抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎发病机制的研究进展

范明华 邢广群

[摘要]抗中性粒细胞胞浆抗体（ANCA）相关血管炎（AAV）是以小血管炎症为特征的全身自身免疫性疾病。AAV发病机制复杂，包括ANCA、抗中性粒细胞胞浆抗体（NETs）和中性粒细胞作为损伤介质的致病作用、补体系统调节失调以及T细胞的作用等方面的研究已取得了新的进展。本文就AAV发病机制的研究现状和最新进展进行综述。

[关键词]抗中性粒细胞胞浆抗体;中性粒细胞胞外罗网;补体;T细胞

[中图分类号] R364.5          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2019）1（c）-0016-03

抗中性粒细胞胞浆抗体（anti-neutrophil cytoplasmic antibodies，ANCA）相关血管炎（ANCA-associated vasculitis，AAV）是一组以小血管壁的炎症和纤维素样坏死为特征的系统性自身免疫性疾病。据2012年美国Chapel Hill会议关于血管炎的命名分类法，将AAV分为肉芽肿性多血管炎（granulomatosis with polyangiitis，GPA）、显微镜下多血管炎（microscopic polyangiitis，MPA）和嗜酸性肉芽肿性多血管炎（eosinophilic GPA，EGPA）。AAV是一种反复发作、逐渐加重的自身免疫性疾病。国外有研究统计[1]，其年发病率约为20/100万人，而70%～80%的AAV患者会累及肾脏，其次为肺脏、消化道受累，病情进展迅速，预后凶险。AAV发病机制复杂，与遗传倾向、环境污染、药物、感染等因素密切相关。本文旨在探讨AAV发病机制的最新研究进展，为其治疗方案的扩展提供新视野。

1 ANCA的致病性

ANCA是存在于系统性血管炎患者中的一类针对多形核粒细胞胞质颗粒和单核细胞溶酶体成分的循环自身抗体。AAV患者的发病与ANCA的存在密切相关，90%的GPA、MPA、EGPA患者均存在针对的髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）或蛋白酶3（proteinase 3，PR3）的ANCA。临床案例和动物模型实验中均有明确证据支持ANCA在AAV中的致病性。然而，ANCA自身免疫反应的起源尚不明确。针对诱发致病性ANCA反应的自身抗原的性质和来源，人们提出了几种假说，包括接触外源性抗原、内源性自身抗原、自身抗原表达与凋亡细胞的辅助作用或呈递抗原的中性粒细胞胞外罗网等。

1.1外源性抗原

细菌与自身抗原之间的分子模仿被认为是诱发致病性ANCA的一种机制。Kain等[2]报道了AAV患者体内抗人溶酶体相关膜蛋白2（lysosome associated membrane protein 2，LAMP2）抗体的存在。ANCA识别的表位与细菌黏附分子FimH具有完全同源性。用FimH产生的抗大鼠和抗人LAMP2抗体免疫大鼠形成了寡免疫坏死性新月体型肾小球肾炎。这些观察提示携带FimH的细菌感染可能引发对LAMP2的交叉反应性自身免疫反应，并导致AAV。最近，Kim等[3]的研究显示，用与人PR3的同源性>30%的绿色糖单孢菌的重组丝氨酸蛋白酶免疫C57BL/6小鼠，所有小鼠均产生较高水平的PR3-ANCA，且其中40%的小鼠发展为肺肉芽肿。

1.2内源性自身抗原

致病型ANCA的另一个机制是由与自身抗原互补的多肽引起自身免疫反应。研究显示PR3-ANCA所致的AAV患者循环中不仅有抗PR3肽（即抗PR3）抗体，而且有抗PR3反义肽的抗体。抗PR3反义肽的特异性记忆T细胞在PR3-ANCA患者中也被检测到[4]。PR3正义肽和反义肽[互补PR3（complementary PR3，c-PR3）]分别由PR3基因的正义链和反义链编码。抗c-PR3的独特型抗体可诱导与原PR3反应的抗独特型抗体，用c-PR3免疫小鼠可引发抗PR3抗体的产生。内源性c-PR3肽或来自细菌的模仿c-PR3肽的外源肽可引发抗c-PR3的免疫应答。有趣的是，c-PR3与多种细菌肽具有同源性，这提高了微生物感染通过独特机制和互补的分子模仿引起ANCA自身免疫反应和AAV的可能性。这种对自身抗原反义或互补肽产生免疫应答的理论得到了研究的支持，即注射一种与自身抗原肾小球基底膜肽互补的肽可诱导致病的抗肾小球基底膜抗体[5]。

1.3中性粒细胞胞外罗网（neutrophil extracellular traps，NETs）

NETs是机体在应答细菌感染的过程中中性粒细胞释放的由核酸物质与MPO、PR3、抗菌肽LL-37、弹性蛋白酶等多种颗粒蛋白组成的细胞外网络[6]。当各种原因引起的NETs过度生成、结构异常及脱氧核糖核酸酶1（deoxyribonuclease1，DNase1）活性異常导致NETs清除障碍时，体内大量NETs的蓄积，可诱导ANCA形成相关，与AAV的发病密切相关。

