[28]。AAV患者体内异常的T辅助细胞分化同样提示这些T辅助细胞亚群有希望成为检测疾病的新的生物标记物。然而淋巴细胞亚群能否用于反映AAV病情的活动性还需要更多研究更为有力的验证。

血管活化过程中的标记物 C3a、C5a、可溶性C5b-9和Bb水平均可在AAV活动期升高,提示这些指标可以作为生物标记物评估病情活动性。此外,病情活动患者尿中Bb水平与血肌酐水平负相关,且与肾组织标本中正常肾组织的百分比负相关[29]。这些指标是否能够有效评估病情还需要大型前瞻性研究的结果证实。

Toll样受体中除了TLR-9外,TLR-4也参与ANCA动员中性粒细胞的过程。新近研究发现,TLR-4的配体钙蛋白S100A8/S100A9在血管炎患者中表达增高,且在病情缓解但未来有复发倾向的患者中S100A8/S100A9的水平升高,在用利妥昔单抗治疗的PR3-AAV患者中检测该蛋白质,在2～6个月内该蛋白质水平没有下降的患者未来有更高的复发风险[30]。

尿中的生物标记 目前临床上对AAV患者行定期尿液检查多通过检测尿中红细胞、蛋白质和沉渣来评估病情,但特异性不佳。两种新的标志物的发现为肾血管炎的诊断和病情评估提供了新的检测手段。单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)是一种将单核细胞动员到炎症部位的趋化因子,活动性肾血管炎患者尿中MCP-1水平明显高于其他原因导致的肾小球肾炎,其敏感性(89%)和特异性(94%)均很高,并且其水平与病情严重程度及复发风险有关[31]。CD163是只表达在单核巨噬细胞表面的糖基化膜蛋白,在促炎因子如LPS等刺激后形成可溶性CD163(sCD163)。AAV大鼠模型肾脏损害早期尿sCD163水平即达到高峰。活动性肾血管炎患者尿中sCD163含量明显高于肾外血管炎和肾血管炎缓解期患者,其对活动性肾血管炎的诊断敏感性(83%)和特异性(96%)均很高[32]。

结语随着越来越多研究的开展,对于AAV的认识不断深入,但仍存在许多疑问函待解决。不同地域间流行病学差异的原因,以及不同亚型之间临床表现差异的原因都值得深入探讨。对AAV患者基因多态性的研究大多集中于欧美人群,而仅有个别基因在对亚洲患者的研究中被证实。对于AAV发病机制的研究不断进展,但补体旁路激活途径在AAV发病中的具体作用机制、B细胞和T细胞各亚群对于AAV发病过程的影响仍不明确。此外,各项新型生物标记物如何安全准确高效地应用于临床诊断、治疗和随访,也是今后研究的方向。

参 考 文 献

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