108 中华风湿病学杂志2004年2月第8卷第2期Chin J Rheumatol, February 2004, Vol 8, No.2
类风湿关节炎抗原的研究进展
李茹 栗占国
类风湿关节炎( rheumatoid arthritis,RA)是一种抗原驱动及T细胞介导的全身性自身疫病。近年来,有关RA抗原的研究已取得不少进展。研究者采用不同方法相继发现了多种可能与RA发病相关的抗原,并通过试验证明,这些抗原在自身免疫反应的诱导、炎症的发生及发展等病理过程中发挥了重要作用。本文就主要的RA抗原的研究现状及其意义进行了讨论。
1 内源性抗原
1.1 关节来源的抗原
1.1.1 人软骨糖蛋白-39:人软骨糖蛋白(HCgp)-39也可称为YKL-40,该蛋白的氨基酸序列与哺乳动物壳多糖酶家族成员同源,但其本身无壳多糖酶活性。生理条件下可由软骨细胞,滑膜成纤维细胞、巨噬细胞及中性粒细胞产生,参与组织重建和细胞外基质的降解。研究显示,HCgp-39多肽可被RA患者的外周血单个核细胞(PBMC)识别,引起PBMC增生;并可诱导BALB/c鼠发生慢性侵袭性关节炎[1]。试验证实HCgp-39在RA患者的关节软骨及滑膜高表达,可能通过在关节局部释放,作为自身抗原诱导T细胞激活,并促进组织重建或基质降解,从而参与RA的免疫病理过程。
临床研究发展,RA患者血清中HCgp-39与白细胞介素(IL)-6、C反应蛋白(CRP)呈正相关。HCgp-39水平增高提示病情活动,关节病变程度较重[2]。因此,HCgp-39可能是RA临床评价的有用指标。目前,可溶性HLA-DRB1*0401与HCgp-39肽段融合形成的复合体治疗RA已取得初步疗效。
1.1.2 II型胶原:II型胶原(CII)可刺激RA患者T细胞的回忆反应引起增生,并可诱导CII抗体的产生。大量动物试验证实,CII可诱发胶原性关节炎(CIA),出现与RA类似的病理表现。现已知CII与某些细菌或病菌(如结核分支杆菌、EB病毒等)的蛋白均存在共同表位QK/RRAA,可能通过分子模拟或模糊识别致病。这些研究提示,CII是诱导RA发病的主要自身抗原之一。近年来的不少研究显示,CII 261-273位氨基酸序列是CII的主要抗原表位,可能在激活T细胞引起自身免疫反应中发挥了主要作用[3,4]。
1.1.3 聚合素:聚合素(aggrecan)是构成软骨基质的主要大分子蛋白多糖成分。RA患者聚合素降解加速,可能导致关节软骨的破坏。试验证实,聚合素可激活RA患者外周血T细胞诱导自身免疫反应。一般认为,聚合素诱导关节炎的主要T 细胞表位存在于该抗原的G1球状结构域。其中主要肽表位280-292位氨基酸除诱导T细胞扩增及干扰素(IFN)-γ分泌外,尚可诱导IgG2型抗体反应。早期RA患者滑液中存在聚合素降解产生的G1区肽段,提示聚合素可能参与RA自身免疫反应的诱导和维持[5]。
1.1.4 P68:Blass等从滑膜总蛋白成分分离出一种与RA相关的糖蛋白成分P68。测序分析显示,P68实际是一种分子伴娘蛋白,也称免疫球蛋白结合蛋白(BiP)。除滑膜外,它也存在于多种组织、细胞的内质网和(或)胞质中。在B细胞内质网中,Bip与免疫球蛋白(Ig)重链结合,辅助Ig肽链折叠及向胞外分泌。实验证实P68可刺激RA患者外周血及滑液T细胞增生。病理条件下,P68异常表达于细胞核内,N-乙酰葡糖胺修饰的碳水化合物基团可能是抗P68抗体针对的主要抗原表位。Blass等[6]认为,P68抗原的糖基化修饰结合非生理的抗原定位可能激发RA患者产生抗原特异性免疫反应,参与RA的病理过程。
P68抗体对RA诊断敏感性为64%,特异性为99%,可见于RF阴性RA患者。因此,P68抗体可能为RA的血清标志之一。此外,BiP可抵制CIA及大鼠佐剂性关节炎的发生和发展,对RA的免疫抑制治疗提供了思路。