NETs中MPO、PR3等多种颗粒蛋白可通过Toll样受体9（Toll like receptor-9，TLR-9）激活自身反应性B淋巴细胞。NETs中的内源性抗菌肽LL37（cathelicidin LL-37）可成为将自身DNA转化为浆细胞样树突状细胞（pDC）活化剂的关键分子，使pDC产生大量干扰素α、胱冬肽酶-1和炎性小体。通过NETs激活炎性小体可增加白介素（interleutin，IL）-1β、IL-18的释放和合成，这反过来又可以诱导NETs形成。此外，IL-8黏附于局部活化的内皮细胞并产生在其细胞表面上表达的PR3和MPO的NETs。同时，已有研究显示，ANCA相关性血管炎中的ANCA-IgG可诱导激发的中性粒细胞产生NETs[7]，提示ANCA可延续NETs产生的恶性循环。这些证据进一步证明了NETs在AAV发病机制中作为ANCA抗体形成来源的中枢致病作用。

1.4遺传因素

ANCA的特异性与不同的遗传背景相关。研究显示PR3-ANCA在GPA患者中最常见，而MPO-ANCA在MPA患者中的发生率更高，MPO-AAV在亚洲、大洋洲和南欧更常见，而PR3-AAV在北欧和北美占主导地位。全基因组关联分析显示AAV与人类白细胞抗原DP亚型（human leukocyte antigen-DP，HLA-DP）和PR3-AAV间的关联最强，人类白细胞抗原DQ亚型（human leukocyte antigen-DQ，HLA-DQ）和MPO-AAV间的关联较弱[8-9]。与GPA和MPA临床表型的遗传相关性比较，PR3和MPO的自身免疫性有更明显的遗传相关性。编码PR3的基因多态性与PR3-AAV相关。中性粒细胞表达的MPO和PR3的增加也受遗传因素影响。Ciavatta等[10]的研究显示，血管炎患者中与MPO和PR3基因沉寂相关的表观遗传修饰被破坏，可能导致中性粒细胞上ANCA抗原的过度表达，并为疾病的发生奠定基础。

2补体途径

大量临床观察和动物实验研究显示，补体系统的激活在AAV的发病中起着重要作用。有证据显示，AAV患者组织炎症部位存在补体沉积，如C3d和B因子，且与疾病的病理严重程度相关。活动期AAV患者血浆C3a、C5a、可溶性C5b-9和Bb水平高于缓解期患者，循环C3水平较低的患者在患者生存率和肾存活方面的预后较差，其中，补体激活产物C5a具有核心作用[11]。注射抗MPO抗体的小鼠的研究显示了补体C5、C5a和C5a受体（complement component 5a receptor，C5aR）以及替代途径的作用。在小鼠MPO-AAV抗体转移模型中，缺乏C5或用眼镜蛇毒预处理后缺乏补体的小鼠均未发生疾病，缺乏C4的小鼠没有受到保护，提示这是一种替代途径，而不是经典的途径。最近对具有人C5a受体小鼠的研究显示，缺乏C5aR的小鼠免受疾病的影响，敲入被人C5aR的拮抗剂处理后的人C5a受体小鼠显示疾病严重程度降低[12]，也有体外证据证明补体的作用。C5a可以使中性粒细胞对ANCA的刺激产生反应，这可能是由于其在C5aR上的作用[13]。C5a与C5a新型受体（C5L2）等其他受体的相互作用更为复杂，C5L2基因敲除导致MPO-AAV小鼠疾病更严重[14]。ANCA刺激的中性粒细胞和NETs都能激活补体系统的替代通路，从而形成正反馈回路[12，15]。

3 T细胞免疫

在AAV患者肾活检组织中，T细胞存在于肾小球内和肾小管间质中，这提示T细胞反应是致病性的。小鼠MPO-AAV转移模型中，CD4+ T细胞已被用于转移疾病，证明了T细胞在发病机制中的作用。Ruth等[16]在抗肾小球基底膜（glomerular basement membrane，GBM）球蛋白触发的MPO-AAV模型的实验研究显示，CD4+ T细胞损伤前即刻的耗竭可减轻肾小球损伤，这种疾病模型已被用来鉴别两种CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的致病表位。

激活后的CD4+ T细胞分化成不同的CDT+效应子集，具有以不同方式与效应器结合的典型细胞因子分泌模式。分泌干扰素γ（interferon γ，IFN-γ）的辅助性T细胞1（helper T cell 1，Th1）在某些形式的肾小球疾病中是重要的，并且已证明MPO特异性Th1细胞在细胞转移模型中介导AAV[17]。调节性T细胞（regulatory cells，Tregs）可抑制CD4+效应细胞的作用。许多证据显示，AAV患者中Tregs细胞的抑制功能受损[18]。在确定有抗MPO自身免疫性的小鼠中抗MPO特异性Tregs已被证明可调节肾小球肾炎[19]。

