自身抗體在類風濕關節炎個體化醫療中的應用進展

李曉軍，洪俐，陳慧（東部戰區總醫院基礎醫學實驗室，南京210002）

個體化醫療（personalized medicine，PM）是根據患者個體遺傳、環境和生活方式等方面的特異性，結合遺傳學、蛋白質組學和代謝組學水平上的生物信息學和生物標志物分析等手段，而制定個體化的精準預防、精準診斷和精準治療方案。PM是近年衛生健康領域發展迅速的學科之一，涵蓋遺傳學、臨床醫學、檢驗醫學、病理學、人類基因組學、藥物基因組學和環境因素等各個領域。PM已經不再是單純的疾病診斷與治療，也用于疾病風險的預測、疾病預防、預后判斷及治療藥物的選擇等診療全過程［1-2］。

類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種以慢性關節滑膜炎為主要病理改變的系統性自身免疫性風濕病，臨床特征表現為手和足小關節、多關節、對稱性滑膜炎改變，可導致關節內軟骨和骨的破壞及關節功能障礙。RA在全世界患病率為0.5%～1.0%，我國RA的平均患病率為0.28%［3］。目前一致認為，RA發病是一個漸進、隱匿的過程，經歷了高危期（易感期）—臨床前期—早期RA—確診RA的連續過程。RA的發生是在遺傳因素的基礎上，攜帶易感基因的個體在外界因素（如感染、吸煙等刺激）、個體因素（如肥胖、性激素、飲食等）的誘導作用下發病。蛋白質瓜氨酸化修飾和抗瓜氨酸化蛋白抗體（anti-citrullinated protein antibody，ACPA）的產生是RA發病的始動因素。RA患者血液中可出現多種自身抗體，其中類風濕因子（rheumatoid factor，RF）和ACPA已被納入2010年美國風濕病學會（ACR）／歐洲抗風濕病聯盟（EULAR）RA分類標準中。多項研究表明，自身抗體不僅在RA診斷，而且在疾病預測和預防、活動性和預后判斷、療效監測及藥物選擇等診療過程中發揮重要作用。本文將重點圍繞自身抗體在PM中的作用和臨床意義進行闡述。

1 RA相關自身抗體

1.1 RF RA的診斷指標之一。RA患者RF陽性率可達70%～80%。高效價的RF常伴有嚴重的活動性關節疾患及并發癥，預后較差。健康個體中，RF陽性率隨著年齡的增長而增加，85歲以上老年人中RF陽性率超過25%。最近研究表明，改變Fc糖基化、物理化學處理、抗原結合或物理吸附到疏水表面引起構象變化，可促進循環IgG上RF表位的暴露［4］。相比健康人RF，從RA患者中分離出的RF具有更高的親和力，包含更多的體細胞突變，表現更多的異質性V基因，并且更易發生同型轉換［5］。

1.2 ACPA 蛋白質瓜氨酸化是由肽酰基精氨酸脫亞胺酶（peptidyl arginine deiminase，PAD）介導的將蛋白質精氨酸轉化為瓜氨酸的酶促反應。原聚絲蛋白及其降解產物、角蛋白、纖維蛋白原、波形蛋白、纖連蛋白、α－烯醇化酶等均是公認的瓜氨酸化蛋白底物，被定義為“RA瓜氨酸組”［6］。ACPA識別的表位譜不僅限于“RA瓜氨酸組”，還包括其他翻譯后修飾（post-translational modification，PTM）肽，例如氨基甲酰化和乙酰化［7］。這種重疊反應性可以解釋ACPA的廣泛反應性及其異質性。此外，ACPA對瓜氨酸肽的多樣性和親和性會隨著時間的推移而發生變化。Kongpachith等發現，在克隆相關B細胞親和力成熟過程中積累的體細胞超突變改變了抗體結合部位，從而介導“表位擴散”和RA患者ACPA的多反應性［8］。與RF相比，ACPA具有更高的診斷特異性（88%～98%）。ACPA與RF、MHCⅡ類分子共同表位（shared epitope，SE）聯合檢測，對預測侵蝕性關節炎的發生有極高的判斷價值。視ACPA陽性與否，可將RA患者分為ACPA陽性組和陰性組，兩組在易感因素及藥物反應性上均有所不同［1］。

