IgG4在类风湿关节炎发病中的双面性①

兰巧芬　陈秋华　谢　彤　吴　平　刘华锋　潘庆军(广东医学院附属医院临床医学研究中心，湛江524001)



IgG4在类风湿关节炎发病中的双面性①

兰巧芬陈秋华谢彤吴平刘华锋潘庆军
(广东医学院附属医院临床医学研究中心，湛江524001)

①本文受国家自然科学基金(81471530)、广东省自然科学基金(S2013010011568)和湛江市科技攻关项目(2013B01086)资助。

类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一种常见的自身免疫性疾病，世界范围内发病率约0.3%～1%［1］。其特征以慢性关节炎症为主，易反复发作最终出现关节畸形甚至不同程度的残疾［2，3］，目前仍无较好的根治方法。既往发现RA与免疫异常、遗传背景、环境差异、细胞凋亡、病毒感染和酶代谢异常等因素相关，但其发病机制仍未完全解析［4-6］。

IgG主要由脾脏和淋巴结的浆细胞合成，是血清主要的抗体成分，约占血清总Ig的80%。IgG发挥重要免疫学效应，如调理作用、抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(ADCC)及抗感染作用等。人IgG根据其分子主链(γ链)抗原性差别及二硫键数目和位置的不同，可分为四个亚型，分别是IgG1(占总IgG 的60%～70%)，IgG2 (15%～20%)，IgG3 (5%～10%)，IgG4(4%～6%)，各种亚型都有各自特性和不同的功能［7］。已报道IgG4在IgG各亚型中可能是最不活跃的成分，与过敏性疾病相关［8］。日本学者Hamano［9］于2001年首先报道在自身免疫性胰腺炎的患者血清中检测出IgG4水平的显著上升，该报道里程碑式地开启了探索和研究IgG4相关疾病的新时期［10］。目前，IgG4相关疾病的诊断和治疗日趋规范［11］，但IgG4在自身免疫性疾病发病中的作用和机制仍不明确。本文基于文献报道，发现IgG4 在RA发病中的可能具有“双面性”，以期为RA的防治提供新的策略。

1　RA与IgG4　相关疾病

IgG4相关疾病是近年发现的一种可累及大部分器官及组织，如脑膜、眼外肌和眼球后间隙、涎腺、鼻咽、泪腺、甲状腺、乳腺、动脉、心包、肺、胰腺、胆管、唾液腺、肾脏、肝脏、淋巴结和前列腺等的系统性疾病［12］。主要以IgG4显著升高、受累组织存在大量IgG4阳性浆细胞浸润和不同程度纤维化为特征的慢性进行性疾病［13］。

已报道，RA患者炎症部位有IgG4阳性的浆细胞浸润和IgG4型抗体(包括IgG4型自身抗体)血清水平的增高，而且其水平高低与RA病情有一定的相关性，可作为疾病活动度的新指标［14，15］，提示IgG4可能参与了RA的发病。

2　IgG4　可封闭自身抗原在RA中起到“保护”作用

虽然RA发病机制尚未完全解析，但RA滑膜细胞及滑膜组织中浸润的单核/巨噬细胞、淋巴细胞等产生的炎症性细胞因子如IL-1、MMPS4、IL-6、IL-17、TNF-α、IL-18等参与RA的病理过程中已被广泛认知［16-22］。Gustavo Carbone等发现RA患者的初始和记忆CD4+T细胞可分泌IL-6，进而诱导IL-21生成，促进B细胞分化成浆细胞并产生IgG4型抗体，IgG4可再与环瓜氨酸肽(Cylic cirtrulline peptide，CCP)结合，进而形成免疫复合物［23］。

类风湿因子(Rheumatoid factor，RF)是RA患者血清中发现的一种以变性IgG为靶抗原的自身抗体，是针对IgG分子Fc片段上抗原决定簇的特异抗体，有IgM-RF(为主)、IgG-RF、IgA-RF等类型［24］。Mi-Hua Tao［25］等发现Fc片段的CH2区域可以决定不同亚型IgG的激活补体情况。RF抗自身IgG重链第2稳定区(CH2)上抗原决定簇的抗体，这一决定簇只有在IgG类抗体与相应抗原结合，形成免疫复合物(Immune complex，IC)时才暴露。因此，在体内出现大量(循环)免疫复合物的患者中，常伴有RF的产生。由于RF在关节中沉着，可引起类风湿关节炎，其他自身免疫病，如全身性红斑狼疮，也有RF参与。而且，现已证实IgG分子重链的CH2功能区富含有天冬酰胺交联形成的寡糖，该糖蛋白表位是与RF反应的抗原结合表位。Mi-Hua Tao等［25］还发现在CH2的COOH末端的糖基292到340的区域，IgG1和IgG4激活补体的能力不同，IgG4的甘氨酸残基的灵活性更大，可能改变C1q结合部位附近的构象，因此影响补体的激活。在各种免疫复合物形成时CH2暴露被RF识别而激活补体进而介导组织损伤。RF与变性不严重的IgG的Fc段起反应后，即形成IgM(RF) -IgG免疫复合物［26］。不断形成的IgM(RF) -IgG复合物，可激活补体系统，引发组织损伤［24］。

