自身抗体在类风湿关节炎个体化医疗中的应用进展

李晓军，洪俐，陈慧（东部战区总医院基础医学实验室，南京210002）

个体化医疗（personalized medicine，PM）是根据患者个体遗传、环境和生活方式等方面的特异性，结合遗传学、蛋白质组学和代谢组学水平上的生物信息学和生物标志物分析等手段，而制定个体化的精准预防、精准诊断和精准治疗方案。PM是近年卫生健康领域发展迅速的学科之一，涵盖遗传学、临床医学、检验医学、病理学、人类基因组学、药物基因组学和环境因素等各个领域。PM已经不再是单纯的疾病诊断与治疗，也用于疾病风险的预测、疾病预防、预后判断及治疗药物的选择等诊疗全过程［1-2］。

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种以慢性关节滑膜炎为主要病理改变的系统性自身免疫性风湿病，临床特征表现为手和足小关节、多关节、对称性滑膜炎改变，可导致关节内软骨和骨的破坏及关节功能障碍。RA在全世界患病率为0.5%～1.0%，我国RA的平均患病率为0.28%［3］。目前一致认为，RA发病是一个渐进、隐匿的过程，经历了高危期（易感期）—临床前期—早期RA—确诊RA的连续过程。RA的发生是在遗传因素的基础上，携带易感基因的个体在外界因素（如感染、吸烟等刺激）、个体因素（如肥胖、性激素、饮食等）的诱导作用下发病。蛋白质瓜氨酸化修饰和抗瓜氨酸化蛋白抗体（anti-citrullinated protein antibody，ACPA）的产生是RA发病的始动因素。RA患者血液中可出现多种自身抗体，其中类风湿因子（rheumatoid factor，RF）和ACPA已被纳入2010年美国风湿病学会（ACR）／欧洲抗风湿病联盟（EULAR）RA分类标准中。多项研究表明，自身抗体不仅在RA诊断，而且在疾病预测和预防、活动性和预后判断、疗效监测及药物选择等诊疗过程中发挥重要作用。本文将重点围绕自身抗体在PM中的作用和临床意义进行阐述。

1 RA相关自身抗体

1.1 RF RA的诊断指标之一。RA患者RF阳性率可达70%～80%。高效价的RF常伴有严重的活动性关节疾患及并发症，预后较差。健康个体中，RF阳性率随着年龄的增长而增加，85岁以上老年人中RF阳性率超过25%。最近研究表明，改变Fc糖基化、物理化学处理、抗原结合或物理吸附到疏水表面引起构象变化，可促进循环IgG上RF表位的暴露［4］。相比健康人RF，从RA患者中分离出的RF具有更高的亲和力，包含更多的体细胞突变，表现更多的异质性V基因，并且更易发生同型转换［5］。

1.2 ACPA 蛋白质瓜氨酸化是由肽酰基精氨酸脱亚胺酶（peptidyl arginine deiminase，PAD）介导的将蛋白质精氨酸转化为瓜氨酸的酶促反应。原聚丝蛋白及其降解产物、角蛋白、纤维蛋白原、波形蛋白、纤连蛋白、α－烯醇化酶等均是公认的瓜氨酸化蛋白底物，被定义为“RA瓜氨酸组”［6］。ACPA识别的表位谱不仅限于“RA瓜氨酸组”，还包括其他翻译后修饰（post-translational modification，PTM）肽，例如氨基甲酰化和乙酰化［7］。这种重叠反应性可以解释ACPA的广泛反应性及其异质性。此外，ACPA对瓜氨酸肽的多样性和亲和性会随着时间的推移而发生变化。Kongpachith等发现，在克隆相关B细胞亲和力成熟过程中积累的体细胞超突变改变了抗体结合部位，从而介导“表位扩散”和RA患者ACPA的多反应性［8］。与RF相比，ACPA具有更高的诊断特异性（88%～98%）。ACPA与RF、MHCⅡ类分子共同表位（shared epitope，SE）联合检测，对预测侵蚀性关节炎的发生有极高的判断价值。视ACPA阳性与否，可将RA患者分为ACPA阳性组和阴性组，两组在易感因素及药物反应性上均有所不同［1］。