1.3 抗突變型瓜氨酸化波形蛋白抗體（anti-mutated citrullinated vimentin antibody，抗MCV） 抗MCV自身抗體的靶抗原是波形蛋白經由PAD催化形成瓜氨酸化波形蛋白。Meta分析表明，抗MCV的RA診斷準確性與ACPA相同，抗MCV敏感性（39%～78%）較ACPA更高，而特異性（74%～100%）相似，在診斷ACPA陰性患者上更具優勢［9］。

1.4 抗PAD抗體 PAD也可以作為自身抗原誘導RA患者產生抗PAD抗體。抗PAD4抗體出現在20%～45%的RA患者中，并與疾病嚴重程度相關。抗PAD4抗體在RA發病前平均4年即可檢測出［10］。抗PAD4抗體診斷RA的敏感性和特異性為18.1%和98.8%［10］。抗PAD3抗體出現在12%～18%的RA患者中，并常與抗PAD4抗體同時存在，后驗證發現這些自身抗體為抗PAD3／PAD4交叉反應抗體，與疾病嚴重程度和進行性關節損害相關，并可增加間質性肺疾病的危險性［11］。最近發現，抗PAD2出現在18.5%的RA患者中，并與關節損傷程度相關［12］。

1.5 抗氨基甲酰化蛋白（carbamylated proteins，CarP）抗體 氨基甲酰化是蛋白質非酶促反應，當異氰酸型氰酸鹽與賴氨酸的“-NH2基團”結合后，通過氨基甲酰化反應產生高瓜氨酸。抗CarP抗體存在于40%的RA患者中，比RF更早在血清中出現。已鑒定出的RA患者血清抗CarP抗體的部分靶點包括氨基甲酰化α-1抗胰蛋白酶、纖維蛋白原、波形蛋白、α－烯醇化酶等［13］。在近45%早期ACPA陽性的RA患者中發現有抗CarP抗體［5］，這可能是因為瓜氨酸和高瓜氨酸之間的相似性。抗CarP抗體在RA診斷中的敏感性為18%～46%，特異性超過90%。大約8%～16%的ACPA陰性患者的抗CarP抗體呈陽性［5］。

1.6 抗瓜氨酸化α－烯醇化酶多肽－1（citrullinated α-enolase peptide-1，CEP-1）抗體 CEP-1是一種將2－磷酸甘油酸水解成磷酸烯醇丙酮酸的糖酵解同工酶。抗CEP-1抗體是特異性ACPA中的一種，存在于42%的RA患者中，特異性為97%，與牙周病和RA活動性相關［9］。

1.7 抗藥物抗體（anti-drug antibodies，ADA） 隨著各種生物制劑類藥物（如抗體等）的廣泛應用，RA患者體內會產生針對藥物的抗體即ADA。ADA的出現會降低、中和血液藥物濃度，拮抗藥物作用，減弱臨床療效。研究結果表明，約30%接受adalimumab治療的RA患者，3年內可產生ADA；高達44%的infliximab治療患者體內測出ADA，ADA陽性患者對抗腫瘤壞死因子－α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）反應性明顯低于ADA陰性患者。etanercept免疫原性較弱，ADA的產生率僅0～7%［2］。早期檢測血清ADA水平有助于及時調整治療方案。當藥物效果下降或失效時，建議檢測ADA，從而對患者實施精準的個性化治療方案［2］。

2 自身抗體在預測RA發生中的作用

大部分RA患者在確診前均經歷一個無明顯臨床癥狀的過程，該過程患者血液中可特征性地出現自身抗體，包括RF、ACPA、抗MCV、抗PAD及抗CarP等［14-17］，這一過程稱為RA臨床前期（preclinical RA，pre-RA），pre-RA期可以為1年到10年，此期間關節滑膜僅發生輕微的炎性改變。自身抗體的提前出現，為醫生提供了早期發現和預防疾病的機會。見表1。

表1 自身抗體在RA臨床前期風險評估中的價值

芬蘭學者Aho等最早發現自身抗體預測作用，他們用7 217份血清庫血清進行RF檢測，8年后，在21例發展為RA的患者中，發現15例在發病前即檢測出RF［18］。ACPA特別是IgG類ACPAs可以在RA關節癥狀出現前1～14年的血清樣本中檢測到，并且比IgM類RF出現早10年［15-16］。對瑞典北部150 000份血清的回顧性檢測發現，83例發展為RA的患者中，有1／3患者于幾年前即可檢出抗CCP抗體［16］；Nielen等［15］用荷蘭Sanquin生物樣本庫血清進行檢測，發現IgM類RF或抗CCP抗體在RA患者發病前平均4.5年（年限范圍0.1～13.8年）即可出現，陰性預測值為75%，陽性預測值可達100%。丹麥的一個隊列研究發現，RF水平升高的健康個體患RA的概率增高達26倍，10年發生RA的絕對風險高達32%［19］。抗CarP也可在RA發病前十多年被檢測到，并且早于IgM類RF［20］。

