抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎研究进展

李媛媛, 郝 健

(1. 内蒙古医科大学, 内蒙古 呼和浩特, 010050;2. 内蒙古医科大学附属医院 肾内科, 内蒙古 呼和浩特, 010050)

抗中性粒细胞胞浆抗体(ANCA) 相关性血管炎 (AAV) 是一类以小血管壁炎症和纤维素样坏死为特征的,可累及全身多系统的自身免疫性疾病,免疫荧光显示为无或仅微量免疫球蛋白沉积[1]。髓过氧化物酶(MPO)和蛋白酶3(PR3)是其主要抗原[2]。根据血清学和临床特征,AAV可分为3大类亚型,包括肉芽肿性多血管炎(GPA)、显微镜下多血管炎(MPA)和嗜酸粒细胞性多血管炎(EGPA)[3]。GPA患者倾向于PR3-ANCA阳性,而MPA患者主要是MPO-ANCA阳性,其发病与年龄、种族和环境因素有关。中国AAV患者中, MPA明显占优势, MPO-ANCA比PR3-ANCA更常见[4], 多见于中老年人,男性略多。近几年ANCA相关性小血管炎发病率呈逐年上升趋势。研究发现,补体通过替代途径在AAV的发病机制中起着不可或缺的作用,使得AAV患者的免疫变化及凝血状态较健康人群存在着很大差异, AAV患者活动期血液总体趋于高凝状态,易发生血栓栓塞和心血管等疾病,造成心、脑、肾等重要脏器缺血坏死。本综述分别从AAV的凝血系统、纤溶系统变化以及补体与凝血之间的联系展开论述。

1 凝血系统变化

1.1 血管壁内皮细胞损伤

血管壁可分为内膜、中膜和外膜,内皮和内皮下层组成血管壁的最内层内膜,内皮细胞能合成和分泌多种生物活性物质,这些物质共同作用维持内皮屏障的稳定,所以内皮屏障的完整性对于血管稳态至关重要。如若损伤可导致血清蛋白和凝血因子渗漏,形成纤维蛋白样坏死。

介导内皮的损伤,是AAV发病的主要特征。正常情况下,一氧化氮(NO)和内皮素(ET)-1的平衡可以调节内皮细胞的功能。NO有促进血管舒张和内源性纤维蛋白溶解的功能,而内源性血管收缩剂ET-1, 可引起血管收缩,通过ET促进炎症和凝血, NO降低和ET-1增加都有可能引起内皮细胞功能障碍和动脉硬度增加。所以NO和ET-1的不平衡是AAV心血管病发生的重要因素。研究[5]显示在AAV患者中发现血浆ET-1较健康者增加,可能是由生成增加或清除率降低引起。内皮细胞功能障碍导致AAV处于促凝状态,纤溶酶原激活物(t-PA)水平降低,纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)水平增加。另外内皮细胞的完整性也可以由凝血酶通过蛋白酶激活受体1(PAR1)破坏[6]。不仅如此,最近研究[7]表明亦可由凝血酶通过SphK1-S1P-S1PR3 信号传导促进肾小球内皮细胞活化。其中鞘氨醇-1-磷酸(S1P)是一种鞘脂代谢物,由鞘氨醇激酶 (SphK) 磷酸化鞘氨醇产生,可与内皮细胞中凝血酶协同诱导组织因子表达[8], 进一步激活凝血系统。在活动性MPO-ANCA阳性血管炎患者中发现凝血酶-PAR与凝血酶-SphK-S1P-S1PR信号通路有协同作用,共同介导肾小球内皮细胞功能障碍。

