低糖基化IgA1與IgA腎病的研究進展*

潘　薇，張　慧 綜述，樊均明審校

(1.瀘州醫學院附屬醫院腎病內科；2.瀘州醫學院附屬中醫醫院腎病內科；3.瀘州醫學院附屬中醫醫院中西醫結合研究中心，四川瀘州646000)

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低糖基化IgA1與IgA腎病的研究進展*

潘薇1，張慧1綜述，樊均明2,3△審校

(1.瀘州醫學院附屬醫院腎病內科；2.瀘州醫學院附屬中醫醫院腎病內科；3.瀘州醫學院附屬中醫醫院中西醫結合研究中心，四川瀘州646000)

[關鍵詞]腎小球腎炎,IgA；異常糖基化；研究進展

IgA腎病(IgA nephropathy,IgAN)，是目前最常見的原發性腎小球腎炎，其臨床表現多樣，可為血尿、蛋白尿、腎病綜合征、腎功能損害等，特征性的病理改變主要是IgA或IgA為主的免疫復合物在腎小球系膜區沉積，同時伴系膜細胞增生、系膜基質增多。在過去20多年中，關于IgAN的研究越來越多，半乳糖缺失的IgA1在IgAN發病過程起到的作用已經得到公認，但其具體發病機制尚不清楚。本文就IgA1異常糖基化在IgAN中的發病機制進行綜述。

1IgA的分子結構與糖基化

人類IgA存在兩個亞群，IgA1和IgA2。IgA1分子具有獨特的鉸鏈區結構，此鉸鏈區具有多個絲氨酸、蘇氨酸殘基，是O型糖基化連接N-乙酰半乳糖胺(N-acetylgalactosamine,NAG)分子的位點，可以攜帶多達6個相對短而簡單的糖鏈，糖苷鍵連接到絲氨酸或蘇氨酸的氧原子上，為O連接聚糖。IgA1的O-半乳糖基化過程是一個特異性的糖基轉移酶作用下的連續過程。O鏈接聚糖以絲氨酸和(或)蘇氨酸連接N-乙酰半乳糖胺(NAG)的基本結構，通過核心β1,3半乳糖基轉移酶(C1GalT1)使得半乳糖(Gal)以β1,3鍵與GalNAc連接，構成Galβ1,3 GalNAc。同時C1GalT1翻譯過程中的穩定性是由特定的分子伴侶(Cosmc)控制。加入唾液酸(SA)則由ST6GALNAC2酶催化，使得唾液酸以α-2,6鍵與GalNAc鏈接，或以α-2,3鍵鍵與Gal連接，形成更長的糖鏈。IgA2在該鉸鏈區基因的缺失，故不含O-連接聚糖[1]。

2異常糖基化IgA1的產生

近年來，一些實驗已證實IgAN患者血清中IgA1分子的鉸鏈區O-聚糖存在半乳糖缺陷。在腎穿刺活檢中提示腎組織中存在多聚的糖基化異常的IgA1分子沉積[1]。其主要表現為IgA1分子鉸鏈區O-糖基化程度降低，O-糖鏈長度縮短。這種異常的IgA1(Gd-IgA1)與IgAN有著密切的關系。半乳糖缺失的IgA1升高的血清水平與預后不良的IgAN關聯[2]。且有研究表明，如果唾液酸先與半乳糖連接，則可阻止以后半乳糖繼續連接。因此，唾液酸酶的過早，或過度活躍也可造成IgA1的低糖基化。Stuchlova等[3]研究提示ST6GALNAC2可加重Gd-IgA1的N-乙酰半乳糖胺的唾液酸化。但IgA1的產生部位目前并不明確，既往認為異常糖基化的IgA1來源于骨髓，但目前更多人認為，可能是食物、病毒、細菌等刺激下，細胞因子的異常，導致黏膜感染的反應產生異常糖基化的IgA1。當然Gd-IgA1的產生也受到遺傳、B淋巴細胞的TOLL樣受體等多方面因素的影響[4-6]。

在IgAN中，凡是影響到糖基化的酶作用，即有可能影響IgA1糖基化。C1GalT1、Cosmc表達活性的下降可造成GalNAc未半乳糖基化。C1GalT1活性降低，ST6GalNAc2表達活性的增加，則在IgAN患者中檢測出來。影響酶表達的因素均可能導致IgA1糖基化異常。在IgAN患者，腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素6(IL-6)的血清水平升高，這些細胞因子是已經證實的影響免疫球蛋白的糖基化。Suzuki等[7]研究提示，IL-6不僅能限制Cosmc 和 C1GalT1的表達，而且能增加ST6GalNAc2的表達。感染與IgAN密切相關，可能是感染導致產生眾多細胞因子，而這些細胞因子同時在影響著糖基化。一組試驗使用人類血清IgA1細胞系Dakiki Th2型細胞因子的作用，并發現IL-4增加了分泌的IgA1的半乳糖缺失。通過限制制 Cosmc 和 C1GalT1的表達，對IgA1的糖基化起作用[8]。細胞因子不僅增加IgA1的分泌增加，同時也加重半乳糖缺失程度。