1.1.5 其他:P205、软骨连接蛋白(LP)、CH65、骨桥蛋白(osteopontin)等均可能做为关节局部的自身抗原参与RA免疫病理过程。目前,对于这些抗原在RA发病机制中作用的研究较少,结论尚不一致。
1.2 非关节来源的抗原
1.2.1 钙蛋白酶抑素:钙蛋白酶抑素(calpastatin)广泛存在于各种细胞内,细胞激活时也可表达与细胞外,是钙蛋白酶(calpain)的天然抑制剂,可抑制钙蛋白酶对细胞外基质等多种底物的降解破坏作用。在RA患者,炎症刺激软骨及滑膜成纤维细胞产生钙蛋白酶增多。同时,由于针对钙蛋白酶抑素的自身反应性T 细胞或自身抗体存在,使其对钙蛋白酶的抑制作用减弱。过度活化的钙蛋白酶导致软骨基质降解,最终引起关节破坏。
钙蛋白酶抑素不同抗原结构域特异的自身抗体在RA患者中的阳性率为10%-45.5%,但因病例数尚少,其特异性有待进一步研究。其中,针对钙蛋白酶抑素C端27位氨基酸表位的抗体(ACAST-C27)可见于血清阴性的早期RA,可能对于RA的早期诊断有一定意义[7]。
1.2.2 葡萄糖6-磷酸异构酸:葡萄糖6-磷酸异构酶(GPI)可见于各种细胞胞质内,是糖酵解和糖异生过程的重要酶类,并可作为一种细胞因子或生长因子分泌于细胞外,诱导髓样干细胞向单核细胞以及B细胞向成熟抗体分泌细胞的分化。RA患者滑液及血浆存在高滴度GPI抗体及可溶性GPI分子。GPI-抗GPI抗体免疫复合物可在患者滑膜表面、滑膜动脉及毛细血管内皮细胞壁沉积,并通过Fc受体介导或替代途径补体激活诱发关节炎症。此外,GPI还可能通过与滑膜血管内皮细胞表面受体结合,介导炎细胞向关节局部的迁移[8]。这一假说可能提示了关节外抗原引起特异性关节病变的机制。
Schaller等报道,GPI抗体可见于64%RA患者,明显高于正常对照(3%)。但近来有试验显示,RA、SS及SLE患者血清GPI抗体阳性率无差别,因此,有人认为,GPI可能非RA特异性抗原成分。这一抗原在RA发病机制中的作用及临床意义还有待进一步的研究。
1.2.3 聚丝蛋白:聚丝蛋白(filaggrin)生理情况下以前聚丝蛋白(profilaggrin)形式贮存于上皮角质细胞透明颗粒中,在细胞分化的终末阶段去磷酸化,水解产生聚丝蛋白分子。RA患者血清中可检出抗聚丝蛋白抗体(AFA),抗核周因子(APF)及抗角蛋白抗体(AKA)也可识别聚丝蛋白或其前体衍生物[9]。
RA滑膜组织间质中脱亚氨基的纤维素α和β链与AFA存在交叉反应,并可能通过局部抗体产生免疫复合物形成导致关节炎症的进展。
现已证明,聚丝蛋白第306-324位氨基酸(SHQESTRCRSRGRSGRSGS)中精氨酸(R)残基的瓜氨酸化提供了RA患者AFA识别的主要表位,其中心位置的瓜氨酸残基在RA对聚丝蛋白的识别过程至关重要[10]。根据这一主要表位合成的环瓜氨酸短肽(CCP)的抗体检测已用于RA临床,敏感性及特异性较高,对RA早期诊断及病情预测十分有益。
1.3 其他
目前,已经证明,HLA-DR1/4片段存在QK/RRAA共同表位,可能通过HLA-DQ分子提呈给T细胞诱导自身免疫。其他抗原,如gp130、A2hnRNP、变性IgG、卵泡抑素相关蛋白(FRP)、Sa抗原等均可能与RA发生或病情活动有关。
2 外源性抗原
各种主要抗原的来源、致病机制及与临床的关系见表1,但目前尚无足够证据表明这些抗原是导致RA的活动因素。
表1 RA抗原的来源、致病机制及与临床的关系
抗原 |
主要来源 |
致病机制 |
与临床的关系 |
HCgp-39(YKL-40) |
软骨基质 |
炎性细胞释放增加,参与组织重建、基质降解 |
与RA活动度有关 |
Aggrecan |
同上 |
激活T细胞及抗体反应 |
不明确 |
CII |
同上 |
分子模拟、模糊识别 |
与RA活动及侵袭性有关 |
P205 |