1.2 凝血因子异常

凝血因子激活凝血系统主要有2种途径: 内源性和外源性。内、外源性凝血系统的始动因子分别是FXⅡ和组织因子(FⅢ)。其他一些促炎因子如TNF-α、白细胞介素-1也可通过增加组织因子在内皮细胞和中性粒细胞的表达激活外源性凝血途径,形成凝血酶和纤维蛋白凝块。据报道[9], 在AAV的活跃期和缓解期FVⅢ和血管性血友病因子(VWF)上调,其主要是肾血管内皮细胞发生损伤。内皮细胞损伤后暴露下方的胶原纤维, VWF作为桥梁连接胶原纤维和血小板,激活血小板和凝血因子FXⅡ, 启动内源性凝血系统。在儿童期发病的AAV患者中, VWF抗原水平升高是提示活动性血管炎的额外特征[10]。内皮细胞损伤释放的组织因子,可诱导凝血酶生成,进而促进高凝状态。纤维蛋白原(FIB)即凝血因子1, 是内源性凝血和外源性凝血的共同途径。相较于健康人群, AAV患者中FIB浓度更高,可能是由于本身疾病所带来的影响,并且活动期FIB明显高于缓解期[11]。与此相似的是,一项研究[12]结果显示在活动期AAV患者血浆中FXⅡ水平较缓解期及健康对照组也显著升高,并且肾组织中FXⅡ表达的上调与其疾病活动度相关。

1.3 血小板激活

血小板除了主要参与止血作用外,在炎症和免疫反应中也发挥重要的作用,还参与AAV凝血的发病机制。在AAV患者中,血小板数量升高,可以通过凝血酶-PARs途径激活血小板,使血液处于高凝状态[13]。一项研究[10]通过流式细胞术检测AAV患者的血小板活化参数CD62P和血小板-白细胞聚集体,凝血酶抑制和PAR1阻断后发现表达CD62P的血小板减少,说明凝血酶-PARs途径可以激活部分血小板,随后激活的血小板又可以激活替代补体途径。最近研究[14]发现通过Toll样受体(TLR)途径刺激的血小板可以诱导NETs的形成。与健康对照者相比, AAV患者的TLR9-CXCL4信号轴上调, NET形成增强,认为AAV血小板中TLR9通路的激活增强了CXCL4的释放,随后增强诱导NETs的形成。另外血小板表面也有表达C3a、C5a的受体和分泌HMGB-1[15], 可以激活补体,增强中性粒细胞的激活,促进炎症发生。

2 纤溶系统变化

2.1 抗凝物质增多

在AAV血液变化中,纤溶系统也参与其中,主要是纤维蛋白降解受损在AAV的肾脏疾病中发挥了关键的作用,尤其是纤维蛋白降解能力降低。一项调查了英国和荷兰AAV患者的独立队列研究[16]发现, AAV患者的Ig在体外可延缓纤维蛋白降解,这与抗纤溶酶原和/或抗组织纤溶酶原激活剂抗体阳性有关。这些抗纤溶酶原抗体可能参与凝血和纤维蛋白降解过程。但2个独立的AAV队列中只有约25%的患者发现了抗纤溶酶原抗体,有这些抗体的患者肾功能下降较为严重[13]。对于存在这2种抗体的AAV患者,增强或替代纤维蛋白降解活性可能会对治疗有效。另一项研究[17]发现, AAV缓解期的患者与健康对照组相比,组织因子途径抑制物(TFPI)水平高,结果显示更促进凝血,这或许解释了AAV缓解期患者发生血栓事件的长期风险。

2.2 D-二聚体增多

D-二聚体是纤维蛋白的降解产物,在纤溶过程中,纤维蛋白多聚体不断降解形成D-二聚体。血液中D-二聚体水平升高,提示血液高凝状态或继发性纤溶亢进,临床上常以此检查排除患者有无发生静脉血栓疾病。活动期AAV患者处于高凝状态,循环纤维蛋白降解产物(FDP)和D-二聚体水平升高,认为D-二聚体水平与AAV疾病活动度相关[9]。研究证明AAV患者发生深静脉血栓和肺栓塞的风险增加。一项长期研究[18]发现,与缓解相比, GPA活动期循环D-二聚体的浓度增加, GPA患者中D-二聚体水平升高虽与疾病活动和炎症有关,但无关静脉血栓栓塞风险的增加。

3 凝血与补体的联系

近年来,研究证明补体与凝血在AAV的疾病发展过程中承担着重要角色。基于AAV活动性患者发生静脉血栓的风险大大增加,许多研究发现血管炎中补体与凝血的相互作用对炎症机制的发展至关重要。