1.3 抗突变型瓜氨酸化波形蛋白抗体（anti-mutated citrullinated vimentin antibody，抗MCV） 抗MCV自身抗体的靶抗原是波形蛋白经由PAD催化形成瓜氨酸化波形蛋白。Meta分析表明，抗MCV的RA诊断准确性与ACPA相同，抗MCV敏感性（39%～78%）较ACPA更高，而特异性（74%～100%）相似，在诊断ACPA阴性患者上更具优势［9］。

1.4 抗PAD抗体 PAD也可以作为自身抗原诱导RA患者产生抗PAD抗体。抗PAD4抗体出现在20%～45%的RA患者中，并与疾病严重程度相关。抗PAD4抗体在RA发病前平均4年即可检测出［10］。抗PAD4抗体诊断RA的敏感性和特异性为18.1%和98.8%［10］。抗PAD3抗体出现在12%～18%的RA患者中，并常与抗PAD4抗体同时存在，后验证发现这些自身抗体为抗PAD3／PAD4交叉反应抗体，与疾病严重程度和进行性关节损害相关，并可增加间质性肺疾病的危险性［11］。最近发现，抗PAD2出现在18.5%的RA患者中，并与关节损伤程度相关［12］。

1.5 抗氨基甲酰化蛋白（carbamylated proteins，CarP）抗体 氨基甲酰化是蛋白质非酶促反应，当异氰酸型氰酸盐与赖氨酸的“-NH2基团”结合后，通过氨基甲酰化反应产生高瓜氨酸。抗CarP抗体存在于40%的RA患者中，比RF更早在血清中出现。已鉴定出的RA患者血清抗CarP抗体的部分靶点包括氨基甲酰化α-1抗胰蛋白酶、纤维蛋白原、波形蛋白、α－烯醇化酶等［13］。在近45%早期ACPA阳性的RA患者中发现有抗CarP抗体［5］，这可能是因为瓜氨酸和高瓜氨酸之间的相似性。抗CarP抗体在RA诊断中的敏感性为18%～46%，特异性超过90%。大约8%～16%的ACPA阴性患者的抗CarP抗体呈阳性［5］。

1.6 抗瓜氨酸化α－烯醇化酶多肽－1（citrullinated α-enolase peptide-1，CEP-1）抗体 CEP-1是一种将2－磷酸甘油酸水解成磷酸烯醇丙酮酸的糖酵解同工酶。抗CEP-1抗体是特异性ACPA中的一种，存在于42%的RA患者中，特异性为97%，与牙周病和RA活动性相关［9］。

1.7 抗药物抗体（anti-drug antibodies，ADA） 随着各种生物制剂类药物（如抗体等）的广泛应用，RA患者体内会产生针对药物的抗体即ADA。ADA的出现会降低、中和血液药物浓度，拮抗药物作用，减弱临床疗效。研究结果表明，约30%接受adalimumab治疗的RA患者，3年内可产生ADA；高达44%的infliximab治疗患者体内测出ADA，ADA阳性患者对抗肿瘤坏死因子－α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）反应性明显低于ADA阴性患者。etanercept免疫原性较弱，ADA的产生率仅0～7%［2］。早期检测血清ADA水平有助于及时调整治疗方案。当药物效果下降或失效时，建议检测ADA，从而对患者实施精准的个性化治疗方案［2］。

2 自身抗体在预测RA发生中的作用

大部分RA患者在确诊前均经历一个无明显临床症状的过程，该过程患者血液中可特征性地出现自身抗体，包括RF、ACPA、抗MCV、抗PAD及抗CarP等［14-17］，这一过程称为RA临床前期（preclinical RA，pre-RA），pre-RA期可以为1年到10年，此期间关节滑膜仅发生轻微的炎性改变。自身抗体的提前出现，为医生提供了早期发现和预防疾病的机会。见表1。

表1 自身抗体在RA临床前期风险评估中的价值

芬兰学者Aho等最早发现自身抗体预测作用，他们用7 217份血清库血清进行RF检测，8年后，在21例发展为RA的患者中，发现15例在发病前即检测出RF［18］。ACPA特别是IgG类ACPAs可以在RA关节症状出现前1～14年的血清样本中检测到，并且比IgM类RF出现早10年［15-16］。对瑞典北部150 000份血清的回顾性检测发现，83例发展为RA的患者中，有1／3患者于几年前即可检出抗CCP抗体［16］；Nielen等［15］用荷兰Sanquin生物样本库血清进行检测，发现IgM类RF或抗CCP抗体在RA患者发病前平均4.5年（年限范围0.1～13.8年）即可出现，阴性预测值为75%，阳性预测值可达100%。丹麦的一个队列研究发现，RF水平升高的健康个体患RA的概率增高达26倍，10年发生RA的绝对风险高达32%［19］。抗CarP也可在RA发病前十多年被检测到，并且早于IgM类RF［20］。

