抗β2糖蛋白I抗体在SLE血栓形成中的临床意义

郭文玲(综述),薛 原(审校)

(福建医科大学附属第一医院风湿血液科,福州 350005)

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种自身免疫介导的,以慢性免疫性炎症为突出表现的弥漫性结缔组织病。常累及多个器官和系统，是继发性的抗磷脂综合征(antiphospholipid syndrome，APS)的典型代表，可出现动静脉血栓形成。实验室检查出现多种自身抗体是其特点之一，抗β2糖蛋白I(β2-glycoprotein I,β2-GPI)抗体就是其中常见的一种自身抗体，与SLE患者的血小板减少、血栓形成等严重并发症密切相关。

1 β2-GPI

β2-GPI是一种存在于循环血液中的高浓度蛋白质。近年的研究发现[1-4],β2-GPI才是抗磷脂抗体的主要抗原,是导致血栓病态和致死的主要介质，并且认为这种蛋白在先天免疫系统中有重要功能。

β2-GPI 是一个相对分子质量约为50×103的糖蛋白。β2-GPI与负电荷磷脂结合，属于补体调节蛋白超家族，由326个氨基酸组成，可分为五个补体调节蛋白结构域，从蛋白质分子的N端到C端依次命名为DⅠ-Ⅴ[5]。前四个结构域都由保守序列组成，但是第五结构域与前四个不同。第五结构域包含插入的6个氨基酸残基，C末端延伸的19个氨基酸残基，以及一个包含C末端半胱氨酸的二硫键。这些额外的氨基酸是该补体调节蛋白结构域具有独特功能的原因，因为它们构成一个较大的正电荷区，正是这个正电荷区决定了与负电荷磷脂的亲和力。

β2-GPI的晶体结构显示前四个结构域呈直线排列，结构域Ⅴ与其他结构域呈直角，像一个曲棍球棒[6]。磷脂结合位点位于结构域Ⅴ的底部。该位点包含两个主要部分：一个较大的由14个氨基酸组成的正电荷区及一个有柔性和疏水性的环状结构。在这个柔性环的界面区含有一个经典的Trp-Lys序列，使它能够插入到细胞膜[7]。有研究人员预测，当β2-GPI结合到脂质层时，域Ⅰ-Ⅳ的指向是远离脂质层的，而充分暴露出与β2-GPI自身抗体结合的潜在位点位于结构域Ⅰ[8]。小角X射线散射实验表明，在溶液中β2-GPI呈S形构象，在域Ⅱ和Ⅲ之间有一个附加的扣环结构[9]。由于域Ⅱ和Ⅲ之间的扭转，糖基被定位于一种特定的结构方式，可以屏蔽位于域Ⅰ的与自身抗体结合的抗原表位。

最近，人们发现β2-GPI存在两个完全不同的构象。在血浆中，它是呈一个域Ⅰ与域Ⅴ相接的环形蛋白质。与阴离子表面相互作用之后，蛋白质的环形结构打开，变成曲棍球棒式构象，类似于晶体结构[10]。苛刻的结晶条件(高盐，高pH值)可导致β2-GPI呈现开放构象。圆形构象提示，自身抗体的抗原表位被同一分子中的域Ⅴ屏蔽，域Ⅴ内也存在被屏蔽的抗原表位[10]。人们观察到β2-GPI通过域Ⅴ与细胞受体结合，而且这种结合在抗体存在时得到很大程度的加强，这些现象也证明了上述提示[11]。可见β2-GPI可以通过与周围环境的相互作用来改变自己的构象，这可能是由β2-GPI各个结构域之间的连接序列的长度和弹性决定的。β2-GPI暴露于极端的酸碱度条件下可能导致蛋白质的再折叠[12]。不同的实验室对β2-GPI功能的研究结果是相互矛盾的，可能是因为在纯化β2-GPI时导致β2-GPI表现为不同的构象。

β2-GPI在生物学、人体循环及进化过程中发挥了多种作用。尽管如此，β2-GP缺陷个体似乎是健康的，β2-GPI缺陷小鼠不表达明确的表现型，表明β2-GPI并不是生命必需的。目前研究认为,在不存在抗β2-GPI抗体的情况下,β2-GPI并不致病[13]。

