盧華, 曹靈
西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎病內(nèi)科(四川瀘州 646000)
膜性腎病(membranous nephropathy,MN)又稱膜性腎小球腎炎(membranous glomerulonephritis),是導(dǎo)致成人腎病綜合征的常見病因之一。臨床上以大量蛋白尿和腎功能逐漸下降為主要表現(xiàn)。MN可分為原發(fā)性膜性腎病(IMN)和繼發(fā)性膜性腎病(SMN),在我國以IMN為主,約占MN的2/3。目前IMN發(fā)病機(jī)制尚不清楚,可能與免疫反應(yīng)、遺傳、環(huán)境等因素相關(guān),因此本文就近年國內(nèi)外對MN發(fā)病機(jī)制研究作一綜述。
1.1 M-型磷脂酶A2受體(Phospholipase A2 receptors,PLA2R) 2009年,Beck等[1]發(fā)現(xiàn)PLA2R是IMN的特異性靶抗原,可分為PLA2R相關(guān)性INM和非PLA2R相關(guān)性IMN。由于檢測方法不統(tǒng)一,IMN患者血清抗PLA2R抗體陽性率亦不盡相同,但我國和亞洲國家韓國及西方國家的報道相近,總體陽性率約為70%,而日本的陽性率相對較低,約50%[2],造成上述差異的原因考慮與種族和地域差異相關(guān)。因兒童IMN發(fā)病率極低,故目前鮮有抗PLA2R抗體與兒童IMN相關(guān)性研究, 最近Kumar等[3]報道,兒童抗PLA2R抗體陽性率約為60%。
PLA2R是一種分子質(zhì)量為185 kD的跨膜蛋白,屬于甘露糖受體家族成員,其在肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞及足細(xì)胞中高度表達(dá),但抗PLA2R自身抗體僅誘導(dǎo)蛋白尿和腎病綜合征,并不導(dǎo)致明顯的肺部或其他器官功能障礙,其原因可能與PLA2R在腎臟足細(xì)胞表面的構(gòu)象及其自身抗體的特性相關(guān)。PLA2R由N末端的半胱氨酸富集區(qū)(CysR)、Ⅱ型纖連蛋白結(jié)構(gòu)域(FnⅡ)、8個C型串聯(lián)重復(fù)的凝集素結(jié)構(gòu)域(CTLD)、1個跨膜結(jié)構(gòu)域(TMD)和1個短的C末端細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)域(CD)組成,其主要的免疫顯性抗原表位位于N 端的CysR-FnⅡ-CTLD區(qū)域。PLA2R自身抗體只能識別PLA2R的非還原形式,PLA2R可能在細(xì)胞表面上具有伸展和彎曲的兩種不同構(gòu)象,而自身抗體只結(jié)合其中一種構(gòu)象。在肺等其他器官中,PLA2R采用彎曲構(gòu)象,排除了表位區(qū)域被自身抗體識別,而在腎臟中PLA2R細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域與活化的α3β1整合素關(guān)聯(lián)可能誘導(dǎo)受體采用高度暴露N末端顯性表位的伸展構(gòu)象,進(jìn)而PLA2R自身抗體與之結(jié)合,形成抗原抗體復(fù)合物,參與IMN的發(fā)病機(jī)制[2,4]。
1.2 1型血小板反應(yīng)蛋白7A 域(thrombospondin type-1 domain-containing 7A,THSD7A) 雖然約有70%的IMN患者的血清中可以檢測到抗PLA2R抗體,但仍有30%左右的IMN患者可能存在其他的靶抗原。2014年,隨著Tomas等[5]對IMN患者靶抗原的深入研究,在抗PLA2R1抗體陰性的IMN患者血清中檢測出了一種分子質(zhì)量大小為250 kD的腎小球蛋白,而在其他受試者(抗PLA2R抗體陽性、其他腎小球疾病、健康對照組)的血清中未檢測到,最終通過質(zhì)譜分析等方法證實(shí)了這一新的抗原為THSD7A,并被視為第二靶抗原,THSD7A及PLA2R相關(guān)性IMN約占總IMN的85%,在西方國家,IMN患者血清抗THSD7A抗體陽性率約為2.5%~5.0%,而在日本可高達(dá)9.1%,其原因與遺傳背景、環(huán)境,及患者血清收集時間等差異相關(guān)[6];約60%的THSD7A相關(guān)性MN病例好發(fā)于育齡期婦女,相比PLA2R相關(guān)性MN,女性患者所占比例更大[7-8]。
