蛋白质糖基化修饰在自身免疫反应中的研究进展*

王 健 综述，李 晞 审校

广西医科大学第一附属医院检验科，广西南宁 530021

糖链基团具有广泛的生物活性，在机体结构与功能等方面起重要作用。蛋白质糖基化修饰是最常见的翻译后修饰之一，目前已知蛋白序列有半数以上属于糖基化蛋白[1]。蛋白质附着的聚糖不仅影响蛋白质结构组成、性质稳定等方面，而且在细胞信号传导、免疫调节、肿瘤发生及转移等环节也发挥重要功能[2-3]。近年来随着糖组学及糖蛋白组学的研究进展，糖链基团在免疫及自身免疫反应中的调节作用及功能机制逐渐成为免疫学的研究热点。本文就蛋白质糖基化修饰在机体自身免疫反应中的研究进展进行综述。

1 糖基生物功能与免疫系统

糖链及其糖基化蛋白几乎涉及机体免疫网络全部环节，大部分免疫细胞膜表面免疫相关受体都由糖蛋白构成，包括Toll样受体、T细胞受体、B细胞受体、主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ类/Ⅱ类分子等。糖链基团在这些受体中的功能具有多样性，例如通过基因敲除抑制T细胞表面复杂型N-聚糖合成，能提高T细胞受体信号传导，使T细胞更容易被激活，能诱发系统性红斑狼疮(SLE)样疾病[4]；抗原提呈细胞MHC Ⅱ类分子复杂型N-聚糖缺失，会显著降低其抗原提呈功能，进而影响T细胞的抗原识别与活化[5]；而体内和体外实验都显示，诱导去除Toll样受体核心岩藻糖位点能直接影响它们的信号传导作用，损害天然免疫应答能力[6]。

聚糖结合蛋白(GBPs)是能特异识别糖链基团的受体蛋白，又称凝集素。糖链基团与GBPs结合，调节免疫细胞分子间的相互作用，参与机体天然免疫和获得性免疫反应，诱导免疫应答或免疫耐受[7]。巨噬细胞、树突状细胞等可以通过其表面C型凝集素受体(CLRs)识别带有甘露糖和岩藻糖的结构，如HIV病毒表面糖蛋白糖链基团，通过信号传导激活免疫细胞或病原体内化降解[8]。B细胞受体的CD22分子属唾液酸信号受体家族，能通过识别α-2,6连接唾液酸基团在B细胞抗原识别及细胞活化方面起着重要调控作用，CD22的多态性研究直接表明其遗传变异与自身免疫性疾病的易感性有关[9]。

糖链结构能辅助机体免疫系统识别“自我”与“非我”成分。从20世纪90年代提出的病原识别相关分子模式(PAMPs)和危险识别相关分子模式(DAMPs)，到近年热门的识别外源性微生物聚糖的甘露糖结合凝集素模式[10]，糖基化修饰结构是这些分子模式均有的共性。此外，唾液酸化糖链结构还作为自我识别相关分子模式(SAMPs)，结合免疫细胞表面的唾液酸信号受体、CD24等SAMPs识别受体，向免疫细胞传递抑制信号而调节免疫效应，唾液酸聚糖识别模式的破坏会导致自身免疫应答损害[11]。抗原提呈细胞表面的C型凝集素受体也是一种重要的SAMPs受体，与抗原提呈细胞诱导免疫耐受，避免淋巴细胞异常活化有关[12]。在这些研究的基础上，自身免疫性疾病的发生可能与SAMPs介导免疫耐受的缺失相关，IgG分子连接糖链的改变，也许决定其DAMPs或SAMPs的角色，进而导致自身免疫反应或免疫耐受的结果。