2 β2-GPI自身抗体

β2-GPI以闭环构象在血液中循环，这种闭环结构使抗β2-GPI抗体的抗原表位在血浆中被屏蔽。与阴离子表面相互作用之后，β2-GPI的闭环结构打开，暴露出抗原表位。人们观察到一个现象：自身抗体识别β2-GPI内部隐蔽的抗原决定簇。此外，从APS患者体内分离的CD4阳性T细胞可以与β2-GPI片段和化学修饰后的β2-GPI发生免疫反应，但不与天然β2-GPI发生免疫反应，表明隐蔽抗原表位的表达是诱导β2-GPI自身抗体产生的一个先决条件[14]。什么病理生理条件可以诱导这些抗体发生这种变化？许多研究已表明，抗磷脂抗体的出现与感染病史相关[15]。解释这种相关性的普遍理论是分子模拟。外源蛋白和自身蛋白之间序列的相似性足以诱导免疫耐受的丢失，导致自身抗体的形成。另一种理论是，感染性病原体可以作为免疫反应的佐剂[16]。佐剂去折叠注入的蛋白质，从而增强受体的免疫反应，导致暴露出通常会被屏蔽的抗原表位。

在传统的检测抗β2-GPI抗体的酶联免疫吸附试验中，自身抗体可以结合于β2-GPI的任何结构域，抗β2-GPI抗体是一组异构的抗体群，似乎只有其中的一小部分与临床表现相关。

3 β2-GPI及抗β2-GPI抗体在APS血栓形成机制中的作用

APS是一种自身免疫性疾病，其特征在于血浆中存在所谓的抗磷脂抗体的情况下，出现动脉和静脉的血栓并发症，以及妊娠相关并发症。抗磷脂抗体是一种针对各种负电荷磷脂-蛋白复合物的自身抗体或同种抗体，主要包括抗心磷脂抗体、狼疮抗凝物和抗β2-GPI抗体。目前研究一致认为，β2-GPI是抗磷脂抗体的主要靶抗原，抗β2-GPI抗体比抗心磷脂抗体和狼疮抗凝物在APS患者中更具有特异性[17]。在一项动物实验中，研究人员认为抗β2-GPI抗体和血栓形成有直接关系[18]。自身抗体导致血栓形成的机制仍是一个谜。一种可能的理论是，自身抗体可以引起不同类型细胞的激活，这些细胞参与止血平衡的调节，如内皮细胞、血小板、成纤维细胞和单核细胞[19-22]。通常情况下，β2-GPI是以闭环构象存在于血液循环中，与阴离子表面的亲和性相对较低[10]。当β2-GPI遇到其表面上暴露出阴离子磷脂的细胞时，β2-GPI会与这些磷脂结合，导致β2-GPI的构象改变，暴露自身抗体与之相结合的抗原表位[10]。自身抗体将与该抗原表位结合，并使β2-GPI稳定在曲棍球棒式构象。这种自身抗体的结合也可以形成二价复合物。抗体-β2-GPI复合物对阴离子磷脂有更强的亲和力，而且与这些暴露出阴离子磷脂的细胞所表达的不同受体也有更强的亲和力。

4 抗β2-GPI抗体和APS患者血栓形成的风险

抗β2-GPI是一项正式的诊断APS的实验室标准，已被人们证实是APS相关的血栓和习惯性流产的致病原因。尽管如此，在没有出现APS相关临床事件的个体体内仍可以检测到β2-GPI。在很多不是自身免疫的疾病状态中也可以发现抗β2-GPI抗体，如动脉粥样硬化综合征和麻风病、特应性皮炎的婴幼儿，甚至表面上看起来健康的婴幼儿[23-25]。在非APS患者中存在中高滴度的抗β2-GPI抗体证明了一种假设：致病性抗体在非发病患者体内可能存在不同的构型[25]。

抗β2-GPI抗体可分为IgG、IgM、IgA三个亚型。有研究认为，IgM型抗体和动脉血栓形成有关,而IgG型抗体和静脉血栓的形成相关[26]。Mehrani等[27]研究认为，IgA型和IgG型抗体与静脉血栓形成都有明显相关性，且IgG型抗体和静脉血栓的关联性更强，但IgM型抗β2-GPI抗体与动脉或静脉血栓形成没有显著关联。

抗β2-GPI抗体结合β2-GPI抗原决定簇的位置一直存在许多争议。国外有研究认为,抗β2-GPI抗体是一组异构的抗体群，可以识别不同的抗原结合位点,根据与抗原结合位点的不同，抗β2-GPI抗体可分为不同的亚群，目前研究较多的有抗D1抗体、抗D2抗体、抗D4抗体、抗D5抗体、抗D4/5抗体。最新研究表明，APS患者体内的抗β2-GPI抗体可以优先识别D1[25]。抗D1抗体似乎更与血栓病史相关[28]。所以，抗D1抗体被看作是与APS 相关的更特异的抗β2-GPI抗体亚群。另外，实验动物模型证明抗磷脂抗体对血栓形成的影响可以通过用一种模拟D1的肽来减弱[29]。在非血栓状态下，可以检测到其他分子的特异性。动脉粥样硬化患者体内的抗体可以与D4结合[23]，麻风病患者体内的抗体识别D5[24]，而自身免疫病婴幼儿体内的抗体可以识别结合D4/5[25]。