Zhao等[9]研究提示，IgAN體內支原體的感染率明顯高于健康對照組，持續感染者的腎功能損傷更重。但與既往及急性肺炎支原體感染無關。但目前還尚不能明確是IgAN患者易患此類疾病或是此類病原菌引起IgAN的發生。且Yang等[10]研究提示，體外培養B細胞系DAKIKI細胞，并用幽門螺旋桿菌毒素CagA刺激后，其分泌Gd-IgA1明顯增高。此外，某些藥物也可影響酶的表達，從而影響IgA1糖基化，作為治療的原因之一。Xie等[11]體外實驗證實霉酚酸酯可上調IgAN患者Cosmc表達，同時淋巴細胞分泌異常IgA1量的明顯減少。中藥黃芪作為治療腎臟疾病已歷史悠久，Ji等[12]研究提示中藥黃芪注射液在治療腎病的其中一個原因便是其可上調外周B淋巴細胞Cosmc的表達，同時逆轉IgA1異常的O型糖基化水平。不過，值得注意的是，并非IgAN的患者體內才有Gd-IgA1，健康人體內也存在[13]。在IgAN患者的一級親屬的血液中，這種異常糖基化的IgA1也增多，而這些人并未患IgAN[14-15]。但IgAN患者低糖基化的IgA1的量是明顯高于健康人。目前很多人即在探討將IgA1作為IgAN的一種無創性診斷測試方式。可見低糖基化IgA1在IgAN的發病機制中的重要地位。

3抗Gd-IgA1抗體的產生和免疫復合物的形成

研究發現患者體內循環中的IgA1的抗體多與抗IgA1抗體結合，形成免疫復合物，抗體大多是IgG抗體，但偶爾見到IgM抗體。抗體生成可能是細菌或病毒感染，也可為食品刺激產生，但多為呼吸道或腸道感染所致。可能的刺激感染包括Epstein-Barr病毒，呼吸道合胞病毒感染或感染的革蘭陽性球菌，且不限于此，還有更多刺激源尚不清楚。這種免疫刺激的發生機制可能是含有機體的圍護結構的N-乙酰半乳糖胺的表達，可以模擬Gd-IgA1的抗原決定簇。人們可以推測，這些抗體是針對細菌或病毒細胞表面的半乳糖胺含在共生或感染的微生物，然后糖復合物與低半乳糖的IgA1交叉反應。IgAN患者血清中的Gd-IgA1幾乎都與IgG或IgM的抗體相結合，IgA1結構的抗原決定簇是在鉸鏈區中的半乳糖缺失的-乙酰半乳糖胺殘基[16-17]。IgG自身抗體表現出在其重鏈可變區的互補決定區3(CDR3)的獨特特征，其CDR3第三的位置通常是的絲氨酸，是IgG抗體與半乳糖缺陷的IgA1結合的特征性部位[18]。如果將-乙酰半乳糖胺殘基切除，該抗體與IgA1結合將大大下降。

半乳糖缺乏IgA和這些抗體之間形成免疫復合物是導致腎臟損傷的一個重要步驟。研究提示對于抗低糖基化的IgA的IgG抗體與疾病的嚴重性相關。這些復合物可出現在沒有腎臟疾病的患者體內，包括健康人或沒有腎臟損害的過敏性紫癜患者內體。值得注意的是，抗異常糖基化的IgA1的抗體可以在健康人中出現，但這些抗體處于一個較低水平。這種復合物可存在于健康人或過敏性紫癜患者未發生腎炎的患者體內[17]。Chen等[19]體外實驗證實IgAN患者扁桃體單個核細胞的IL-4、γ干擾素(IFN-γ)分泌增加，同時FcαRI的表達同時也是增加的，而相對于健康者，相同刺激作用下，IgAN患者扁桃體單個核細胞分泌的炎癥因子明顯增加，提示體內可能存在一個免疫失調狀態。這種失調狀態可能為含IgA1免疫復合物的形成提供環境。

4免疫復合物的清除

正常情況下，循環中的的IgA主要通過肝臟清除，肝細胞可表達去唾液酸糖蛋白受體(ASGP-R)，該受體能識別并與NAG殘基或半乳糖結合進行快速的分解代謝，從而清除循環中的IgA1分子。故在正常情況下，IgA1的半衰期短。Gd-IgA1具有較長的半衰期是因為NAG殘基(唾液酸化或抗體結合)無法與ASGP-R結合[20]。Gd-IgA1具有自我聚集的能力，與血清其他IgA1 分子形成多聚體。且IgA的免疫復合物相對分子質量較大(>800×103)，很難通過肝細胞的小血管內皮窗孔其進入Disse間隙與ASGP-R結合，這也導致異常糖基化IgAl難以清除，從而使得循環中的Gd-IgA1異常增多。

