IgA肾病免疫发病机制研究新进展

商 华

柳州市人民医院肾脏病内科，广西柳州 545006

IgA肾病（IgA nephropathy，IgAN）是由法国学者Berger最早于1968年描述的一种自身免疫性肾病，病理改变表现为肾小球系膜IgA1沉积、系膜细胞和系膜基质增生。现阶段国际上较为公认的发病理论基础是“四次打击”致病假说[1]：①循环中血清半乳糖缺陷型IgA1（galactose-deficient-IgA1，Gd-IgA1）水平明显升高;②Gd-IgA1被体内的IgG 抗体识别诱发自身抗体的产生;③抗原抗体复合物形成并广泛沉积于肾脏系膜细胞;④系膜细胞增生、肾小球炎症和损伤。由于 IgAN 具体的发病机制目前尚未阐明，因而成为近年国内外学术界研究的热点。本研究从IgA1的异常糖基化、黏膜淋巴组织、B细胞、T细胞以及补体系统在 IgAN 的发生发展过程中所扮演的角色进行阐述，目的是综述IgAN在分子免疫学发病机制晚近研究所取得成果。

1 IgA1的糖基化与异常糖基化

IgA从结构上可分为IgA1和IgA2两个亚型，二者的主要区别是IgA1分子铰链区含有19个氨基酸和6个潜在的O型糖基化位点；而IgA2分子仅有10个氨基酸，且没有O型糖基化位点，这种结构上的差异使IgA1对细菌蛋白酶敏感。从来源上IgA可以分为血清型和分泌型，以单体和聚合体形式存在，IgA1主要在骨髓中产生而释放入血，约85%的血清IgA是IgA1，且主要以单体IgA1形式存在[2]，而由胃肠道和呼吸道黏膜浆细胞分泌的IgA1主要为聚合体IgA1。IgA1的铰链区多肽链含有多个氨基酸，其中丝氨酸或苏氨酸残基为O型糖基化位点。

IgA1分子的正常糖基化过程如下：①由N-乙酰半乳糖胺（N-acetylgalactosamine，GalNAc）在尿嘧啶N-乙酰半乳糖胺转移酶-2的催化作用下将N-乙酰半乳糖胺转移至丝氨酸或苏氨酸形成O-聚糖结构；②在β1，3-半乳糖基转移酶（core1β1，3galactosyltransferase molecular， C1GalT1）的催化下，将半乳糖基由尿嘧啶二磷酸半乳糖转移至GalNAc；③在α2，6-唾液酸转移酶2的作用下将带负电荷的唾液酸转移至N-乙酰半乳糖胺从而形成IgA1分子的糖链。

半乳糖缺陷型IgA1是指IgA1分子O型糖基化位点修饰存在明显的半乳糖缺失。研究表明IgAN患者体内C1GalT1活性下降以及N-乙酰半乳糖胺唾液酸化的增强可能使IgA1分子半乳糖基化减少，因此C1GalT1活性下降及α2，6-唾液酸转移酶2的活性增强在异常糖基化的IgA1形成中可能具有重要作用[3]。异常糖基化IgA1的铰链区与细菌和病毒表面有一些相似性，因此这些病原体也可能诱导产生针对半乳糖缺陷型IgA1的抗聚糖抗体，这些抗体多数属于IgG，少部分为IgA[4]。

2 黏膜免疫与IgAN

2.1 肠道黏膜淋巴组织、BAFF与IgAN

最新数据表明，肠道相关淋巴组织在IgAN的发展中起主要作用[5]。全基因组关联研究显示，大多数与IgAN风险相关的基因座也与免疫介导的炎症性肠病、肠道屏障的维持以及对肠道病原体反应的调节有关[6]。实验模型已经证明，小鼠中会产生高水平的IgA并过度表达一种对IgA合成很关键的B细胞激活因子（B-cell activating factor，BAFF），这些转基因小鼠中BAFF的过表达与高水平的异常糖基化IgA1和其在肾小球系膜沉积有关[7]。由于发现该表型取决于共生菌群，从而得出这样的假设，即过量的B细胞存活信号干扰了微生物群的正常平衡并改变了全身免疫反应，最新的研究亦表明肠道菌群在IgAN发病中起重要作用[8]。过表达BAFF的小鼠发展了共生菌依赖型IgAN，这提示了遗传背景、B细胞活性和IgA的合成、肠道相关淋巴组织肠道免疫力和饮食在发病过程中的共同作用。有证据表明这种机制可能在人体中起作用，因为在一部分IgAN患者中检测到BAFF的水平升高[9]。