5 抗β2-GPI抗体与SLE

SLE是继发性APS的典型代表，血栓/栓塞的发生是严重的并发症，而这些患者并不存在高血脂、高血压、高血糖、骨折、长期卧床、严重低蛋白血症、大量使用利尿剂以及心房颤动等血栓/栓塞的易患因素。所以，临床上迫切需要找到能够预测SLE患者这种血栓前状态的指标，并且为预防SLE患者血栓相关性并发症的发生提供依据,从而提高患者生活质量。近年来人们认为抗β2-GPI抗体对APS的诊断更具有特异性，且在SLE患者抗β2-GPI抗体与血栓形成的严重程度密切相关。但是，经常发现体内抗β2-GPI抗体阳性的SLE患者中只有部分患者发生血栓/栓塞。诱导或者抑制APS进展的因素是多方面的，而且它们之间的相互作用是有个体差异性的。如何处理为抗β2-GPI抗体阳性的患者仍然是一个难题，特别是那些不符合APS临床诊断标准的患者。

6 结 语

β2-GPI作为抗磷脂抗体的主要靶抗原，抗β2-GPI抗体比狼疮抗凝物和抗心磷脂抗体在APS患者中更具有特异性，对APS血栓形成的发病机制具有重要意义。抗β2-GPI抗体是一组异构的抗体群，似乎只有其中的一小部分与临床表现相关。抗β2-GPI抗体阳性的SLE患者中只有部分患者发生APS综合征。因此，在临床工作中迫切需要找到能够预测SLE患者血栓前状态的指标。当然,要明确阐述不同亚群及亚型抗β2-GPI抗体在SLE血栓形成中的作用,及SLE中血栓形成的发病机制和病理生理过程，还有赖更多的临床和实验室研究。

[1] McNeil HP,Simpson RJ,Chesterman CN,etal.Anti-phospholipid antibodies are directed against acomplex antigen that includes a lipid-binding inhibitor of coagulation:beta 2-glycoprotein I(apolipoprotein H)[J].Proc Natl Acad Sci U S A，1990，87(11):4120-4124.

[2] Galli M,Comfurius P,Maassen C,etal.Anticardiolipin antibodies(ACA) are directed not to cardiolipin but to a plasma cofactor[J].Lancet，1990，335(8705):1544-1547.

[3] Buttari B,Profumo E,Mattei V,etal.Oxidized beta2-glycoprotein I induces human dendritic cell maturation and promotes a T helper type 1 response[J].Blood,2005，106(12):3880-3887.

[4] Morgan PE,Sturgess AD,Davies MJ.Increased levels of serum protein oxidation and correlation with disease activity in systemic lupus erythematosus[J].Arthritis Rheum,2005，52(7):2069-2079.

[5] Kristensen T,Schousboe I,Boel E,etal.Molecular cloning and mammalian expression of human beta2-glycoprotein I cDNA[J].FEBS Lett,1991，289(2):183-186.

[6] Schwartzenbacher R,Zeth K,Diederichs K,etal.Crystal structure of human beta2-glycoprotein I:implications for phospholipid binding and the antiphospholipid syndrome[J].EMBO J,1999，18(22):6228-6239.

[7] de Planque MR,Kruijtzer JA,Liskamp RM,etal.Different membrane anchoring positions of tryptophan and lysine in synthetic transmembrane alpha-helical peptides[J].J Biol Chem,1999，274(30):20839-20846.

[8] de Laat B,Derksen RH,van Lummel M,etal.Pathogenic anti-b2-glycoprotein I antibodies recognize domain I of beta2-glycoprotein I only after a conformational change[J].Blood,2006，107(5):1916-1924.

[9] Hammel M,Krie chbaum M,Gries A,etal.Solution structure of human and bovine beta(2)-glycoprotein I revealed by small-angle X-ray scattering[J].J Mol Biol,2002，321(1):85-97.

[10] Agar C,van Os GM,Morgelin M,etal.Beta2-Glycoprotein I can exist in two conformations:implications for our understanding of the antiphospholipid syndrome[J].Blood,2010，116(8):1336-1343.