5循環的免疫復合物沉積在系膜細胞

目前人們普遍認為含IgA1的循環免疫復合物的致病沉積物，或Gd-IgA1沉積于系膜區，隨后抗Gd-IgA1的免疫球蛋白結合，形成原位免疫復合物,Gd-IgA1免疫復合物大多沉積于腎臟[1]。相比于正常糖基化的IgA1，糖基化異常的多聚IgA1更易與人腎小球系膜細胞結合[8]。免疫復合物刺激系膜細胞產生一系列的病理生理反應，最終導致IgAN的發生。研究提示，免疫復合物易沉積于系膜區。但致病性免疫復合進入腎內的原因目前還未完全弄清楚，還可能涉及循環免疫復合物大小、量、局部血流動力學、生物活性等多方面的因素。研究提示相對于未形成免疫復合物的IgA1或健康人的免疫復合物，IgAN患者體內含Gd-IgA1的免疫復合物更易與腎小球系膜細胞結合。含Gd-IgA1的免疫復合物增樣與系膜相結合目前機制還不清楚，目前有研究指出系膜細胞存在Gd-IgA1的受體。IgA1的免疫復合物顯示了與細胞外基質成分纖連蛋白和腎小球膜Ⅳ型膠原具有高親和性，并優先結合并激活腎小球系膜細胞。系膜細胞上目前沒有公知的IgA1受體(CD89,polymeric Ig receptor,ASGP-R)或補體受體(CR 1-3))。Tissandié等[21]研究表達于增生的系膜細胞上的轉鐵蛋白受體能與多聚IgA1結合，此受體與糖基化異常的IgA1結合后，同時提高CD71的表達。正反饋使得系膜細胞上的CD71過度表達。同時抗CD71抗體可抑制細胞增殖、抑制細胞因子產生，但CD71的具體作用及在IgAN中所起的作用未明。此外CD89也是目前研究可能是系膜細胞上與IgA1結合的抗體。

免疫復合物的沉積導致腎臟損害。免疫復合物沉積導致腎小球的損傷已經在體外證實了，IgAN腎小球損傷的病理表現為腎小球系膜細胞的增殖和細胞外基質成分的增加[13]。系膜細胞活化機制尚未清楚。半乳糖缺失的IgA1免疫復合物誘導培養的人腎小球系膜細胞增殖，分泌細胞外基質成分，并釋放體液因子如TNF-α，轉化生長因子β1(TGF-β1)、IL-6，IL-8，單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)，巨噬細胞移動抑制因子(MIF)、血小板活化因子(PAF)等，這些因素反過來又加重系膜細胞增殖，系膜外基質擴張，加重足細胞損害和腎小球通透性[8,22-23]。

Zhu等[24]研究提示，在原發性IgAN中，尿中的TGF-β1與患者腎組織損害的病理分級呈顯著的正相關關系。Novak等[8]體外實驗證實相對分子質量大的含Gd-IgA1免疫復合物(>800×103)對系膜細胞有增值的作用。這種免疫復合物同時刺激，不僅提高培養的系膜細胞增殖，而且增加細胞因子和細胞外基質蛋白的表達，而一些相對分子質量小的免疫復合物甚至有抑制系膜增殖的作用免疫復合物的沉積激活補體系統，同時補體系統激活增強腎小球的炎癥級聯反應，加重腎小球損傷。Gd-IgA1免疫復合物可通過替代途徑或凝集素途徑激活補體[25]。在炎癥因子及免疫復合物的刺激下，人類系膜細胞證實合成及分泌C3，系膜細胞可合成及分泌C3，腎活檢樣品具有通常可檢測C3，C3在人系膜細胞的沉積引起炎癥反應，釋放C3a和C5a，使得細胞損傷，同時對于炎癥因子或免疫復合物的刺激[26]。目前也有研究提示IgA1與CD89相互作用，sCD89釋放入血，與IgA1結合形成IgA1-CD89復合物，該復合物與轉鐵蛋白受體(CD71/ TFR1)結合，增強TFR1的表達，TFR1和TGase2均被顯示結合sCD89，但也可以直接彼此交互，提供的IgA1積累和炎癥在腎臟的擴增步驟[27]。

6展望

正常血清IgA1分子被認為含有很少或無半乳糖缺失的O型糖鏈。相比之下，IgAN的患者血液循環中半乳糖缺乏O型聚糖的IgA1是增多的，半乳糖缺失的IgA1(GD-IgA1分子)，是一種遺傳的性狀。在IgAN的發病機制中的異常糖基化IgA1分子的作用引起關注。除了遺傳危險因素，環境因素也是在這個共同的發病中起一定作用顯。免疫復合物子集進入尿中，IgAN患者尿中可有低糖基化的IgA1免疫復合物，但在非IgAN得患者中則沒有。尿蛋白組學可能為IgAN提供無創性診斷。IgAN的發生發展機制仍需進一步探究，這可能會對疾病預防、診斷和治療提供一個新思路。

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doi:·綜述·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.04.041

*基金項目：國家自然科學基金面上資助項目(81170667)。

作者簡介:潘薇(1988-)，在讀碩士研究生，主要從事腎臟病學研究。△通訊作者，Tel：13808285633；E-mail:junmingfan@163.com。

[中圖分類號]R692.3

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-8348(2016)04-0548-04

(收稿日期：2015-07-08修回日期：2015-10-16)