糖链异常表达在系统性红斑狼疮发病机制中的研究进展

江敏 于乐 梅寒颖 汤艳华

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是临床高发疾病之一,是机体免疫耐受丧失,自身抗体产生的免疫疾病［1］。SLE 发病具有地区差异性,全球发病率达241/10 万,张乃峥教授最早报道我国SLE 发病率为40/10 万［2］。随着对SLE 疾病报道,认为大陆地区患病率为30/10 万～70/10 万［3,4］。SLE 多发于35～40 岁女性,中位年龄29 岁,男女比例约为1∶10［5］。SLE 发病时机体出现大量自身抗体及免疫复合物而导致组织损伤,累及多器官受损,其发生机制与多种因素相关,已知相关因素包括遗传、激素及环境因素等,且＞70%的患者合并狼疮性肾炎(LN),严重威胁患者生命安全［6］。IgG 通过激活补体进行体液免疫反应,或通过结合自然杀伤细胞(NK 细胞)、髓样细胞Fc 受体产生多种细胞反应,如抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(ADCC)［7］。抗体恒定结构域两类修饰可以改变抗体的活性：同型/亚型的不可逆基因组选择,糖基化改变。糖基化可改变抗体对Fc 受体的亲和力,有证据表明糖基化是免疫系统生物活性调节的中心机制［8］。IgG 糖基化水平改变和自身免疫病有关。但关于几者的关系及异常糖链糖蛋白是如何通过调节相关因子表达发挥遏制疾病的机制目前临床尚未清楚,本文收集相关文献并进行总结,为了解IgG 表达在SLE 发病机制中作用提供参考依据。

1 SEL 临床表现

SEL 临床可表现为多样性。肺部及心脏血管受累病变,包含肺实质病变、胸膜病变、肺血管病变等［9］。心脏血管疾病包括心包炎、心内膜炎并可导致心脏收缩、舒张功能等导致的心律失常。血管病变可导致血管狭窄或血管闭塞［10］。除上述脏器外,SLE 可累及全身所有系统,其中皮肤黏膜、肌肉关节受累十分常见。相关研究表明,中国SLE 患者颊部红斑发生率为47.9%,光过敏发生率为25.0%,口腔溃疡发生率为22.1%,关节炎发生率为54.5%［11］。近些年,临床也发现了关于SLE 患者合并动脉粥样硬化的临床症状,SLE 动脉硬化发生率是健康对照人群的4.8 倍和9.8 倍［12,13］。

2 SLE 发病机制

2.1 基因与环境因素 SLE 发生发展是由多因素多环节共同形成的,其中基因及环境是主要影响因素。SLE发病特点具有家族遗传性,其中单卵双胞胎发病率显著高于异卵双胞胎。现已有研究证实,在SLE 发生时通过基因检测技术能够检测出80 多个基因点位,且这些点位的发生多位于非编码区域,与干扰素水平息息相关。现已证实的点位有人类白细胞抗原(HLA)-DAβ氨基酸11 位点、LA-DQB1 氨基酸45 位点等,但这些基因与SLE 发病产生的关系还未明确,还处于讨论阶段。相关研究表明,环境暴露、遗传学及基因三者交互作用在SLE 产生过程中具有重要作用,环境因素中紫外线及病毒感染可以通过改变相关基因而增加SLE易感性［14］。

2.2 细胞凋亡清除机制缺陷 SLE 发病机制的核心在于自身抗原免疫耐药,自身抗原产生主要与细胞凋亡及中性粒细胞外诱捕网过程相关,凋亡产物累及后导致自身抗原暴露与免疫系统紊乱,诱发自身免疫耐药故增加免疫反应［15］。中性粒细胞NETosis 是近年来发现的中性粒细胞新的死亡方式,并通过释放大量DNA等转移形成中性粒细胞胞外陷阱(NET)。相关研究表示,在SLE 机体中NETosis 活性降低导致NET 累及,可直接对B 细胞产生刺激而参与SLE 疾病的形成［16］。

2.3 干扰素(interferon,IFN)-α 介导的免疫反应持续激活 IFN-α 在SLE 疾病慢性化过程中作用巨大。正常环境下浆细胞样树突状细胞(plasmacytoiddendriticcell,pDC)分泌的IFN-α 可调节B 细胞及浆细胞分化,而B 细胞又能够通过抑制pDC 通路而降低IFN-α 表达形成负反馈环路。但在SLE 病理状态下负反馈环路存在缺陷导致IFN-α 表达持续升高,激活的B 细胞及T细胞发挥免疫调节作用,加快自身抗体产生延长自身免疫反应,恶化SLE 病情［17］。

