IgA肾病免疫学机制新认识

甘言刚 杨琼琼

IgA肾病(IgAN)是全球最常见的原发性肾小球肾炎,表现为肾小球系膜区IgA或IgA为主的沉积[1]。相关研究发现几乎所有IgAN患者可能在预期寿命内进展到终末期肾病(ESRD)[2]。IgAN患者存在免疫系统紊乱及调节异常[3]。全基因组关联分析(GWAS)等遗传学研究表明,IgAN患者存在抗原呈递[如主要组织相容性复合体(MHC)]、补体系统[如补体因子H(CFH)、CFH相关蛋白(CFHR)3-1、整合素αM(ITGAM)-整合素αX(ITGAX)]和黏膜免疫[如α防御素(DEFA)、胱天蛋白酶募集域蛋白9(CARD9)、鸟嘌呤核苷酸交换因子(Vav3)]相关单核苷酸多态性改变[4-7]。目前IgAN的发病机制尚不完全明确,比较公认的是“四重打击”学说[8]:(1)IgA1糖基化异常IgAN患者循环中半乳糖缺陷型IgA1(Gd-IgA1)的水平增多[9]。(2)自身免疫反应被激活产生Gd-IgA1抗体,包括IgG或IgA1,主要为IgG[10]。(3)升高的Gd-IgA1与其抗聚糖抗体IgG或IgA形成免疫复合物共同沉积于肾脏系膜区。(4)免疫复合物激活补体及炎症通路,最终导致肾脏损伤。

然而,在健康人体内也发现循环中Gd-IgA1的存在,其本身并不足以引起IgAN[11]。其他疾病导致的ESRD患者接受来自亚临床表现为IgAN患者的肾脏几周后,移植肾局部沉积的IgA会消失[12]。以上研究表明IgAN是全身性多因素参与的疾病,还存在其他未知导致疾病发生的因素。近年来随着研究深入,发现黏膜免疫、免疫细胞激活及补体在IgAN中起重要作用,为相关治疗药物及特异性靶向治疗方法的研发提供了坚实的基础。在此,我们将回顾近年来在IgAN中的免疫学进展,为进一步深入探讨IgAN发生发展机制奠定基础。

一、黏膜免疫与IgAN

黏膜免疫系统是由分布于胃肠道、呼吸道、泌尿道和乳腺黏膜内等的淋巴组织组成,占据了机体淋巴组织的大部分,是机体最大的免疫防御系统。近年来研究发现IgAN可能与黏膜免疫系统的异常激活及慢性炎症相关,IgAN患者黏膜感染时可出现血尿、蛋白尿加重[13]。GWAS基因关联研究结果显示,多个IgAN易感基因与维持正常肠道黏膜免疫有关,并且IgAN与炎症性肠病存在共同的易感基因[14]。黏膜相关淋巴组织(MALT)主要包括肠道相关淋巴组织(GALT)、鼻咽相关淋巴组织(NALT)和支气管黏膜相关淋巴组织(BALT)[15]。特定病原体导致的黏膜长期感染及肠道微生物群的改变可能是MALT激活导致IgAN的原因[16]。IgAN患者中Ⅰ型幽门螺杆菌的感染率更高,并与其肾功能、Gd-IgA1水平相关,在小鼠中也发现金黄色葡萄球菌可诱导小鼠IgAN样改变[17-18]。肠道黏膜感染可通过T淋巴细胞(简称T细胞)依赖及非T细胞依赖的途径激活Peyer淋巴结内的原始B淋巴细胞(简称B细胞),并转换成为IgA1+浆细胞产生大量IgA1[19]。IgAN患者黏膜活化的IgA+记忆B细胞和浆细胞(CCR9+Intβ7+细胞)占比更高[20]。布地奈德迟释胶囊可靶向回肠末端的黏膜B细胞(包括派尔集合淋巴结),减少IgAN患者Gd-IgA1的产生,从而减少尿蛋白,延缓肾功能进展[21]。

肠道微生物群对免疫稳态具有重要的作用,影响淋巴组织的分化和成熟及先天性免疫和适应性免疫的功能[22]。IgAN患者粪便双歧杆菌种类减少而志贺菌种比例更高,并且与更严重的血尿和蛋白尿水平相关[23-24]。在小鼠中共生微生物菌群的改变可引起IgA分泌增加[25],而通过补充益生菌,可改善IgAN小鼠肠道微生物环境,抑制NLRP3/ASC/半胱天冬酶1信号通路,降低IgAN小鼠蛋白尿水平[26]。IgAN患者肠道黏膜通透性更高,肠道微生物可通过紧密连接、分泌抗菌产物、调节粘蛋白基因参与维持肠道黏膜屏障。肠道微生物菌群可通过T细胞依赖和非依赖途径使幼稚B细胞向分泌IgA细胞转换[27]。B细胞活化因子(BAFF)过表达的小鼠血清异常糖基化的IgA、沉积物水平升高,但是在没有肠道微生物菌群的小鼠中,并没有异常糖基化IgA的沉积,因此共生菌群对IgAN的发生至关重要[28]。通过改变肠道微生物群种类,粪菌移植可能是IgAN的潜在治疗方法。