THSD7A是一種表達(dá)于足細(xì)胞足突的跨膜蛋白,其分子結(jié)構(gòu)是由1個大的胞外區(qū)(11個血小板反應(yīng)蛋白-1型域,TSDs)、1個精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸形成的復(fù)合體(RGD)、1個跨膜域、1個短的C末端胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成,其主要抗原表位目前仍不清楚[4]。在人類足細(xì)胞上表達(dá)的內(nèi)源性抗原THSD7A的分子序列90%以上與小鼠足細(xì)胞表達(dá)的同源,Tomas等[9]通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)人抗THSD7A抗體,可通過體內(nèi)和體外實(shí)驗與小鼠足細(xì)胞THSD7A抗原結(jié)合,形成腎小球上皮下免疫復(fù)合物,且表達(dá)THSD7A的腎小球上皮細(xì)胞經(jīng)歷了明顯的細(xì)胞骨架重排;抗THSD7A抗體與足細(xì)胞膜結(jié)合亦可使其細(xì)胞形態(tài)和局部粘連性發(fā)生改變,最終研究結(jié)果表明,抗THSD7A抗體可直接影響足細(xì)胞的完整性,導(dǎo)致足細(xì)胞損傷,從而誘導(dǎo)蛋白尿和MN的發(fā)生。
有趣的是,近期美國學(xué)者報道,在258例排除了狼瘡性腎炎的MN患者血清中,使用免疫組化方法檢測出2例(1%)抗THSD7A抗體和抗PLA2R抗體雙重陽性病例,與既往認(rèn)為THSD7A相關(guān)的IMN與PLA2R相關(guān)的IMN是兩種獨(dú)立的分子機(jī)制的觀點(diǎn)矛盾,其可能涉及遺傳學(xué)機(jī)制,但具體原因尚有待進(jìn)一步研究[8,10]。
1.3 中性肽鏈內(nèi)切酶(neutral endopeptidase,NEP) NEP是一種相對分子質(zhì)量為90~110 kD的Ⅱ型整合細(xì)胞膜糖蛋白, 是M13鋅金屬蛋白酶家族成員之一,其參與對內(nèi)皮素、緩激肽等生物活性肽的降解,在人類多形核白細(xì)胞、淋巴系祖細(xì)胞,腎臟近端小管刷狀緣、血管平滑肌及足細(xì)胞表面等均有表達(dá)。
Debiec等[11-12]研究發(fā)現(xiàn)患MN的胎兒母親血清中含有較高的抗NEP抗體,但母親沒有明顯的腎臟異常,推測母親可能缺乏ENP,進(jìn)一步分析來自雙親粒細(xì)胞中NEP的表達(dá)時發(fā)現(xiàn),母親的血清能與父親的粒細(xì)胞發(fā)生反應(yīng),但不與其自身的粒細(xì)胞反應(yīng),表明其為同種異體免疫過程。由于早期獲得的母親血樣中沒有發(fā)現(xiàn)抗ENP抗體,故母體中的同種異體免疫可能是由先前的自發(fā)性流產(chǎn)或正在進(jìn)行的懷孕引發(fā),在此期間母親的免疫系統(tǒng)首先暴露于胎兒合體滋養(yǎng)層細(xì)胞的父系來源的ENP,誘導(dǎo)母體產(chǎn)生抗NEP抗體,從妊娠18周開始,IgG類的母體抗體通過胎盤進(jìn)入胎兒體內(nèi)與足細(xì)胞的NEP抗原結(jié)合,因母體內(nèi)抗NEP IgG4抗體滴度極低,但具有高滴度的抗ENP IgG1亞型,故其主要通透IgG1激活補(bǔ)體,對足細(xì)胞產(chǎn)生損傷,進(jìn)一步誘發(fā)MN。
有研究者認(rèn)為中性內(nèi)切酶缺陷是因母體內(nèi)金屬彈力酶(Metallomembrane endopeptidase,MME)基因缺失引起的。MME是由24個外顯子組成,有來自不同國家的5組家庭中的母親因7號和15號外顯子截短突變而未能產(chǎn)生NEP,使得胎兒出現(xiàn)產(chǎn)前MN。而MME的446delC缺失突變與MN發(fā)病的關(guān)系密切,其具有常染色體隱性遺傳特征,鑒定具有這種突變的家庭將有助于篩選出具有潛在的NEP缺陷的母親[13]。