在某些未定型关节炎和关节痛患者血清中测到RF、ACPA、抗MCV或抗CarP，有助于预测RA的发展。ACPA比其他抗体在预测早期未定型关节炎发展为RA中有更强的提示作用。对318例被诊断为未定型关节炎患者随访3年，发现有40%患者发展为RA，其中ACPA阳性者RA患病率为93%，而ACPA阴性者患病率仅为25%［21］。荷兰团队对374名关节痛患者进行抗环瓜氨酸肽－2（cyclic citrullinated peptide-2，CCP2）抗体或RF监测随访32个月，发现抗CCP2基线水平较高者有更好的RA预测价值，抗CCP2和RF双阳性预测能力最高［22］。

多种自身抗体联合检测可以显著提高RA的预测效果。ACPA和RF联合检测对预测RA发病的特异性可高达99%［5］。Shi等［23］在分析莱顿早期关节炎患者时发现，RF、ACPA和抗CarP 3种抗体均阳性几乎只存在于RA，在其他形式的关节炎中未发现。Regueiro等发现，抗CarP与RA的关联明显弱于ACPA和RF，增加抗CarP并不能明显提高ACPA和RF双检测对RA诊断的敏感性［24］。Verheul等的meta分析结果表明，抗CarP、ACPA和RF三联检测虽可提高特异性（98%～100%），但降低了敏感性（11%～39%）［25］。Regueiro等［26］研究显示，3种抗体联合检测能够有效预测RA的发病，阳性预测值为96.1%，优于目前可用的分类标准（阳性预测值为88.8%）。

3 自身抗体与药物选择

目前治疗RA的药物包括非甾体抗炎药（NSAUDs）、糖皮质激素和改善病情的抗风湿药（DMARDs）。DMARDs是治疗RA的核心药物，分为3类：传统合成DMARDs（csDMARDs）、生物制剂DMARDs（bDMARDs）及靶向合成DMARDs（tsDMARDs）。不同RA患者对上述药物反应性呈现不同效果，随着各种生物制剂（抗体等的应用），预测患者对该类药物的反应性显得尤为重要。

Dekkers等的随访研究表明，在接受甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）单药治疗的患者中，ACPA或RF阳性与否均不影响RA的短期缓解或EULAR反应［27］。但对于血清学阳性的RA患者，高起始剂量的MTX比低剂量更有效［28］。Seegobin等发现，MTX、环孢素和泼尼松龙三联疗法仅在ACPA阳性的早期RA患者中能有效地降低疾病活动度［29］。

随着大量bDMARDs如TNF-α抑制剂、IL-6（R）拮抗剂、B细胞消耗制剂rituximab及T细胞共刺激分子抑制剂（abatacept）等的应用，自身抗体在预测bDMARDs治疗反应中的作用引起广泛关注（见表2）。多项随机对照研究表明，在治疗起始，RF和ACPA阳性的RA患者对rituximab及abatacept有较好的反应性，特别是针对那些TNF-α抑制剂治疗失败的患者［30-31］。提示ACPA和RF基线水平可作为abatacept有效性和安全性的预测标志物。14项rituximab和6项tocilizumab（IL-6R抑制剂）治疗的综合数据显示，治疗起始时RF阳性患者对rituximab有良好的临床反应［32］。Courvoisier等汇总了27 583名RA患者治疗数据，发现血清阳性与rituximab和abatacept治疗后的药物滞留时间延长和疾病活动性降低相关；血清阳性与tocilizumab有效性之间存在轻微关联，但与TNF抑制剂无关［33］。上述结果提示，在ACPA或RF阳性RA患者中，适合选择rituximab和abatacept治疗。