3 IgG 糖基化与SLE 关系分析

3.1 IgG 糖基化 糖基化是蛋白质翻译后的修饰过程,＞50%真核生物中的蛋白质均能够被糖基化所修饰。糖基化对蛋白质结构、性质及生物功能均具有重要作用,可参与多种生物过程,例如可以加快细胞增殖、分化、发育、迁移、再生、凋亡、肿瘤发生发展及免疫应答等［18］。糖基化修饰按照糖链与蛋白质结合位置及连接方式的差异可以分为N-聚糖(N-glycan)和O-聚糖(O-glycan)两大类［19］。N-glycan 主要附在丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、羟赖氨酸或羟脯氨酸侧链的羟基氧上的O-连接聚糖,或附在神经酰胺等脂质上的氧上,N-连接的糖基化过程发生在真核生物和古细菌中,但很少在细菌中发生。O-glycan 是高尔基体中糖基化的一种形式,存在于真核生物中,包含3个葡萄糖、9 个甘露糖和2 个N-乙酰氨基葡萄糖分子。免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)是具有抗体活性或结构的球蛋白,在免疫系统中发挥关键作用,哺乳动物中所有Ig 均为糖蛋白,主要分为IgG、IgM、IgA、IgE 和IgD 5 大类,这5 类Ig 具有差异性,血清中表达最多的IgG为75%～85%,其下游可分为4 种亚型,IgG1、IgG2、IgG3、IgG4［20］。IgG 在机体中分布广泛,在免疫系统种发挥完全相反的作用,分别为抗炎及促炎作用,这种双重作用的分子机制及细胞机制已经受到众多学者的广泛关注［21］。与其他Ig 不同,IgG 仅有一个相对保守的可以发生糖基化的位点,为Fc 片段Asn297,当发生糖基化时糖链受到两条重链之间疏水空间限制,可形成复杂的Man5GlcNAc2 结构。由于IgG 糖链结构较为复杂,因此在人或小鼠静脉血清中已经发现30 多种IgG 的糖型,根据结构的差异能够发挥不同作用［22］。目前已经了解IgG 与多种疾病相关,如在抗原刺激下产生的大多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体属于IgG。部分自身抗体,如SLE 的红斑狼疮因子(LE 因子)、抗甲状腺球蛋白抗体也属于IgG。IgG 是机体抗感染免疫的主力抗体［23］。

3.2 IgG 糖基化与SLE IgG 糖基化与SLE 关系还处于初期阶段,以往研究结果表明,抗体IgG 表面糖基化修饰对SLE 的预防具有益处,但异常的糖基化修饰对SLE 具有促进作用［24］。机体IgG-Fc 段的糖基化修饰的变化可通过影响IgG 及受体FcR 或补体蛋白的亲和力而对机体免疫功能产生影响,进而导致机体免疫功能紊乱加快疾病进展。在SLE 疾病发生过程中,IgG 与固有免疫细胞(巨噬细胞、肥大细胞及中性粒细胞)的兴奋性及抑制性的IgG 受体FcR 结合后可加快SLE 疾病发生发展,可以了解在该疾病发生过程中Fc 段N-糖链结构具有重要作用［25］。SLE 发病过程中IgG 的糖基化过程中60%的SLE 患者血清中IgE 水平出现半乳糖基化,这种改变在临床症状及血清指标明显异常的SLE 患者中较常见,同时在炎症性疾病高发的SLE 患者中发现IgG 中半乳糖的寡糖链的增多,这与以往学者研究相似［26］。研究中证实［27］,SLE 患者中IgG 表面G0 型半乳糖链明显升高,提示患者机体中免疫系统的机场激活与G0 型半乳糖链增多相关。半乳糖缺失同半乳糖基转移酶(GTase)的缺乏密切相关,而GTase 与白细胞介素(IL)-6 水平呈现负相关性,低表达的IL-6 可以增加GTase 活性,高浓度的IL-6 则减弱GTase 活性。在SLE 小鼠模型中IL-6 表达升高,并采用外源性重组IL-6 干预后可以加快狼疮反应,损伤肾脏,增加死亡率［28］。曹佳佳等［29］发现在正常人体内半乳糖基化水平较静脉注射丙种球蛋白(IVIG)及SLE 患者明显升高,这可能与其体内IL-6 水平较正常人降低有关,由此研究推测人体内抗体G0 型半乳糖苷通过IL-6 参与到机体的免疫应答反应中。研究表明［30］,半乳糖基的糖链(G2)可以增加IgG 抗炎作用,在SLE 患者体内的G2 型半乳糖链与健康人群相比显著降低,说明其可能参与诱导SLE 患者发病过程中机体内部免疫功能紊乱,诱导炎症反应的发生。

4 小结

SLE 是临床常见的免疫系统疾病,本文认为SLE发生发展与糖链异常表达相关。IgG在健康人中很稳定,但在炎症反应及免疫应答反应的过程中发生改变,并能强烈影响IgG 同FcR 或者补体蛋白的亲和力,进一步影响机体的免疫应答,成为许多免疫疾病(如SLE)发生的重要原因。因此通过对IgG 糖基化进行检测有利于了解SLE 疾病,可通过加强对IgG 糖基化检测技术的了解,异常糖链糖蛋白检测将成为SLE早期诊治的新思路。