二、B细胞与IgAN

IgAN患者肾脏系膜区存在Gd-IgA1及其免疫复合物沉积。相关研究显示IgAN患者血清Gd-IgA1水平与患者估算的肾小球滤过率(eGFR)下降相关[29]。Gd-IgA1主要由分泌抗体的B细胞或浆细胞产生[30]。我们前期利用单细胞转录组测序研究发现IgAN患者B细胞出现亚群改变,差异基因中B细胞激活相关基因表达升高[31]。BAFF促进B细胞和浆细胞的存活、发育及成熟,增加Gd-IgA1及其抗体的产生,导致肾损伤[32]。BAFF过表达小鼠表现出血清IgA水平升高,肾组织系膜区出现IgA沉积等IgAN表型[28]。相关研究发现IgAN患者增殖诱导配体(APRIL)水平升高且与Gd-IgA1水平、尿蛋白及肾功能下降相关[33]。APRIL在IgAN患者血浆中表达升高,靶向APRIL可减少IgAN小鼠血清IgA水平,使肾脏IgA免疫复合物沉积明显减少[34]。Atacicept可显著降低IgAN患者蛋白尿水平,稳定eGFR并降低血清IgG、IgM、IgA、Gd-IgA水平[35]。目前,正在开展更大临床样本Ⅱb期研究验证上述结果(ORIGIN研究,NCT04716231)。一项我国Ⅱ期临床研究证实Telitaciept可使IgAN患者蛋白尿减少50%,eGFR保持稳定且没有显著安全性问题[36]。Atacicept和Telitaciept的作用机制基本相同,均是阻断APRIL和BAFF。此外,一项比较利妥昔单抗与常规疗法治疗IgAN的随机对照试验显示,利妥昔单抗治疗不能显著改善IgAN患者的肾功能和降低蛋白尿,且两组间血清Gd-IgA1和抗Gd-IgA1抗体水平比较均无差异[37]。黏膜驻留B细胞可自我更新,不需要从血液、淋巴组织及骨髓中迁移CD20+B细胞来补充[38]。研究发现在接受利妥昔单抗治疗的患者中,黏膜来源的CD20-CD19+CD27highIgA分泌细胞仍稳定存在[39]。因此,利妥昔单抗治疗IgAN缺乏疗效的原因可能是无法清除产生抗体的浆细胞及其对黏膜B细胞清除作用较弱。在一项针对8例IgAN患者的单中心开放标签研究中,应用硼替佐米后有3例患者的蛋白尿完全缓解[40]。靶向浆细胞可能是IgAN潜在的治疗方法。Felzartamab是一种全人源化IgG1单克隆抗体,可靶向CD38+浆细胞。目前正在开展的Ⅱ期临床试验(NCT05065970)验证其在IgAN中的作用。

有研究发现IgAN患者Toll样受体(TLR)9表达升高,TLR9可诱导黏膜B细胞向分泌IgA的浆细胞转换[41]。激活TLR9可通过APRIL及IL-6信号通路导致Gd-IgA1产生增加[42]。TLR9/TLR7-MyD88-核转录因子(NF)-κB通路可诱导促炎细胞因子水平升高,并促进异常糖基化IgA的合成最终导致肾小球炎症。羟氯喹可以通过防止TLR9/TLR7与配体结合并抑制下游信号来抑制异常糖基化IgA的合成[43]。一项双盲、随机、安慰剂对照的临床试验结果显示羟氯喹加肾素-血管紧张素-醛固酮系统拮抗剂(RAASi)组较单RAASi组治疗6个月后能显著降低IgAN患者的蛋白尿,且无不良反应[44]。2021年改善全球肾脏疾病预后组织指南推荐羟氯喹用于支持治疗后仍有高进展风险的中国IgAN患者[45]。