在某些未定型關節炎和關節痛患者血清中測到RF、ACPA、抗MCV或抗CarP，有助于預測RA的發展。ACPA比其他抗體在預測早期未定型關節炎發展為RA中有更強的提示作用。對318例被診斷為未定型關節炎患者隨訪3年，發現有40%患者發展為RA，其中ACPA陽性者RA患病率為93%，而ACPA陰性者患病率僅為25%［21］。荷蘭團隊對374名關節痛患者進行抗環瓜氨酸肽－2（cyclic citrullinated peptide-2，CCP2）抗體或RF監測隨訪32個月，發現抗CCP2基線水平較高者有更好的RA預測價值，抗CCP2和RF雙陽性預測能力最高［22］。

多種自身抗體聯合檢測可以顯著提高RA的預測效果。ACPA和RF聯合檢測對預測RA發病的特異性可高達99%［5］。Shi等［23］在分析萊頓早期關節炎患者時發現，RF、ACPA和抗CarP 3種抗體均陽性幾乎只存在于RA，在其他形式的關節炎中未發現。Regueiro等發現，抗CarP與RA的關聯明顯弱于ACPA和RF，增加抗CarP并不能明顯提高ACPA和RF雙檢測對RA診斷的敏感性［24］。Verheul等的meta分析結果表明，抗CarP、ACPA和RF三聯檢測雖可提高特異性（98%～100%），但降低了敏感性（11%～39%）［25］。Regueiro等［26］研究顯示，3種抗體聯合檢測能夠有效預測RA的發病，陽性預測值為96.1%，優于目前可用的分類標準（陽性預測值為88.8%）。

3 自身抗體與藥物選擇

目前治療RA的藥物包括非甾體抗炎藥（NSAUDs）、糖皮質激素和改善病情的抗風濕藥（DMARDs）。DMARDs是治療RA的核心藥物，分為3類：傳統合成DMARDs（csDMARDs）、生物制劑DMARDs（bDMARDs）及靶向合成DMARDs（tsDMARDs）。不同RA患者對上述藥物反應性呈現不同效果，隨著各種生物制劑（抗體等的應用），預測患者對該類藥物的反應性顯得尤為重要。

Dekkers等的隨訪研究表明，在接受甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）單藥治療的患者中，ACPA或RF陽性與否均不影響RA的短期緩解或EULAR反應［27］。但對于血清學陽性的RA患者，高起始劑量的MTX比低劑量更有效［28］。Seegobin等發現，MTX、環孢素和潑尼松龍三聯療法僅在ACPA陽性的早期RA患者中能有效地降低疾病活動度［29］。

隨著大量bDMARDs如TNF-α抑制劑、IL-6（R）拮抗劑、B細胞消耗制劑rituximab及T細胞共刺激分子抑制劑（abatacept）等的應用，自身抗體在預測bDMARDs治療反應中的作用引起廣泛關注（見表2）。多項隨機對照研究表明，在治療起始，RF和ACPA陽性的RA患者對rituximab及abatacept有較好的反應性，特別是針對那些TNF-α抑制劑治療失敗的患者［30-31］。提示ACPA和RF基線水平可作為abatacept有效性和安全性的預測標志物。14項rituximab和6項tocilizumab（IL-6R抑制劑）治療的綜合數據顯示，治療起始時RF陽性患者對rituximab有良好的臨床反應［32］。Courvoisier等匯總了27 583名RA患者治療數據，發現血清陽性與rituximab和abatacept治療后的藥物滯留時間延長和疾病活動性降低相關；血清陽性與tocilizumab有效性之間存在輕微關聯，但與TNF抑制劑無關［33］。上述結果提示，在ACPA或RF陽性RA患者中，適合選擇rituximab和abatacept治療。

