IgG4相關性疾病(IgG4-RD)發病機制的研究進展

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(1復旦大學附屬中山醫院風濕免疫科 上海 200032; 2復旦大學風濕免疫過敏中心 上海 200032)

IgG4相關性疾病(IgG4-related disease,IgG4-RD)是以多發臟器腫大、血清IgG4升高為特點的一類自身免疫性疾病。IgG4-RD的組織病理特點為IgG4+漿細胞浸潤、席紋狀纖維化和閉塞性脈管炎,可累及腺體、眼眶、鼻竇、腹膜后、胰腺、膽管、肺、腎、淋巴結,甚至血管、腦垂體等。早在1995年Yoshida等[1]就提出了自身免疫性胰腺炎(autoimmune pancreatitis,AIP)的概念,隨后陸續報道了全身其他臟器發生的類似組織病理學表現,并有部分患者以淚腺和涎腺炎為表現而被認為是米庫利茲病,實則為IgG4相關的自身免疫性疾病。Kamisawa等[2]于2003年首次引入IgG4系統性疾病概念,并于2010年更名為IgG4-RD[3]。目前IgG4-RD的發病機制仍不明確,相關研究涉及固有免疫和適應性免疫,本文即從這兩個方面進行闡述。

固有免疫

模式識別受體 感染可能啟動了IgG4-RD發病,文獻報道IgG4-RD的患者同時合并感染幽門螺桿菌[4-5]、分枝桿菌[6]和革蘭氏陰性菌[7]。Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)和NOD樣受體(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor,NLR)是介導病原微生物免疫識別的重要受體,廣泛分布于免疫細胞表面。微生物抗原激活單核細胞表面的TLR和NLR后可通過B細胞激活因子(B cell activating factor,BAFF)信號通路促進IgG4的產生[8]。在IgG4相關的AIP患者中,TLR7在單核細胞表面的表達顯著高于其他胰腺疾病患者,而TLR8和TLR9的表達無明顯差異,提示TLR7是參與AIP發病的關鍵模式識別受體[9]。

在TLR介導的免疫反應中,嗜堿性粒細胞起到了重要作用。嗜堿性粒細胞被認為是一種Th2效應細胞或者抗原呈遞細胞(antigen-presenting cell,APC),可啟動Th2相關的免疫反應[10-11],經過微生物抗原激活產生BAFF及Th2細胞因子,從而促進免疫球蛋白產生[12-13]。體外研究證實,IgG4-RD患者的嗜堿性粒細胞表面TLR經配體激活后,細胞液中BAFF和IgG4水平遠遠高于健康對照。因患者的嗜堿性粒細胞表面TLR活化后可產生BAFF和IL-13,BAFF通路的激活進一步促進了B細胞在非T細胞依賴途徑下產生IgG4。同時,TLR2還能促進IL-10分泌,從而激活Th2介導的免疫反應[14]。

NLR在細胞內細菌的識別中起到重要作用,其中NOD2是NLRs家族成員之一。單核細胞表面NOD2激活后促進B細胞在非T細胞依賴途徑下產生IgG4,后者的產生同樣依賴于BAFF通路,而BAFF則是由NF-κb通路所激活的[15]。

補體 研究發現,超過半數的IgG4-RD患者存在補體C3和C4下降,提示補體系統激活可能參與了疾病的發生。然而,目前補體系統在IgG4-RD疾病發生中的作用尚存在爭議。有學者認為IgG4不能和C1q結合并形成免疫復合物并激活補體系統,而IgG1卻能通過經典途徑導致補體激活[16]。然而,Sugimoto等[17]證實IgG4通過和C1q結合參與了IgG4-RD患者體內免疫復合物的形成,在低補體血癥的狀態下,可能通過多種途徑促進了IgG4-RD患者補體系統的激活。有研究指出IgG4是通過抗鉸鏈區抗體(anti-hinge antibodies,AHA)和AHA結合的。因慢性炎癥狀態可促進彈性蛋白酶和組織蛋白酶G的激活,將IgG分解為Fab或F(ab’)2片段,AHA能和IgG4 F(ab’)2片段特異性結合形成免疫復合物,從而導致補體系統激活[18]。

肥大細胞 嗜堿性細胞在結締組織和黏膜上皮內時稱為肥大細胞。肥大細胞能分泌多種細胞因子,參與免疫調節,同時可表達大量IgE Fc受體,釋放過敏介質。Takeuchi等[19]發現,IgG4-RD患者唾液腺組織中肥大細胞表達明顯增多,由肥大細胞產生細胞因子Th2和Treg而參與發病。IgG4-RD患者常合并過敏性疾病,亦提示肥大細胞可能參與發病。病例報道顯示該病可在使用抗組胺藥物后緩解,抗組胺藥物可抑制肥大細胞釋放介質及產生IL-10等細胞因子[20],可能通過抑制肥大細胞的功能而改善疾病。