3.1 凝血诱发补体系统活化

在AAV中,凝血与纤溶通过影响过敏毒素C5a的生成共同影响补体的活化。凝血酶可通过蛋白激酶C(PKC)依赖性途径诱导DAF表达上调,通过流式细胞术检测发现内皮细胞表面结合的C3降低,进而减少C5的形成,也说明了凝血酶诱导的DAF可增强对补体介导内皮损伤的保护[19]。之后有研究[20]发现即使在没有C3的情况下,凝血酶也可以代替C3依赖性C5转化酶生成C5a, 缺乏C3的小鼠中凝血酶仍然可以活化C5产生C5a,这可能是一种新的补体激活途径。除了凝血,纤溶系统也参与其中。在肝部分切除的小鼠模型中,研究[21]发现纤溶酶和凝血酶这2种蛋白酶都可以在体外通过非传统机制激活补体C3, 随后C5转化酶生成释放C5a。据报道[22]人FXa、纤溶酶、凝血酶、FIXa、FXIa都可以体外切割C3和C5, 导致生成C3a和C5a从而激活补体系统, C5a又可以激活中性粒细胞发生呼吸爆发和脱颗粒,促进血液高凝状态和凝血酶的生成。FXa的选择性抑制剂与FXa共同孵育可明显抑制C5a的生成,所以在AAV中, FXa选择性抑制剂可能也是一种潜在的治疗药物。凝血与纤溶也相互影响。研究[23]证明在血栓形成情况下纤溶酶可响应凝血酶有效切割C5为C5a, 激活补体,其中,凝血酶的量影响C5a的活化水平。这些足以证明凝血与纤溶的紧密联系共同促进补体激活。此外,血小板计数降低还与补体激活有关,可观察到在MPO-ANCA亚组中C3水平的降低[21]。

3.2 补体调节凝血过程

补体激活有3种途径: 经典、凝集素和替代途径。研究证明,补体替代途径在AAV发病机制起着至关重要的作用,补体活化可以影响凝血系统。C5a是补体激活途径的产物,是连接炎症、补体和凝血系统的关键分子,与其C5a受体(C5aR)结合会破坏血管。当血管炎性损伤时,受损内皮细胞吸附血小板和炎性细胞,同时中性粒细胞在受到炎性细胞因子刺激释放C5a, 活化的C5a可激活中性粒细胞、血小板、内皮细胞上的信号分子,这些又可致其下游因子释放,如TF、NET、活性氧、蛋白酶等,不断形成一个个循环往复的闭环,相互调节,连接了凝血、纤溶、炎症和补体,共同促进炎症和凝血的发生。其中,中性粒细胞积聚依附在血管内皮,可导致血管内皮细胞进一步受损进而引起凝血因子渗漏促进血液高凝[24], 也可以经相关生物活性物质激活或调节补体成分,增强组织因子的表达,进而促进凝血发生。例如中性粒细胞细胞外陷阱(NET)、S1P、巨噬细胞移动抑制因子(MIF)、补体因子H(CFH)等,通过多种途径调节补体活化发挥促凝的作用。

TF在补体与凝血之间主要发挥桥接作用。C5a刺激内皮细胞、中性粒细胞上TF表达,允许凝血因子触发外源性凝血途径而形成血栓[25]。其中TF的产生主要受C5a受体调节。观察C5aR拮抗剂和C5a激动剂对中性粒细胞产生TF的影响情况,发现前者可完全消除中性粒细胞TF依赖性凝血的促凝作用,而后者可以引发其促凝作用,然而C3aR拮抗剂和C3a激动剂对这一凝血过程并无影响[26]。C5a也可以引发中性粒细胞产生表达组织因子的微粒(MP)和NET, MP是膜结合的小囊泡,在炎症、内皮损伤和血栓形成方面发挥一定作用[27]。研究[25]证明表达组织因子的微粒和NET能够诱导凝血酶生成。除了携带组织因子的NET可以激活血小板和参与血栓形成, NET本身结构也有发挥促凝的作用,其DNA成分脱氧核糖核酸结构激活凝血因子XⅡ(FXⅡ)、组蛋白直接促进血小板活化和凝血酶的生成、弹性蛋白酶促进TFPI和抗凝血酶的裂解、组织蛋白酶G激活血小板[28]。当然, NET亦可以反过来激活补体替代途径[29], 进一步参与AAV疾病发展。