IgG4型抗体的特点有:①与抗原的结合力和IgG1、IgG2、IgG3相同;②不结合或极弱地结合补体C1q，不会激活经典补体途径介导的组织损伤;③与Fcγ受体的亲和力较低，不会活化效应细胞，如嗜碱性粒细胞和肥大细胞。这些特点使IgG4被认为是一种非致病性的抗体［27，28］，而且其结合自身抗原后可封闭自身抗原，抑制其他抗体(如IgG1、IgG2，IgG3等)形成的免疫复合物介导的组织损伤，起到“保护”作用。另有研究发现IgG4可以与IgG1、IgG2、IgG3的Fc段结合，值得注意的是，IgG4是通过它的Fc段而不是Fab与其他IgG亚型Fc段结合的，推测IgG4Fc-Fc这种结合作用可能有助于IgG4封闭IgG1、IgG3的Fc受体介导的各种效应(如IgG1-自身抗原形成的免疫复合物介导的组织损伤)，减缓炎症反应［29］。

综上，IgG4可竞争性的结合自身抗原形成免疫复合物但不能激活补体，进而抑制自身抗原和其他抗体亚型(如IgG1、IgG2、IgG3等)所形成的免疫复合物通过激活补体进而介导的组织损伤。以及通过IgG4Fc-Fc这种结合作用有助于IgG4封闭IgG1、IgG3的Fc受体介导的各种效应(如IgG1-自身抗原形成的免疫复合物介导的组织损伤)，减缓炎症反应，即起到“保护”作用。

3　RF因子结合IgG4　-自身抗原免疫复合物激活补体在RA中起到“致病”作用

RA患者血清中存在多种自身抗体［30］，抗环瓜氨酸肽抗体(anti-cylic cirtrulline peptide antibody，CCP)对RA的诊断具有特异性，类风湿因子(Rheumatoid factor，RF)是RA血清中出现的抗人变性免疫球蛋白的主要自身抗体，可分为IgM、IgA、IgG、 IgD、IgE五型(注:在临床内科学中描述为4型，没有IgD型;但在实验室诊断学中描述为5型)，其滴度的高低与疾病活动度相关［31-35］。在RA患者外周循环的RF型免疫复合物(RF-circulting immune complexes，RF-CIC)中IgG4和IgG1是主要成分［36，37］。同时，RA是一种慢性进行性炎症疾病，具有较长的病理过程，体内通常受到抗原(包括自身抗原)长期反复的免疫刺激［38］，进而诱导高水平的IgG4-RF型免疫复合物［39］。提示，尽管IgG4可结合自身抗原，形成的免疫复合物结合补体，不能激活补体介导损伤，但RF因子可再结合IgG4型免疫复合物，进而激活补体，介导组织损伤，在RA的慢性进行性炎症中起到“致病”作用。

免疫球蛋白分子(如IgG)肽链可被蛋白酶(如木瓜蛋白酶)水解为抗原结合片段(Fab)和可结晶片段(Fc)，IgG的Fc结构域不仅与补体和Fc受体相互作用的区域结合，且在RA中是RF自身抗体的识别的靶标［40，41］。Zack等使用一系列嵌合抗体的研究发现，Fc结构域的特异性反应定位在IgG4的恒定区，包括铰链、CH2和CH3［42］。Newkirk和Lemmo等发现，RF与IgG3和IgG4的特异性结合优于IgG1和IgG2［43］。另外，Persselin和Stevens等报道在RA患者总抗Fab自身抗体(Anti-Fab antibody，aFABA)中IgG4占显著比例(25%)。同时，RA患者血清IgG4-aFABA水平升高是由于血清中有更高水平的IgG4，而非广义的多克隆丙球蛋白病或自身抗体水平广义增加的结果，且一些aFABA在RA滑膜组织中沉积可能在RA的发病中起着重要作用［44］。因此，RA中RF因子可识别IgG4的Fc和Fab结构域，形成RF-IgG4-(自身抗原)免疫复合物进而激活补体，介导组织(如滑膜)损伤，推测IgG4水平的增加可能是RA发病的一个机制，即在RA的慢性进行性炎症中起到“致病”作用。