2.2 扁桃体黏膜组织与IgAN

扁桃体黏膜免疫组织在环境抗原（细菌或食物）反复不定期的刺激下产生免疫应答可导致黏膜感染从而诱导低糖基化IgA1的产生。最近已有研究证明，参与IgA分子O-聚糖糖基化的基因编码糖基转移酶在IgA肾病患者的扁桃体B淋巴细胞中被下调[10]。Liu等[11]试验发现IgAN患者的扁桃体单核细胞经脂多糖及溶血性链球菌刺激后可产生高水平的IgA 和IgA1，这些均提示局部的黏膜感染与IgAN的发病机制相关。临床常可观察到，IgAN有部分患者在黏膜感染后数小时至两天内出现明显肉眼血尿的改变，这种发作性肉眼血尿表现常常和上呼吸道感染密切相关。国内有研究表明，罹患IgAN的患儿经扁桃体切除术后其临床缓解率高于未行手术切除者；但扁桃体切除不是IgAN患儿出现肾脏终点事件的独立危险因素，扁桃体切除不能延缓IgAN患儿进入终末期肾病的时间[12]。

3 B淋巴细胞与IgAN

3.1 TLRs和APRIL

B淋巴细胞的参与在IgAN发病早期是不可或缺的。在IgAN进展过程中起着重要作用的B细胞黏膜反应中除了Toll样受体（toll-like receptors，TLRs）外，还涉及诱导增值配体（a proliferationinducing ligand，APRIL）[13]。B细 胞 可 表 达 多 种TLRs，并且与黏膜相关淋巴组织相关。通过含有CpG-寡脱氧核苷酸的细菌DNA基序的TLR-9配体刺激黏膜固有层B细胞已被证明可诱导B细胞多克隆激活、类别转换和免疫球蛋白的产生，这暗示黏膜B细胞可以识别病原体相关的分子模式并以独立于T细胞的方式分泌IgA[10]。当黏膜表面的病原体诱导TLR-9表达时APRIL的合成增强。研究表明IgAN患者的B淋巴细胞中APRIL及其受体的表达升高，从而促进Gd-IgA1的高分泌[14]。

3.2 IgA正常糖基化的酶学异常表达

IgAN患者体内3-半乳糖基转移酶分子伴侣（core1β1，3 galactosyltransferase molecular chaperone，Cosmc）在B细胞中表达减少[15]，可能导致C1GalT1活性减低。有试验证明IgAN患者外周血B淋巴细胞Cosmc mRNA的表达相对于非IgAN患者水平明显降低，而与对照组C1GalT1的基因表达无统计学差异。虽然IgAN患者C1galT1的基因表达水平是正常的，但是由于缺乏Cosmc的辅助作用，C1GalT1不能形成活性复合物发挥其糖基化作用从而导致IgA1分子半乳糖基化异常，且Cosmc表达越低，IgA分子糖基化异常越严重，这说明了Cosmc的表达是C1GalT1活性的关键因素[16]。Sun等[17]证实了Cosmc在B细胞中表达减少与其基因启动子的甲基化水平减低有关。亦有研究表明α2，6-唾液酸转移酶-2在IgAN患者B淋巴细胞中的表达增加，继而导致对N-乙酰半乳糖胺提前进行唾液酸化，阻止了半乳糖的添加[18]。

4 T淋巴细胞与IgAN

4.1 Th1/Th2失衡与IgAN

在与没有肾脏疾病的慢性扁桃体炎患者相比，罹患扁桃体炎的IgAN患者的扁桃体淋巴细胞中Th1/Th2比率更低[19]，遗传研究亦证实IgAN中存在Th1/Th2失衡。在T细胞亚群中观察到的变化可能与IgAN患者的不同遗传和表观遗传组成有关。Th1细胞主要通过产生干扰素γ（interferon，IFN-γ）来增强细胞的细胞毒性并激活巨噬细胞。基于家族系谱的研究表明，IFN-γ多态性与IgAN发生的高易感性之间存在相关联。另外，IgAN患者外周血单核细胞中的Th2、Th17极化与microRNA miR-155缺乏有关[20]。microRNA miR-155是通过抑制IL-4启动子反式激活因子c-Maf和GATA3（Th2细胞的关键转录因子）从而在生理上抑制Th2的分化[21]。

4.2 Th22细胞与IgAN

事实证明，异常糖基化的IgA1刺激肾小球系膜细胞产生Th22细胞的趋化因子CCL20，CCL22和CCL27[22]，在IgAN患者肾脏中证实了这些趋化因子的表达较高，伴有扁桃体炎的患者的升高甚至更为明显[23]。一项晚近研究表明，IgAN患者相对于非IgA系膜增生肾炎及对照组研究对象而言，Th22细胞数量和血浆L-22水平显著升高[24]。

4.3 Treg细胞与IgAN

Treg细胞的特征是高表达转录因子FoxP3而抵消机体的过度免疫反应，保护人体免受自身免疫反应。Treg细胞通过分泌细胞因子IL-10和膜结合蛋白CTLA-4而对免疫系统中几乎所有细胞发挥抑制作用，研究表明数量上的不足可导致Treg免疫抑制功能的下降[25]。有报道称[26]IgAN患者外周血单核细胞中miR-133a和miR-133b的过表达通过与FoxP3的结合限制了FoxP3的翻译，从而抑制了Treg细胞的分化。另外，IL-10启动子的多态性与IL-10产生减少有关，继而导致了Treg细胞的免疫抑制功能缺陷。