综上所述，AAV的发生是多重因素共同作用下的结果，中性粒细胞作为ANCA的靶细胞和效应细胞在AAV发病中起核心作用。ANCA、NETs以及T细胞的免疫调节异常是AAV发病机制的中心环节，决定疾病的严重程度及预后。ANCA作为自身抗体主动参与疾病的发生、发展，与致炎因子、中性粒细胞、内皮细胞及其他免疫细胞相互作用形成一个关系紧密而复杂的网络，与AAV的发生、发展密切相关。

[参考文献]

[1]Haris A，Dolgos S，Polner K.Therapy and prognosis of ANCA-associated vasculitis from the clinical nephrologist′s perspective[J].Int Urol Nephrol，2017，49（1）：91-102.

[2]Kain R，Exner M，Brandes R，et al.Molecular mimicry in pauci-immune focal necrotizing glomerulonephritis[J].Nature Med，2008，14（10）：1088-1096.

[3]Kim YC，Choi YS，Alam J，et al.Induction of proteinase 3-anti-neutrophil cytoplasmic autoantibodies by proteinase 3-homologous bacterial protease in mice[J].Immunologic Res，2016，64（2）：438-444.

[4]Yang J，Bautz DJ，Lionaki S，et al.ANCA patients have T cells responsive to complementary PR-3 antigen[J].Kidney Int，2008，74（9）：1159-1169.

[5]Reynolds J，Preston GA，Pressler BM，et al.Autoimmunity to the alpha 3 chain of type Ⅳ collagen in glomerulonephritis is triggered by autoantigen complementarity[J].J Autoimmun，2015，59：8-18.

[6]Soderberg D，Segelmark M.Neutrophil extracellular traps in ANCA-associated vasculitis[J].Frontiers Immunol，2016，7（21）：256-264.

[7]Nakazawa D，Shida H，Tomaru U，et al.Enhanced formation and disordered regulation of NETs in myeloperoxidase-ANCA-associated microscopic polyangiitis[J].J Am Soc Nephrol，2014，25（5）：990-997.

[8]Lyons PA，Rayner TF，Trivedi S，et al.Genetically distinct subsets within ANCA-associated vasculitis[J].New Engl J Med，2012，367（3）：214-223.

[9]Xie G，Roshandel D，Sherva R，et al.Association of granulomatosis with polyangiitis （Wegener′s） with HLA-DPB1 04 and SEMA6A gene variants：evidence from genome-wide analysis[J].Arthritis Rheum，2013，65：2457-2468.

[10]Ciavatta DJ，Yang J，Preston GA，et al.Epigenetic basis for aberrant upregulation of autoantigen genes in humans with ANCA vasculitis[J].J Clin Invest，2010，120（9）：3209-3219.

[11]Chen M，Jayne DRW，Zhao MH.Complement in ANCA-associated vasculitis：mechanisms and implications for management[J].Nature Rev Nephrol，2017，13（6）：359-367.

[12]Xiao H，Dairaghi DJ，Powers JP，et al.C5a receptor （CD88） blockade protects against MPO-ANCA GN[J].J Am Soc Nephrol，2014，25（2）：225-231.

[13]Schreiber A，Xiao H，Jennette JC，et al.C5a receptor mediates neutrophil activation and ANCA-induced glomerulonephritis[J].J Am Soc Nephrol，2009，20（2）：289-298.

[14]Hao J，Wang C，Yuan J，et al.A pro-inflammatory role of C5L2 in C5a-primed neutrophils for ANCA-induced activation[J].PLoS One，2013，8（6）：1-9.

[15]Wang H，Wang C，Zhao MH，et al.Neutrophil extracellular traps can activate alternative complement pathways[J].Clin Exp Immunol，2015，181（3）：518-527.

[16]Ruth AJ，Kitching AR，Kwan RY，et al.Anti-neutrophil cytoplasmic antibodies and effector CD4+ cells play nonredundant roles in anti-myeloperoxidase crescentic glomerulonephritis[J].J Am Soc Nephrol，2006，17（7）：1940-1949.

[17]Nogueira E，Hamour S，Sawant D，et al.Serum IL-17 and IL-23 levels and autoantigen-specific Th17 cells are elevated in patients with ANCA-associated vasculitis[J].Nephrol Dial Transplant，2010，25（7）：2209-2217.

[18]Ghali JR，Wang YM，Holdsworth SR，et al.Regulatory T cells in immune-mediated renal disease[J].Nephrology，2016，21（2）：86-96.

[19]Gan PY，Tan DS，Ooi JD，et al.Myeloperoxidase peptide-based nasal tolerance in experimental ANCA-associated GN[J].J Am Soc Nephrol，2016，27（2）：385-391.

（收稿日期：2018-10-29  本文編辑：祁海文）