2 糖基化修饰参与自身免疫反应调控

尽管许多研究都证实了糖基化改变对免疫系统病原模式识别存在影响，但当前对糖链结构影响机体免疫耐受、自身免疫反应及慢性炎症改变等的具体机制仍在探索阶段。在多种炎性自身免疫性疾病如SLE、自身免疫性脑脊髓炎、多发性硬化症的研究中发现，效应T细胞表面的糖链结构N-乙酰葡糖胺及其分支聚糖与相应凝集素受体结合，可以通过调节T细胞(Treg)的信号传导，抑制促炎T辅助细胞Th1/Th17分化，对T细胞在自身免疫性疾病的作用有直接影响。与之相反，该类N-聚糖分支的减少会促进促炎T细胞分化和自身免疫应答[13-15]。目前已知T细胞受体糖蛋白分子的N-聚糖分支结构主要由GnT5糖基转移酶促进合成，GnT5通过调节N-聚糖生物合成来调节T细胞的发育、分化、免疫应答或耐受。动物实验发现GnT5缺陷小鼠易诱发自身免疫性疾病，如SLE、多发性硬化症、炎性肠病及1型糖尿病等自身免疫性疾病[14]。而另一项研究发现N-乙酰氨基葡萄糖转移酶靶基因的过表达，能减轻实验动物自身免疫性脑脊髓炎，提示促进N-聚糖生物合成能抑制T细胞活化、增殖及Th17的体外分化而缓解病情[16]。

免疫球蛋白连接不同的糖基化修饰可以显著调节其自身生物学功能，对机体免疫应答和自身免疫反应进行调控。有研究显示过敏性紫癜肾炎和IgA肾病血清IgA铰链区连接O-聚糖糖基化水平存在显著异常，表现为唾液酸基与半乳糖基明显减少，提示IgA糖基化修饰的异常可能与免疫复合物在肾小球基底膜堆积而引起炎性反应相关[17]。静脉注射免疫球蛋白IgG(IVIGs)越来越多地用于治疗自身免疫性疾病和全身性炎性疾病，其介导的免疫调节和抗炎作用与IgG分子唾液酸化密切相关，IVIGs的抗炎效应主要由IgG Fc段连接的α-2,6唾液酸结构调控，其机制与唾液酸基诱导巨噬细胞、树突状细胞免疫耐受及巨噬细胞的抑制性Fc受体表达相关[18]。

凝集素受体在调节炎性反应和自身免疫反应中也发挥重要作用。不同的凝集素受体通过识别相应糖链，能诱导树突状细胞、T细胞或B细胞免疫耐受或活化，而某些自身免疫反应可能与凝集素受体识别模式相应改变有关。致脑炎肽常用于诱发小鼠自身免疫性脑脊髓炎，而甘露糖化的致脑炎肽却抑制该病的发生及缓解症状，其机制可能是甘露糖基与未成熟树突状细胞表面甘露糖受体结合诱导产生免疫耐受，对促炎细胞因子IL-2、IL-7及TNF-α的调节也很重要[19]。经口途径以富含甘露糖基抗原肽致敏，通常表现为诱导免疫耐受，其机制与前述相符，甘露糖通过结合凝集素受体诱导黏膜固有层树突状细胞免疫耐受[20]。Siglec-G是B细胞表面的唾液酸结合凝集素家族成员之一，向B细胞传导抑制性信号，该信号受体敲除的小鼠能诱发B细胞介导的自身免疫反应，表现为自身抗体水平升高并伴有肾脏损害[21]。

3 蛋白质糖基化修饰与SLE

3.1糖基化修饰与SLE发病机制 SLE发病机制目前尚未明确，可能与遗传倾向、环境因素、激素水平及免疫因素等有关。近年来的研究发现蛋白质糖基化修饰的改变可能也参与SLE的发病机制，蛋白质异常糖基化修饰可能导致新抗原表位的产生，这些表位会激活免疫细胞，打破免疫耐受平衡，导致慢性自身免疫性疾病的产生。ALAM等[22]在SLE患者的研究中发现，组蛋白容易受到非酶糖基化的影响，引起蛋白构象改变和氧化应激的增加，体外实验也显示，该类糖化组蛋白能更好地与抗DNA抗体结合，提示异常糖基化修饰的组蛋白可能触发机体自身免疫反应并产生能与DNA交叉反应的抗糖化组蛋白抗体，这也许与SLE的发病机制相关。在更早的一些动物模型研究中发现，SLE模型小鼠病变的肾脏细胞糖基化修饰水平也发生变化，二天线和少甘露糖等简单糖链明显增高，而岩藻糖基和半乳糖基等复杂型糖链表达下降，异常的糖基化修饰如甘露糖基升高，通过MBL途径激活补体系统从而引起免疫损伤，提示糖基化修饰水平的改变可能参与SLE发病机制[23]。