5 补体系统与IgAN

近年来许多研究表明，系膜区沉积的IgA可能通过活化补体来激活系膜细胞导致肾小球损伤，且90%IgAN患者发现肾小球系膜区存在补体C3的沉积。在IgAN患者肾活检组织发现的补体替代途径的成分有C3、备解素、H因子（FH）、替代途径调节剂等，而最近研究得比较确切的是替代途径调节剂H因子相关蛋白（factor H related protein，FHR）。

5.1 FHR与IgAN

一项全基因组关联研究发现在1号染色体长臂3区2带（1q32）基因座FHR蛋白与IgAN发病机制存在明显相关性。在FHR位点存在一个常见的缺失（涉及相关基因FHR1和FHR3），该缺失对IgA肾病的发病具有保护效应[27]。通过与相同的配体（例如C3b和糖胺聚糖）相互作用，FHR家族的成员可以调节细胞表面上的FH调节功能。尽管所有FHR都与FH的配体识别位点保持同源性，但它们缺乏FH的调控区[28]，FHR通过与配体竞争来调节FH功能，并放任其对细胞表面补体激活的管制（FH是补体C3激活主要的负性调节因子，抑制表面的补体活化）。FHR1或FHR3可与FH竞争结合补体途径的关键激活剂C3b，因此FHR1或FHR3的缺失可能增强FH对补体激活的抑制作用。FHR的突变可导致补体的替代途径不受控制地激活从而引发IgAN的各种肾脏组织损伤。有研究发现IgAN患者血浆FHR1明显高于非IgAN对照组[29]，且FHR1水平与eGFR呈负相关，升高的FHR1/FH比值也与IgAN更严重的临床表现相关。在IgAN中循环或肾小球系膜细胞原位沉积的Gd-IgA1免疫复合物使FH竞争变得至关重要，并且肾功能下降后FHR1/FH比例失衡可能加剧替代途径失调，导致进行性肾功能损害。肾小球系膜C3沉积有助于持续的FHR1/FH竞争，因为活化的片段iC3b和C3d相对FH而言是FHR1更好的配体[30]。值得注意的是，研究亦发现在IgAN患者中这种FHR1/FH比例失衡独立于FHR基因位点缺失而存在。

5.2 MBL与IgAN

补体凝集素途径的激活是通过模式识别分子与病原菌相关的分子模式结合而实现的，这些模式识别分子包括甘露聚糖结合凝集素（mannosebinding lectin，MBL）、纤维蛋白和集合蛋白。结合生成的复合物能够可变地激活MBL相关的丝氨酸蛋 白 酶（MBL-associated serine proteases，MASP），该蛋白酶由MASP-1，MASP-2和MASP-3组成。MASP激活导致C3转化酶形成、C4b、C2b和C3激活，有证据表明血清中MASP-2、MASP-3浓度变化与IgAN的进展密切相关[31]。IgAN患者体内凝集素途径激活的免疫组织学证据是在C1q缺失的情况下证实C4d的存在。IgAN的特点往往是在呼吸道或胃肠道炎症之后出现疾病发作，而IgA和凝集素途径都是这些部位先天性免疫反应的重要中介。体外试验亦表明，从混合正常人血清中纯化的IgA能与MBL-MASP复合物结合。MBL-MASP的存在导致在没有经典途径激活的情况下补体C3和C4在固定的IgA上沉积，这说明MBL可以结合聚合体IgA并激活补体凝集素途径[32]。

本研究从分子免疫学角度对近年来IgAN发病机制的晚近研究进行了综述，然而这些研究提示现阶段仍然有许多问题有待进一步解决：①IgAN发病存在地域性和家族性倾向，全基因组关联研究发现了部分IgAN易感基因，但同样是易感人群血清中都存在Gd-IgA1，为什么只有部分人血清中Gd-IgA1异常升高而发病？除了C1GalT1和α2，6-唾液酸转移酶2活性是否还存在其他因素决定IgAN患者IgA1分子的糖化缺陷水平？②为什么Gd-IgA1抗体复合物能够沉积且定向沉积于肾小球系膜细胞？③Gd-IgA1抗体复合物形成后是如何进一步激活炎症反应导致进一步的组织病理学损害的？虽然这过程中有B淋巴细胞、T淋巴细胞以及补体激活的参与，但是在这一系列的“瀑布反应”过程中始动环节在哪里？相信在不久的将来这些难题势必会被人类逐一攻克，这也必然对临床医师在IgAN的管理和治疗策略上产生深远的影响。