目前，抗瓜氨酸蛋白抗体(Anti-citrullinated protein autoantibodies，ACPA)是RA诊断的敏感性和特异性指标，包括抗CCP抗体、抗角蛋白微丝聚集蛋白抗体(Anti-profilaggrin antibody，AFA)、抗突变型瓜氨酸波形蛋白(Mutated citrullinated vimentin，MCV)抗体和抗角蛋白抗体(Anti-keratin antibody，AKA)等，其中以CCP抗体应用最广泛［45］。在类风湿滑膜液中亚氨化(瓜氨酸)形式的纤维蛋白是IgG 型ACPA的主要靶抗原，所以Chapuy-Regaud运用ELISA法分析RA特异性的瓜氨酸纤维蛋白自身抗体的IgG亚型时发现IgG4型抗人纤维蛋白原自身抗体(Anti-human fibrinogen autoantibodies，AhFibA)比IgG3型或IgG2型AhFibA有更高的滴度和频率［46］。另有报道RA患者中IgG1型抗CCP抗体是主要的IgG抗体同种型，第二个高频率出现的抗体是IgG4［47，48］。Whbos等还提出，在RA患者中长时间的抗原(包括自身抗原)刺激，可能会导致IgG1 和IgG4中的比率改变，进而导致IgG4占主导地位。同时，他们还发现在RA发病中IgG4是显著增加的，用TNF阻断剂治疗后IgG4型抗CCP抗体显著降低［49］。推测IgG4水平的增加可能是RA发病的一个机制，即在RA的慢性进行性炎症中起到“致病”作用。

综上，RA患者体内抗IgG4型RF因子可通过结合IgG4型免疫复合物，进而激活补体，介导组织损伤，在RA的慢性进行性炎症中起到“致病”作用。

图1　 IgG4在RA发病中的“两面性”假说Fig．1 　Hypothesis of‘double face’of IgG4 in rheumatoid arthritis

4　RA双特异性抗体与IgG4

双特异抗体(Bispecial antibody，BsAb)是指含有两个不同抗原结合位点的免疫球蛋白分子。近年来在肿瘤免疫治疗上取得了显著进展［50］。近年发现，RA患者也存双特异抗体。Sehuurman等发现一种可同时结合两种变应原的双特异抗体，经分离纯化发现为IgG4［51］。动物研究发现，雌性较雄性动物更易产生双特异抗体［31］，与RA在女性群体中发病率约为男性的3倍相符合［52，53］。对于IgG4型BsAb产生的可能机制，Schuurman等提出了一种“分泌后修饰”假说:认为某种特异性的双价IgG4抗体分子分泌到胞外后与另一种特异性的双价IgG4分子相遇，并在适当的条件下发生“半分子”(一条轻链加上一条重链)互换，最后生成了一种“杂合”的双特异性IgG4分子。“半分子”交换模型提出的理论基础在于，连接IgG4两条重链的二硫键非常不稳定，两个“半分子”容易发生解离［51］。而Theo Rispens等提出两种不同特异性的IgG4通过“半分子”的Fc-Fc的CH3部分交换形成双特异抗体的假说，双特异抗体可能参与诱发机体炎症反应［31］。已知，RA患者滑膜组织内常见白细胞浸润和激活、滑膜细胞增生以及细胞凋亡，导致内环境氧化还原状态的改变，推测血清内环境因素也可能是诱发双特异抗体产生的原因之一。另外，在RA患者血清中鉴定出一种能同时结合兔IgG和CCP的双特异自身抗体，并且这种双特异自身抗体与IgG4型RF和IgG4型抗CCP抗体均显著相关［38］。提示，双特异IgG4抗体可能参与RA患者发病。

综上，IgG4在RA发病中的可能具有“双面性”(图1)。基于IgG4在RA发病中的具有“双面性”，如靶向IgG4治疗RA，须监测IgG4型RF因子的水平，可能为RA的防治提供新策略。当自身抗原水平较高，RF水平较低时(也可根据疾病活动度变化情况，如发病早期)，给予外源性(体外培养PBMC获取或血液纯化获取)的抗自身抗原的IgG4型抗体对疾病治疗有益。

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［收稿2014-12-25修回2015-02-02］

(编辑张晓舟)

doi:10．3969/j．issn．1000-484X．2015．10．031

通讯作者及指导教师:谢彤(1967年－)，男，主任医师，主要从事风湿免疫性疾病防治研究，E-mail: xt1234@ 163.com。吴平(1962年－)，男，主任技师，主要从事风湿免疫性疾病发病机制研究，E-mail: wping62@ 126.com。潘庆军(1978年－)，男，副教授，主要从事风湿免疫性疾病基础和临床研究，E-mail: stilwapan@ gmail.com。

作者简介:兰巧芬(1991年－)，女，主要从事自身免疫性疾病发病机制研究。

文章编号1000-484X(2015) 10-1430-05

文献标志码A

中图分类号R392.11