3.2糖蛋白与SLE疾病活动度 SLE疾病活动度对患者临床分期及治疗方案选择至关重要，在SLE研究领域一直属于热点。以往研究思路多集中于抗DNA抗体、抗核小体抗体、补体C3/C4及其他活动度评分标准。近年也有研究发现随着SLE疾病活动度的改变，其糖蛋白或糖基化修饰亦发生相应变化。SJOWALL等[24]对15例SLE患者从疾病活动期到缓解期进行了追踪研究，检测血清IgG糖基化水平和类型变化，发现IgG岩藻糖基团与SLE疾病活动度呈正相关，其机制可能与岩藻糖基化的IgG分子通过吞噬细胞表面凝集素受体诱导慢性炎症的发生有关。另外一项动物实验发现，唾液酸糖基化修饰的IgG自身抗体却可以减轻SLE模型小鼠的症状，减少狼疮肾炎的发生，研究者认为唾液酸化的抗原抗体复合物能抑制树突状细胞激活和IL-6的产生，下调Th17细胞的分化，从而减轻自身免疫性疾病的病理进展[25]。SLE患者肾损害程度与尿液中一些糖蛋白标记相关，单核细胞趋化因子1(MCP1)和α1酸性糖蛋白(AGP)在SLE肾炎活动期较缓解期明显增高，提示该类糖蛋白可作为预测狼疮肾病进展的生物学标记[26]。

3.3SLE治疗与糖改变 SLE治疗策略目前仍以糖皮质激素和免疫抑制剂为主，而治疗过程中相关糖蛋白靶点和糖基化修饰也逐渐进入了研究范围。P糖蛋白(P-gp)是一类细胞表面跨膜转运蛋白，其糖链结构属于N-聚糖，P-gp能将多种细胞内药物，包括糖皮质激素和免疫抑制药物等，转运至细胞外，P-gp的过表达或功能亢进被认为与SLE耐药性有关[27]。有研究显示SLE活动期表达P-gp较正常显著增高，其表达水平及活性与SLE预后相关，P-gp抑制剂可以逆转耐药和改善疾病转归，为难治型SLE提供新的治疗策略[28]。内切糖苷酶S(EndoS)是一类糖苷水解酶，可以水解IgG重链区连接的N-聚糖结构，干扰IgG自身抗体介导的促炎过程，缓解自身免疫模型疾病活动[29]。体外研究显示，其机制可能是EndoS水解免疫复合物(ICs)Ig分子连接的部分糖链，ICs分子大小和糖基化修饰的改变减轻其本身致炎特性，如Fc受体介导的免疫吞噬、α-干扰素的产生、补体激活及趋化作用等[30]。探讨与SLE治疗相关的糖蛋白或糖基化改变，可以为SLE精准治疗提供研究基础。

4 小 结

随着糖组学和糖蛋白组学研究领域的不断深入，分析技术如亲和层析、凝集素芯片、色谱技术及质谱技术等日渐完善，越来越多的研究者认识到，与蛋白质、脂类及核酸一样，糖类对机体的生物学作用同样有不可或缺的意义。尤以糖类在免疫系统及自身免疫应答中具有多方面、多环节的重要影响为主，其通过免疫识别调节机体对病原微生物侵袭的防御，通过免疫调控对自身炎性反应、免疫应答及肿瘤的发生与转移的影响，不同的凝集素受体家族通过识别特异的糖类配体而发挥多样性的免疫调节功能等，都逐渐成为当前糖组学和糖蛋白组学研究的热点。通过对糖基及其复合物在自身免疫性疾病中的表象、功能及机制的深入研究，可以为探讨自身免疫性疾病的发病机制，以及作为分子靶标研发新的治疗药物和精准治疗策略提供坚实的理论基础。