1.4 牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA) 2011年,Debiec等[14]研究發(fā)現(xiàn)BSA是一種可導(dǎo)致兒童(<5歲)MN發(fā)病的新抗原。在嬰幼兒消化系統(tǒng)中的pH值與成人相比相對較高(3~4vs. 2)且消化道屏障功能不成熟,可能使兒童更容易吸收未消化或僅部分消化的BSA,特別是在兒童易患胃腸炎的環(huán)境中,在這種情況下,血液循環(huán)中帶正電荷的陽離子BSA可以附著于帶負(fù)電荷的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞糖萼及基底膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖,作為抗BSA IgG類型的抗體沉積的靶抗原,與其形成免疫復(fù)合物,激活補(bǔ)體,從而誘發(fā)MN[14-15]。而BSA在成人血液循環(huán)中為接近中性的正常電荷,故BSA不能被腎小球毛細(xì)血管壁中帶負(fù)電荷的陰離子捕獲,不能形成種植性抗原,因而不引起MN[16]。
BSA主要來源于牛奶等食物,而目前對于形成陽離子牛血清白蛋白的具體機(jī)制仍不清楚,相關(guān)報道指出,其可能與食品加工以及腸道菌群對BSA的修飾作用有關(guān)[11]。
1.5 抗醛糖還原酶(Aldose reductase,AR)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase2,SOD2) 2010年,Prunotto等[17]通過蛋白組學(xué)方法在MN患者的血清和腎小球中識別足細(xì)胞蛋白的特異性抗體,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在MN患者血清中可檢測到抗AR和抗SOD2的IgG4 抗體。同時,也發(fā)現(xiàn)這兩種抗原存在于MN患者的腎活檢組織中,而在其他腎疾病及正常腎的活檢組織中未發(fā)現(xiàn)。共聚焦免疫電鏡顯示抗AR和抗SOD2的IgG4 抗體與C5b-9膜攻擊復(fù)合物共同沉積于足細(xì)胞的電子致密物中,因此,可以確定AR和SOD2是人類MN的靶抗原。
AR、SOD2是一種細(xì)胞胞內(nèi)酶,這些酶并不大量地在正常的腎小球中表達(dá),但可被疾病誘發(fā)而成為新的抗原。與由PLA2R引發(fā)的MN患病率相比,這些抗原誘發(fā)的MN的患病率并不是很高,AR與SOD2在MN患者中檢出率分別為34%、28%,他們對膜性腎病的診斷不具有特異性[18]。有人推測,這些抗原可能是繼抗PLA2R通過氧化應(yīng)激、腫瘤抗原誘導(dǎo)、分子間表位擴(kuò)展等引起足細(xì)胞損傷而出現(xiàn)的[19]。
1.6 其他靶抗原 Murtas等[18]研究者發(fā)現(xiàn),在MN中α-烯醇化酶(α-enolase,α-ENO)檢出率為43%,但在其他免疫性疾病中也可以檢測到,故α-ENO對診斷MN的特異性低[20]。近年來,可在獲得性卵磷脂膽固醇?;D(zhuǎn)移酶(LCAT)缺乏患者的腎小球毛細(xì)血管壁段檢測出抑制性抗LCAT抗體和LCAT抗原,且該患者為MN患者,但 LCAT能否增加到MN患者靶抗原的候選名單中,還需要我們的進(jìn)一步努力研究[20-21]。
PLA2R作為IMN主要的抗原,其基因多態(tài)性與IMN的相關(guān)性研究亦是目前國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。PLA2R 單核苷酸多態(tài)性(SNP)rs35771982位點(diǎn)CC基因型和C等位基因是我國IMN的易感因素[22];在日本人群中,相比其他PLA2R1基因多態(tài)性位點(diǎn),該基因多態(tài)性位點(diǎn)與IMN相關(guān)性最為密切,但增加IMN的發(fā)生風(fēng)險的是G等位基因[23];PLA2R1 SNP rs35771982與美國白種人MN 亦強(qiáng)烈相關(guān),而與非裔美國人卻無相關(guān)性[24]。造成上述差異的原因可能與種族、地域分布差異等因素相關(guān)。