4 自身抗體與活動性及療效監測

自身抗體與藥物治療后活動性程度相關。研究表明，RA患者接受適當的DMARDs（infliximab、etanercept、adalimumab、rituximab和tocilizumab）治療后，隨著疾病活動性降低，可同時伴隨RF水平的逐漸降低。infliximab和adalimumab治療RA，隨著產生臨床有效反應，患者血清IgM類RF和ACPA水平有所下降，其中IgG4ACPA下降程度（48%）最高［34］。Cambridge等［35］首次證實，rituximab治療能顯著降低IgA類RF、IgG類RF和ACPA水平，并同時產生高效臨床反應性（見表2）。

5 自身抗體與預后判斷

大量臨床數據證實，RF和ACPA是快速發生關節損害的預測因子。RF，特別是高滴度的IgM類和IgA類RF，是公認的預測RA發生侵蝕性關節炎和關節外癥狀如系統性血管炎和心包炎的重要因素［19，30，36］。ACPA和IgM類RF基線水平能預測6～10年內會否發展為更嚴重的侵蝕性關節炎，是影像學改變獨立預測因子［37］；ACPA陽性者常伴隨持續炎癥活動，紅細胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）和28個關節疾病活動評分（28-joint disease activity score，DAS28）持續升高。99例早期RA患者，在前3年中出現ACPA陽性者，與Sharp評分（OR 3.2）、侵蝕分數（OR 5.3）和關節間隙狹窄分數（OR 2.8）密切相關［38］。ACPA比其他指標［RF、IgM類RF、C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、ESR、基質金屬蛋白酶3（matrix metalloprotease-3，MMP-3）］具有更高的預測關節損傷和侵蝕陽性預測值。在預測10年后關節損傷的4項指標中，ACPA的預測價值（OR 4.0）高于其他指標（女性、ESR、RF、IgM RF、CRP、MMP-3）［38］（見表2）。

表2 自身抗體在RA中的臨床應用特點

6 自身抗體與RA預防

基于自身抗體特別是ACPA在預測RA中的作用，目前已建立并完成多項臨床試驗，評估藥物干預在預防自身抗體陽性高危個體發生RA中的作用。其中已完成的項目包括PRAIRI（Prevention of clinically manifest RA by B cell directed therapy in the earliest phase of the disease），該研究將81例ACPA和RF陽性及CRP升高的個體隨機分為rituximab藥物組和安慰劑對照兩組，隨訪29個月后，兩組中發展為RA的比例分別為34%（藥物組）和40%（安慰劑組），藥物組中25%RA病例發病時間推遲了近12個月［39］。目前正在實施的臨床試驗包括：（1）美國StopRA（Strategy for the Prevention of Onset of Clinically-Apparent RA）試驗，對抗CCP陽性個體進行羥氯喹干預治療；（2）英國和荷蘭的APIPPRA（Arthritis Prevention in the Pre-Clinical Phase of RA with Abatacept）試驗，將有關節痛、ACPA或ACPA和RF雙陽性人員，進行abatacept干預治療；（3）其他研究還包括他汀類藥治療自身抗體陽性個體；MTX治療關節痛或亞臨床關節炎患者［39］。隨著上述臨床試驗數據不斷完善，將為RA預測標志物模型的建立、藥物安全性和有效性評估提供有益數據。

7 總結及展望

RA患者存在病理生理學復雜性和臨床表型異質性。個體化醫療貫穿RA診治的完整過程，在健康狀態個體、部分未定型關節炎和臨床前期RA患者中，進行有效識別和預測并采取早期藥物干預，可為預防或延遲RA發展提供有效警示作用；一旦診斷明確，選擇特異性敏感藥物實施精準給藥，從而達到安全有效的治療目的。RA患者從無癥狀的自身免疫反應期過渡到臨床活化期，貫穿了自身抗體多樣性及水平的改變。因此，自身抗體的出現及其特征分析，將成為預測RA發生發展并提供預防性治療措施的有力生物標志物，RF、ACPA、抗CarP、抗PAD等自身抗體在疾病預測和預防、預后判斷、活動性和療效監測及藥物選擇等方面均發揮重要作用。隨著體外診斷技術的發展，自身抗體檢測方法從定性手工操作逐步向定量儀器操作模式發展，也愈加多樣化。因此，隨著臨床對自身抗體檢測結果的認可度和依賴性逐步增高，推廣運用自身抗體自動化、定量及高通量檢測技術，建立完善自身抗體檢測標準化和一致化的質量要求將會成為未來的發展趨勢。