適應性免疫

T細胞及其細胞因子 外周血CD4+Th細胞分類顯示,IgG4-RD患者存在Th1/Th2不平衡和Th2細胞比例增加[21],且Th2細胞介導的免疫反應參與IgG4的大量產生[22]。同時,IgG4-RD組織中的Th2細胞及Th2細胞因子包括IL-4、IL-5、IL-13表達明顯增多[23-24],其中IL-4、IL-13可促進B細胞轉化為漿細胞并產生IgE和IgG4[25]。唾液腺組織免疫組化結果提示IgG4-RD患者IL-33表達明顯增加。IL-33可促進Th2細胞表面ST-2(IL-33受體)激活,誘導Th2細胞產生IL-4、IL-5和IL-13。研究證實,IL-33在IgG4-RD中主要由M2巨噬細胞分泌,從而促進了后續Th2細胞介導的免疫反應[26]。合并過敏性疾病是導致IgG4-RD患者Th2細胞比例明顯增加的原因[27]。與此結論相反,有研究發現IgG4-RD中以Th1細胞表達增加為主,同時伴有IFN-g水平升高[28-29]。

Treg細胞可通過與效應細胞相互作用或分泌IL-10和TGF-β來調節免疫耐受和免疫穩態。其中,IL-10能夠協同IL-4促進B細胞產生IgG4,并促進Ig的類別轉換,使IgE減少的同時IgG4增多。TGF-β具有促進纖維化的作用,從而導致IgG4-RD組織中的纖維化改變。后續研究也證實Treg細胞、IL-10和TGF-β在IgG4-RD胰腺和膽管組織中表達增多[30-31],可能參與了疾病的發生。

濾泡性輔助性T (Follicular helper T,Tfh)細胞是一種新型的Th細胞,參與Ig類別轉換和生發中心形成。Tfh細胞促進效應Th細胞的激活,在IL-21作用下能協同Tfh細胞促進異位生發中心形成。Tfh細胞包括Tfh1、Tfh2和Tfh17細胞[32]。Tfh2和Tfh17能夠促進Ig的類別轉換。Tfh2細胞在IgG4-RD患者外周血中比例明顯增加,且與漿母細胞、IgG4、IL-4水平及疾病活動度存在相關性[33],同時Tfh1細胞比例也增加,與疾病活動度相關,但與IgG4水平無相關性。體外實驗顯示,Tfh2細胞能促進B細胞轉化為漿母細胞[34]。提示Tfh細胞可能是導致IgG4-RD疾病發生的一類T細胞。

有文獻報道細胞毒CD4+T細胞在IgG4-RD患者外周血中比例明顯升高,在病變組織中大量浸潤,且組織中的數量與IgG4水平和累及的臟器數量成正比[35]。

除IL-4、IL-5、IL-10、IL-13和TGF-b之外,IL-21也參與IgG4-RD疾病的發生。IL-21是一種由CD4+T細胞和NK細胞分泌的細胞因子,促進B細胞活化、增殖和Ig類別轉換重組(class switch recombination,CSR),誘導B細胞產生自身抗體及免疫球蛋白。IL-21在CD40L、BAFF和IL-4的協同作用下促進B細胞分化為漿細胞。IL-21在B細胞受體存在或T、B細胞交互作用時可促進B細胞的激活和分化,缺乏以上刺激因素時IL-21反而能誘導B細胞凋亡,因此IL-21在臨床試驗中還用于治療B細胞淋巴瘤。在IgG4-RD患者的淚腺及唾液腺中,IL-21在mRNA和蛋白水平均表達增加,且表達水平與病理組織中IgG4漿細胞比例和生發中心數量成正比[36],IL-21能促進Tfh細胞激活和異位生發中心形成,故IL-21在IgG4-RD的發病中可能起到重要作用。

BAFF是TNF配體超家族的一員,骨髓中的單核、巨噬細胞和外周血中的T細胞、活化B細胞和肥大細胞等均可產生BAFF。IL-10、TGF-β可促進BAFF的產生,脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)也可促進BAFF的產生。BAFF能調節B細胞存活、B細胞成熟,促進B細胞轉化為漿細胞,并在IL-4的作用下誘導IgG4的類別轉換。BAFF的同源物APRIL(A proliferation-inducing ligand),對外周B細胞的穩態的維持也起重要的作用。和BAFF類似,APRIL在IL-4存在的情況下,能促進漿細胞轉換為產IgG4和IgE的漿細胞。在IgG4-RD患者血清中BAFF和APRIL水平較健康對照均明顯升高[37]。因此,BAFF和APRIL可能促進了IgG4-RD患者體內IgG4的產生。