三、T细胞与IgAN

辅助性T细胞(Th)极化失衡在炎症性疾病和自身免疫性疾病中起着重要作用[46-47]。幼稚CD4+T细胞在抗原-主要组织相容性复合体分子刺激下进行克隆扩增,分化为特异性效应Th,包括Th1、Th2、Th17、滤泡Th(Tfh)和调节性T细胞(Treg)[48]。Th对于浆细胞和记忆B细胞的发育起着重要作用。IgAN患者Th2及IL-4比例增加[49],Th2相关细胞因子与Gd-IgA1水平呈正相关[50]。与健康对照组相比,IgAN患者Th17细胞及血清中Th17细胞因子IL-17A和IL-21水平均升高[51],IL-17A水平与蛋白尿呈正相关[52]。Tfh通过细胞表面分子CD40L、可诱导共刺激分子(ICOS)及分泌细胞因子IL-21促进B细胞增殖和分化[53-54]。与健康对照组相比,IgAN患者循环Tfh细胞百分比增加,血清中IL-2、IL-4、IL-10、IFN-γ、IL-17A和IL-21水平均升高。Tfh细胞百分比与eGFR呈负相关,但与Gd-IgA1和蛋白尿呈正相关[49]。近期基于单细胞转录组测序研究结果发现,IgAN患者外周血单个核细胞中Tfh细胞比例增加,Tfh细胞可通过激活B细胞促进IgAN肾病的发生发展[55]。Treg可抑制机体免疫反应过度激活,IgAN患者表现为Treg数量和功能异常,其体内Treg数量与健康对照组相比下调[56],且与IgAN患者炎症因子、尿蛋白水平呈反比,与eGFR呈正比[57]。功能上IgAN患者Treg转化生长因子(TGF)-β1和FoxP3基因mRNA表达降低[58]。在IgAN小鼠模型中促进Treg细胞分化可减少IgAN小鼠肾脏系膜IgA沉积并降低蛋白尿水平[59]。此外,IgAN肾脏单细胞转录组测序发现,IgAN肾脏CD8+T细胞免疫耗竭相关基因表达增强,细胞毒性相关基因表达减弱,进一步提示IgAN患者肾脏中T细胞功能异常[60]。综上,T细胞功能异常可促进IgAN中B细胞激活分化导致Gd-IgA1产生增加,T细胞可能是IgAN潜在的治疗靶点。

四、补体系统与IgAN

补体系统是先天免疫的重要组成部分。补体以无生物活性的形式存在于血循环和体液中,需要激活才能产生生物活性。触发补体的经典途径、替代途径或凝集素途径将导致补体瀑布的核心成分C3激活,随之激活补体的末端序列,产生膜攻击复合物(MAC)直接溶解病原体或受损的自身细胞[61]。在IgAN患者的肾脏活检中发现替代途径的成分如C3(90%)、CFH(30%～90%)、备解素(75%～100%)及CFHR等调节因子[62]。肾小球C3沉积与IgAN的进展相关[63]。补体因子H主要对补体C3激活起负性调控的作用,而CFHR可竞争H因子与C3b结合的位点。与健康人相比,IgAN患者中CFHR水平较高,且与eGFR呈负相关[64]。GWAS研究发现,CFHR1和CFHR3缺失及少见的CFHR5变异在IgAN易感性方面发挥作用,这些基因编码CFHR-3和CFHR-1[65]。B因子是C3转化酶的活性成分,B细胞因子的抑制剂Iptacopan可通过抑制B因子从而抑制替代途径。一项多中心的Ⅲ期临床研究发现,Iptacopan可抑制补体替代途径,减少IgAN患者的蛋白尿水平[66]。

凝集素途径通过甘露聚糖结合凝集素(MBL)、集合素11(CL-K1)和纤维胶凝蛋白(L-ficolin)启动,继而激活MBL相关丝氨酸蛋白酶(MASP),从而促进C3转化酶形成。MASP包括MASP-1、MASP-2、MASP-3,均参与C3转化酶形成。在IgAN患者的肾脏活检中发现MBL和ficolin共沉积的IgAN表现出更严重的系膜细胞、毛细血管增生、间质浸润及更明显的蛋白尿[67]。同时与健康对照组相比,IgAN患者血清中MASP-1、MBL更高,而MASP-3更低[68]。Narsoplimab是首个人源化MASP-2单克隆抗体,发现在IgAN高危进展的患者中,可减少尿蛋白水平和稳定肾功能[69]。无论是替代途径还是凝集素途径,最终均形成MAC。在肾小球中MAC沉积与IgAN患者的肾小球硬化、肾小管萎缩及间质炎症程度均呈正相关[70]。近年来,有研究报告,抗C5单克隆抗体Eculizumab对肾移植后复发性新月体IgAN有良好的治疗效果[71]。一项病例报告结果显示Eculizumab只能暂时延缓肾功能下降,停药后易复发[72]。未来尚需更多研究探讨Eculizumab在IgAN中的作用及机制。

五、总结

综上所述,近年来对IgAN机制的深入研究揭示了黏膜免疫、B细胞、T细胞和补体系统等多个免疫学因素在IgAN发病和进展中的重要作用。针对这些因素的治疗靶点有望为IgAN的治疗提供新思路。随着单细胞测序技术的发展,我们可以进一步探索IgAN的核心免疫细胞亚群,寻找潜在的生物学标志物,为监测疾病进展和探讨新的治疗靶点奠定基础,进一步推进我们对IgAN免疫机制的认识。