4 自身抗体与活动性及疗效监测

自身抗体与药物治疗后活动性程度相关。研究表明，RA患者接受适当的DMARDs（infliximab、etanercept、adalimumab、rituximab和tocilizumab）治疗后，随着疾病活动性降低，可同时伴随RF水平的逐渐降低。infliximab和adalimumab治疗RA，随着产生临床有效反应，患者血清IgM类RF和ACPA水平有所下降，其中IgG4ACPA下降程度（48%）最高［34］。Cambridge等［35］首次证实，rituximab治疗能显著降低IgA类RF、IgG类RF和ACPA水平，并同时产生高效临床反应性（见表2）。

5 自身抗体与预后判断

大量临床数据证实，RF和ACPA是快速发生关节损害的预测因子。RF，特别是高滴度的IgM类和IgA类RF，是公认的预测RA发生侵蚀性关节炎和关节外症状如系统性血管炎和心包炎的重要因素［19，30，36］。ACPA和IgM类RF基线水平能预测6～10年内会否发展为更严重的侵蚀性关节炎，是影像学改变独立预测因子［37］；ACPA阳性者常伴随持续炎症活动，红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）和28个关节疾病活动评分（28-joint disease activity score，DAS28）持续升高。99例早期RA患者，在前3年中出现ACPA阳性者，与Sharp评分（OR 3.2）、侵蚀分数（OR 5.3）和关节间隙狭窄分数（OR 2.8）密切相关［38］。ACPA比其他指标［RF、IgM类RF、C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、ESR、基质金属蛋白酶3（matrix metalloprotease-3，MMP-3）］具有更高的预测关节损伤和侵蚀阳性预测值。在预测10年后关节损伤的4项指标中，ACPA的预测价值（OR 4.0）高于其他指标（女性、ESR、RF、IgM RF、CRP、MMP-3）［38］（见表2）。

表2 自身抗体在RA中的临床应用特点

6 自身抗体与RA预防

基于自身抗体特别是ACPA在预测RA中的作用，目前已建立并完成多项临床试验，评估药物干预在预防自身抗体阳性高危个体发生RA中的作用。其中已完成的项目包括PRAIRI（Prevention of clinically manifest RA by B cell directed therapy in the earliest phase of the disease），该研究将81例ACPA和RF阳性及CRP升高的个体随机分为rituximab药物组和安慰剂对照两组，随访29个月后，两组中发展为RA的比例分别为34%（药物组）和40%（安慰剂组），药物组中25%RA病例发病时间推迟了近12个月［39］。目前正在实施的临床试验包括：（1）美国StopRA（Strategy for the Prevention of Onset of Clinically-Apparent RA）试验，对抗CCP阳性个体进行羟氯喹干预治疗；（2）英国和荷兰的APIPPRA（Arthritis Prevention in the Pre-Clinical Phase of RA with Abatacept）试验，将有关节痛、ACPA或ACPA和RF双阳性人员，进行abatacept干预治疗；（3）其他研究还包括他汀类药治疗自身抗体阳性个体；MTX治疗关节痛或亚临床关节炎患者［39］。随着上述临床试验数据不断完善，将为RA预测标志物模型的建立、药物安全性和有效性评估提供有益数据。

7 总结及展望

RA患者存在病理生理学复杂性和临床表型异质性。个体化医疗贯穿RA诊治的完整过程，在健康状态个体、部分未定型关节炎和临床前期RA患者中，进行有效识别和预测并采取早期药物干预，可为预防或延迟RA发展提供有效警示作用；一旦诊断明确，选择特异性敏感药物实施精准给药，从而达到安全有效的治疗目的。RA患者从无症状的自身免疫反应期过渡到临床活化期，贯穿了自身抗体多样性及水平的改变。因此，自身抗体的出现及其特征分析，将成为预测RA发生发展并提供预防性治疗措施的有力生物标志物，RF、ACPA、抗CarP、抗PAD等自身抗体在疾病预测和预防、预后判断、活动性和疗效监测及药物选择等方面均发挥重要作用。随着体外诊断技术的发展，自身抗体检测方法从定性手工操作逐步向定量仪器操作模式发展，也愈加多样化。因此，随着临床对自身抗体检测结果的认可度和依赖性逐步增高，推广运用自身抗体自动化、定量及高通量检测技术，建立完善自身抗体检测标准化和一致化的质量要求将会成为未来的发展趋势。