C5a的激活与S1P水平存在十分重要的关系。调查[30]发现AAV患者的血浆S1P水平明显高于健康志愿者,认为S1P水平与AAV患者的血液高凝状态有关。S1P在调节中性粒细胞方面起着重要作用。S1P可能上调中性粒细胞表面C5aR的表达并激活C5a, S1P与C5a的相互作用可以导致中性粒细胞呼吸爆发和脱颗粒, C5a在此过程中趋化中性粒细胞刺激组织因子在细胞中的表达,以启动外源性凝血途径,产生凝血酶,从而促进发炎组织中组织因子依赖性血栓形成[31]。血浆中S1P水平显著升高主要是由于AAV患者肾脏中S1PR2-5表达上调,促进了MPO-ANCA阳性IgG诱导的肾小球内皮细胞活化[32], 内皮屏障破坏,从而促进血液高凝。通过抑制S1PR2-5的表达降低S1P水平,可以减轻内皮细胞损伤。

研究[33]发现, C5a与MIF之间的相互作用在AAV疾病中也发挥着重要作用。MIF是一种促炎细胞因子, AAV活动期患者血浆中MIF水平升高。研究[34]显示MIF引发中性粒细胞的mPR3水平和MPO量升高,与对照组相比,用C5a诱导的中性粒细胞上清液中MIF的浓度明显较高,可以进一步引起中性粒细胞活化,促进凝血。另外,评估中性粒细胞的呼吸爆发和脱颗粒发现,应用MIF拮抗剂可以减少ANCA诱导的C5a引发的中性粒细胞的活化。在AAV患者中测定C3aR、C5aR和C3a、C5a的抗体浓度的表达,发现抗C3aR和抗C5aR抗体降低[35]。抗C5aR抗体量的减少可与AAV活动度及复发风险增加有关。所以抑制C5a补体途径的过度激活也同样重要,如C5aR拮抗剂Avacopan, 可被作为缓解AAV和减少复发的有效药物[36]。

补体因子H(CFH)是替代补体途径的负性调节因子, CFH可以抑制C3转化酶,进而可以导致C5a的生成减少,降低中性粒细胞呼吸爆发及脱颗粒水平,与AAV的疾病活动度有关[37]。活动性AAV血浆CFH水平显著低于缓解和正常对照组,导致C5a介导的中性粒细胞过度激活,增强表面组织因子表达,引起凝血酶的产生。CFH虽然增强中性粒细胞向肾小球内皮细胞的黏附和迁移,但是也抑制了其对内皮细胞的活化,防止内皮细胞完整性被破坏而触发凝血[38]。此外, CFH可以抑制对FXI的活化,进而抑制凝血酶的生成[39]。最近研究证明, FXIa可以中和CFH对补体激活的负性调控, FXIa通过裂解内皮细胞表面、血小板释放以及血清、血浆中的CFH以增强对补体的活化。但是, CFH在AAV的机制尚不完全清楚,活动性AAV的CFH水平降低可能与补体过度激活所致CFH过量消耗或其功能受损有关。

Properdin(FP)也是替代补体途径的调节因子,可由受刺激的中性粒细胞分泌,负责正性调控,用于稳定C3转化酶,促进补体活化以生成C5a。最近研究[40]证明FP与活化的凝血因子(FXIa)有直接的相互作用。相较于FXI, FP与FXIa有更高的亲和力, FP可以调节FXIa的活性去激活下游FXa生成,从而促进内源性凝血。此外 FXIa也可以切割FP从而调节补体活化,表明抑制FXI可能是血栓性疾病的潜在治疗方法,有助于优化AAV的预后,减少远期死亡的主要病因心血管疾病发生的可能[41]。

综上所述,凝血及纤溶系统的活化参与AAV的发病, TF在补体与凝血之间发挥桥接作用, C5a作为补体激活途径的中间产物,是连接炎症、补体和凝血系统的关键分子,如何抑制凝血及补体的交互作用是未来AAV治疗的靶点。