人類白細(xì)胞抗原(HLA),位于第6號染色體的短臂上,DNA片段長度約3.5~4.0 Kb。每個HLA分子均可與具有特定序列的抗原肽結(jié)合,并將其呈遞至細(xì)胞表面,并通過T細(xì)胞受體結(jié)合被T細(xì)胞識別,刺激相應(yīng)的抗體產(chǎn)生。由此可推測,在IMN中的每個自身抗原都具有其自身特異性HLA風(fēng)險等位基因。IMN中的靶抗原PLA2R的表位,須由HLA編碼的MHC Ⅱ類分子呈遞以刺激抗PLA2R抗體產(chǎn)生,故HLA與PLA2R基因多態(tài)性密切相關(guān)。在我國同時具有HLA-DQA1 rs2187668 及 PLA2R1 rs4664308 危險基因型的受試者發(fā)生IMN的風(fēng)險增加了11倍,印度超過了58倍,而歐洲高加索人則接近80倍,我國上述兩種基因的疊加效應(yīng)明顯低于后兩者[25-27]。最近,Le等[28]對我國人群HLA與PLA2R相關(guān)性IMN進(jìn)行基因多態(tài)性研究時發(fā)現(xiàn),DRB1*1501/BRD1*0301和PLA2R1 SNP rs4664308(AA)之間具有強(qiáng)基因-基因相互作用,HLA-DRB1 * 1501 等位基因及其單體型DRB1 * 1501-DQA1 * 0102-DQB1 * 0602與HLA-DRB1 * 0301等位基因及其攜帶單體型DRB1 * 0301-DQA1 * 0501-DQB1 * 0102也是IMN的高風(fēng)險因素,但在白種人中未發(fā)現(xiàn)DRB1 * 1501與IMN的相關(guān)性,推測可能與種族差異有關(guān)。
另外,腫瘤壞死因子α(TNF-α)是一種重要的促炎因子,它可以誘導(dǎo)和拆卸足細(xì)胞裂孔膜的肌動蛋白絲[29],在IMN患者的腎小球上皮細(xì)胞和基底膜中均可檢測到,TNF-αG308A基因多態(tài)性及位于TNF A下游的TNF d微衛(wèi)星與MN發(fā)生緊密相關(guān)[30-31]。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子4(STAT4)是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子蛋白家族成員,通過IL-23、IL-12等細(xì)胞因子的激活,參與炎癥介導(dǎo)的免疫性應(yīng)答[32]。Chen 等[33]對臺灣人群進(jìn)行基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn),與正常對照組相比,138例MN患者的STAT4 rs3024912、rs3024908、 rs024877基因位點(diǎn)中, STAT4 SNP rs3024908與MN的發(fā)生有密切關(guān)系,且AA基因型為其危險因素。此外,NPHS1、PAI1、IL-6、TLR9等基因多態(tài)性與MN的發(fā)生、發(fā)展也具有相關(guān)性。
值得注意的是,MN的發(fā)病除與免疫反應(yīng)、遺傳等因素有關(guān)外,還與空氣質(zhì)量等環(huán)境因素相關(guān)。Xu等[34]從2004—2014年間收集了來自中國282個城市,938家醫(yī)院的患有腎小球疾病患者的腎活檢標(biāo)本71 151例,并證實(shí)了腎小球疾病與長期暴露于PM2.5的細(xì)顆??諝猸h(huán)境中有關(guān)。研究結(jié)果顯示,MN患病率為23.4%,僅次于IgA腎病的28.1%,并且在PM2.5高濃度區(qū)域的MN檢出率要高于平均濃度PM2.5區(qū)域,這也提示了長期暴露于PM2.5高濃度區(qū)會增加MN的患病風(fēng)險。
綜上所述,IMN的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,其過程不但涉及PLA2R、TH7DA等靶抗原與自身抗體相結(jié)合后,在足突下、基底膜外側(cè)形成原位免疫復(fù)合物,激活補(bǔ)體,引起足細(xì)胞損傷,誘發(fā)IMN;亦包括遺傳和環(huán)境等多種因素參與其中。雖然近年來對IMN發(fā)病機(jī)制不斷有新的發(fā)現(xiàn),但其具體病因目前仍不清楚,還有待于我們進(jìn)一步的探索研究。