漿母細胞 漿母細胞是未成熟的漿細胞前體,是介于激活的B細胞和漿細胞的中間狀態。健康人外周血的漿母細胞是極少的。然而,IgG4-RD患者體內的B細胞大量地活化并轉化為漿細胞。因此,活動和復發的IgG4-RD患者血液中均發現CD19lowCD38+CD20-CD27+循環漿母細胞數量明顯升高。漿母細胞的增多還與患者累及臟器數量有關。在利妥昔單抗治療后,漿母細胞數量明顯減少。研究顯示,即使活動期IgG4-RD患者血清IgG4水平正常,漿母細胞仍增多。以上均提示漿母細胞數量可作為疾病活動的預測標志,可用于疾病的診斷、監測和隨訪,該標志物甚至優于IgG4[38]。CD19+CD24-CD38hi漿母細胞和漿細胞在疾病活動期明顯增加,經糖皮質激素治療后減少[39]。除了和IgG4-RD存在相關性以外,漿母細胞的數量在RA、SLE和潰瘍性結腸炎中均發現有異常升高。

抗原遞呈細胞 APC在免疫應答中起重要作用。病原體激活APC表面的TLR和NLR,APC進行抗原遞呈,激活CD4+T細胞,促進其分化,并產生一系列T細胞因子,APC還能通過產生BAFF和APRIL來促進Ig類別轉換[40]。樹突細胞和單核-巨噬細胞是最常見的APC。M2巨噬細胞分泌IL-33,能促進Th2細胞因子的分泌。巨噬細胞還能產生TGF-β1和血小板源性生長因子,直接激活成纖維細胞,導致纖維化的發生。

漿細胞樣樹突狀細胞(plasmacytoid dendritic cell,pDC),又稱淋巴樣樹突細胞,也被證實和IgG4-RD的發病相關。IgG4相關AIP小鼠模型和患者的胰腺組織中均發現存在較多產IFN-α的pDC和中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extracellular trap,NET)。通過外周血pDC細胞培養提示,在NETs的作用下,患者的pDC細胞較對照組產生更多IFN-α和BAFF并能促進B細胞產生IgG4而非IgG1。因此推測pDC在IgG4相關AIP的發病中起到一定的作用[41]。NET是一種網狀結構,由染色體和顆粒蛋白組成,在炎癥部位大量產生,捕獲并殺死各種病原體,并能促進pDC的活化[42]。乳鐵蛋白(lactoferrin,LF)是存在于NET結構中的一種蛋白,其抗體能促進pDC產生IFN-α,而在AIP患者也發現血清中LF抗體顯著升高[22],再次提示了NET參與疾病的發生。

免疫球蛋白G4(IgG4) IgG4是IgG的4個亞型之一,正常人血液中IgG4僅占IgG的1%～7%,多數IgG4-RD患者的血清IgG4水平明顯升高。據文獻報道,AIP患者IgG4水平是對照組的10倍,90%AIP患者的IgG4水平明顯升高,而其他疾病如慢性硬化性膽管炎、胰腺癌、干燥綜合征和非IgG4相關的慢性胰腺炎極少升高。因此推測IgG4在IgG4-RD的發病中起重要作用。IgG4能夠封閉抗體、減輕過敏反應,還參與一些疾病(如尋常性天皰瘡、血小板減少性紫癜等)的發病。IgG4通過結合循環過敏物質,抑制IgE與其結合,從而減少肥大細胞的激活,同時還能抑制Th2細胞相關的免疫反應。除了以上作用,Fab臂交換[43-44]和類風濕因子樣作用[42]可能也是其致病的關鍵。IgG4和H鏈有一個不穩定的二硫化物連接,可導致半個分子脫落后與其他IgG4分子的一半進行重組,妨礙了IgG4與抗原的交聯反應,抑制了免疫復合物沉積和中性粒細胞產生IL-8,最終抑制固有免疫反應。研究發現,AIP患者血清中提取的IgG4能通過Fc-Fc相互作用和IgG的Fc段結合,提示具有類風濕因子樣作用,稱為新型RF(novel RF,NRF),能作為一種自身抗體和體內抗原進行反應,導致疾病的發生[45]。

結語病原體感染導致APC表面TLR和NLR的激活可能是導致IgG4-RD發生的啟動因素。APC表面的模式識別受體激活后,分泌BAFF、APRIL等細胞因子促進B細胞活化和IgG4產生,同時進行抗原呈遞,促進CD4+T細胞激活,分化為Th1、Th2、Treg和Tfh細胞,產生IL-4、IL-10、IL-13和IL-21等細胞因子,能促進B細胞活化、轉化為漿細胞,進一步產生IgG4并能促進Ig類別轉換。在B細胞轉化過程中產生了大量漿母細胞。其中,IgG4大量產生抑制了固有免疫反應并激活了補體系統,并可能作為一種自身抗體和體內抗原進行反應。IL-21促進了Tfh細胞產生和異位生發中心的形成。最終導致組織器官內IgG4+的漿細胞浸潤。而巨噬細胞和Treg細胞產生的TGF-β、血小板源性生長因子等進一步促進了纖維化的發生。目前臨床上發現的IgG4-RD表現不一。在血清學改變上,43%的患者血清IgG4水平仍處于正常水平[46]。同時,還有些患者對糖皮質激素和CD20單抗治療均不敏感。因此,需要進一步研究IgG4-RD的發病機制,以期使臨床診治獲益。