[11] Pennings MT,van Lummel M,Derksen RHWM,etal.Interaction of beta2-glycoprotein I with members of the low density lipoprotein receptor family[J].J Thromb Haemost,2006，4(8):1680-1690.

[12] Reber G,Tincani A,Sanmarco M,etal.Variability of anti-beta2 glycoprotein I antibodies measurements by commercial assays[J].Thromb Haemost,2005，94(3):665-672.

[13] Yasuda S,Tsutsumi A,Chiba H,etal.Beta(2)-glycoprotein deficiency:prevalence,geneticbackground and effectson plasma lipoprotein metabolism and hemostasis[J].Atherosclerosis,2000,152(2):337-346.

[14] Hattori N,Kuwana M,Kaburaki J,etal.T cells that are autoreactive to beta2-glycoprotein I in patients with antiphospholipid syndrome and healthy individuals[J].Arthritis Rheum,2000，43(1):65-75.

[15] Sene D,Piette JC,Cacoub P.Antiphospholipid antibodies,anti-phospholipid syndrome and infections[J].Autoimmun Rev，2008，7(4):272-277.

[16] Rose NR.Autoimmunity,infection and adjuvants[J].Lupus,2010，19(4):354-358.

[17] Sheng Y,Sali A,Herzog H,etal.Site-directed mutagenesis of recombinant human beta2-glycoprotein I identifies a cluster of lysine residues that are critical for phospholipid binding and anti-cardiolipin antibody activity[J].J Immunol,1996，157(8):3744-3751.

[18] Arad A,Proulle V,Furie RA,etal.Beta2-glycoprotein-I autoantibodies from patients with antiphospholipid syndrome are sufficient to potentiate arterial thrombus formation in a mouse model[J].Blood,2011,117(12):3453-3459.

[19] Raschi E,Testoni C,Bosisio D,etal.Role of the MyD88 transduction signaling pathway in endothelial activation by antiphospholipid antibodies[J].Blood,2003,101(9):3495-3500.

[20] Satta N,Dunoyer-Geindre S,Reber G,etal.The role of TLR2 in the inflammatory activation of mouse fibroblasts by human antiphospholipid antibodies[J].Blood,2007,109(4):1507-1514.

[21] Sorice M,Longo A,Capozzi A,etal.Anti-beta2-glycoprotein I antibodies induce monocyte release of tumor necrosis factor alpha and tissue factor by signal transduction pathways involving lipid rafts[J].Arthritis Rheum,2007,56(8):2687-2697.

[22] Lutters BC,Derksen RHWM,Tekelenburg WL,etal.Dimers of beta2-glycoprotein I increase platelet deposition to collagen via interaction with phospholipids and the apolipoprotein E receptor 2′[J].Biol Chem,2003,278(36):33831-33838.

[23] Iverson GM,von Mühlen CA,Staub HL,etal.Patients with atherosclerotic syndrome,negative in anti-cardiolipin assays,make IgA autoantibodies that preferentially target domain 4 of beta2-GPI[J].Autoimmun,2006,27(4):266-271.

[24] Arvieux J,Renaudineau Y,Mane I,etal.Distinguishing features of anti-beta2 glycoprotein I antibodies between patients with leprosy and the antiphospholipid syndrome[J].Thromb Haemost,2002,87(4):599-605.

[25] Andreoli L,Nalli C,Motta M,etal.Anti-beta-glycoprotein I IgG antibodies from 1-year-old healthy children born to mothers with systemic autoimmune diseases preferentially target domain 4/5:might it be the reason for their ′innocent′ profile?[J].Ann Rheum Dis,2011,70(2):380-303.

[26] Bidot CJ,Jy W，Horstman LL,etal.Factor Ⅶ/Ⅶa：a new antigen in the antiphosph0lipid antibody syndrome[J].Br J Haematol，2003，120(4)：618-626.

[27] Mehrani T,Petri M.Association of IgA Anti-beta2 glycoprotein I with clinical and laboratory manifestations of systemic lupus erythematosus[J].J Rheumatol,2011,38(1):64-68.

[28] deLaat B,Derksen RH,Urbanus RT,etal.IgG antibobies that recognize epitope Gly40-Arg43 in domain 1 of beta 2-glycoprotein Ⅰcause LAC,and their presence correlates strongly with thrombosis[J].Blood,2005,105(4):1540-1545.

[29] Ioannou Y,Romay-Penabad Z,Pericleous C,etal.In vivo inhibition of antiphospholipid antibody-induced pathogenicity utilizing the antigenic target peptide domain I of beta2-glycoprotein I:proof of concept[J].J Thromb Haemost,2009,7(5):833-842.