滑膜细胞 |
与IgG重链恒定区RF结合部位同源,诱导RF产生,刺激T细胞扩增[14] |
不明确 |
Osteopontin |
骨、软骨、滑膜 |
促进细胞黏附、迁移、血管生成及软骨凋亡和骨重建 |
可能与疾病活动有关 |
P68 |
胞质、内质网 |
结合免疫球蛋白,促进吞噬,激活T细胞 |
抗体阳性率64%,特异性99%,可见于RF阴性RA |
Calpastatin |
胞质、胞核 |
对Calpain的抑制减弱,蛋白降解增加 |
针对不同结构域的抗体阳性率、特异性报道不一,可见于早期RA |
GPI |
胞质 |
关节表面免疫复合物沉积,补体激活,介导炎细胞迁移 |
抗体阳性率64% |
FRP |
胞核 |
FRP减少滑膜细胞基质金属蛋白酶及前列腺素E2的产生。FRP抗体阻断FRP活性促进关节病变进展。主要抗原表位LKFVEQNE序列可见于大肠杆菌、EBV等,通过分子模拟参与致病[15] |
与病情活动有关 |
A2hnRNP |
胞核 |
剪接体结构,分子模拟,决定基扩展 |
抗体阳性率33.6%,见于早期RA |
Gp130 |
IL-6靶向细胞表面 |
即IL-6受体β链,可溶性gp130抗体促进IL-6活性,受体点突变可能诱导自身免疫反应[16] |
与病情活动有关 |
HLA-DR4/1片段 |
APC表面 |
含QK/RRAA,分子模拟和模糊识别 |
RA易感基因,与骨质破坏、抗体滴度有关RA早期诊断指标 |
Filaggrin |
上皮角质细胞透明颗粒 |
脱亚氨基修饰后诱导T、B细胞免疫 |
RA早期诊断指标 |
变性IgG |
血清、滑液 |
免疫复合物沉积、激活补体 |
RF见于约80%RA患者、与疾病活动有关 |
Sa抗原 |
胎盘、脾、滑膜血管翳 |
Sa抗原的波形蛋白结构瓜氨酸化后通过Calpain途径诱导凋亡 |
早期RA诊断,与疾病严重程度有关 |
HSP60 |
细菌 |
高度保守,分子模拟 |
不明确 |
Gp110 |
EBV |
含QKRAA表位,分子模拟 |
不明确 |
VP-1/NS-1 |
细小病毒B19 |
激活T、B细胞 |
不明确 |
MAM |
结核杆菌 |
超抗原,多克隆T细胞激活 |
不明确 |
2.1 细菌及病毒:RA不是感染性关节炎,但感染可能做为诱因引起RA发病。目前已发现奇异变形杆菌、大肠杆菌、结核分支杆菌等可能与RA与关。除上述细菌外,细小病毒B19的衣壳蛋白VP-1高表达于活动性RA的滑膜[11],B19急性感染常可引起类似RA的多关节炎发生,部分患者可展成RA。因此认为,B19可能参与RA的发病机制。此外,逆转录病毒,如HVR-5、HERV-K等,可能通过上调原癌基因的表达,增加生长因子及基质降解酶的产生,参与RA关节破坏的进展。其他病毒,如EB病毒、巨细胞病毒等在RA滑膜中检出率较高。这些病毒对于RA有无原发致病性尚需研究。
2.2 超抗原:RA患者血清中存在某些TCR-Vβ基因表达的偏倚,如Howell等[12]证明,TCR-Vβ3、4、17表达增加,提示可能有超值抗原存在,并多克隆激活T细胞。目前已知,关节炎支原体丝裂原(MAM)可通过与人TCR-Vβ17片段结合而发挥超抗原作用,RA患者血清中MAM抗体水平明显增高,提示MAM及MAM样分子可能与RA病理机制有关[13]。
综上所述,RA的抗原研究结果可概括为如下几点:①可能有多种自身抗原参与RA致病。②不同患者的抗原或自身抗原可能不同。③某一种始动抗原诱导RA患者T细胞激活后,可能通过分子模拟识别机制引起针对自身抗原的自身免疫反应。即便始动抗原消失,针对序列相同或类似的自身抗原的免疫反应仍然持续,并引起RA的病变进展。进一步研究这些抗原在RA诱导阶段与HLA及TCR等分子的作用机制是RA研究中的关键,并可能由此对本病的诊断及免疫治疗产生重要影响。
参考文献(略)