單東鳳 王浩澄 董 婭 于 壯

（青島大學(xué)附屬醫(yī)院，青島266011）

1 引言

IgA 是免疫系統(tǒng)中非常重要的一種抗體，在正常人血清中的含量僅次于IgG。按其免疫功能又分為血清型及分泌型。血清型IgA 存在于血清中，其含量占總IgA 的85% 左右。血清型IgA 雖有IgG 和IgM 的某些功能，但在血清中并不顯示重要的免疫功能。分泌型IgA 存在于分泌液中，如唾液、淚液、初乳、鼻和支氣管分泌液、胃腸液、尿液、汗液等。分泌型IgA 是機體黏膜局部抗感染免疫的主要抗體，因此又稱黏膜局部抗體。IgA 不能通過胎盤，因此新生兒血清中無IgA 抗體，但可從母乳中獲得分泌型IgA。新生兒出生4～6個月后，血中可出現(xiàn)IgA，以后逐漸升高，到青少年期達到高峰。從結(jié)構(gòu)來看，IgA有單體、雙體、三體及多聚體之分。其中多聚體IgA就是由多聚免疫球蛋白受體（poly-Ig receptor，pIgR）協(xié)助從黏膜上皮的基底膜側(cè)運送到根尖側(cè)，分泌進入黏膜外黏液中。形象地說pIgR是IgA分泌到胞外發(fā)揮抵抗病原微生物過程中一座必不可少的橋梁。

2 pIgR的結(jié)構(gòu)和水解

pIgR 是一種單跨膜膜蛋白，其結(jié)構(gòu)可分為胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞漿內(nèi)結(jié)構(gòu)域［1］。pIgR 是一種糖基化的Ⅰ型跨膜蛋白，即整個分子只有一次跨膜，且N 端在細胞外C 端在細胞內(nèi)。整個糖蛋白由約620 個氨基酸構(gòu)成的胞外結(jié)構(gòu)域、23 個氨基酸構(gòu)成的跨膜結(jié)構(gòu)域和103個氨基酸構(gòu)成的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成［2］。在小鼠實驗中，將pIgR cDNA 穩(wěn)定引入成纖維細胞的細胞系中，得到pIgR 的核心形態(tài)分子質(zhì)量約為100 kD，最成熟的pIgR 的分子質(zhì)量約為120 kD，在成熟過程中，通過糖基化作用，將110 kD的pIgR 轉(zhuǎn)化為120 kD 的形式［3］。糖基化并不影響pIgR 的生物合成和轉(zhuǎn)運，但是對pIgR 的胞吞作用有一定的影響［4］。

無論pIgR與配體結(jié)合與否，當(dāng)pIgR被運輸至上皮細胞黏膜表面端的時候都會被蛋白酶水解，且既往研究提示發(fā)生水解的位置不止一個［5］。這種被分裂后釋放的部分稱作分泌成分（secretory component，SC），來源于pIgR 的胞外結(jié)構(gòu)域，pIgR 單獨或與IgA 結(jié)合存在［6］。與此同時，與SC 相關(guān)的分泌dIgA 稱為分泌IgA（SIgA），SIgA 是一種生物防御因子［1，7］。SC 具有天然的抗微生物特性，能夠保護SIgA 不被蛋白降解［8］。SC 是由中性粒細胞絲氨酸蛋白酶裂解的，但是在上皮中的產(chǎn)生是由NF-κB 和P38 絲裂原活化蛋白激酶依賴通路促進的［9］。pIgR的水解也受到一些物質(zhì)的調(diào)節(jié)。一方面，某些物質(zhì)對pIgR 的水解和釋放起到抑制的作用，比如蛋白酶抑制劑和C 端的序列［10-11］；另一方面，某些物質(zhì)起到促進的作用，如：N 端的序列能夠提高pIgR 的裂解［11］。

3 pIgR的功能

3.1 主要功能 pIgR 的主要功能是協(xié)同IgA 的轉(zhuǎn)運，使IgA 發(fā)揮黏膜免疫的重要作用。pIgR 對于不同的單克隆抗體具有不同的轉(zhuǎn)運能力，其中對于二聚體IgA 的轉(zhuǎn)運能力是最強的，主要包括二聚體IgA和五聚體IgA，其轉(zhuǎn)運方式是快速的、單向的。對三聚體的轉(zhuǎn)運是雙向的、少量的［12-13］。

3.2 pIgR 在不同免疫類型中的功能 pIgR 不僅參與機體黏膜的先天免疫，也參與獲得性免疫。已有研究證實了pIgR和IgA在人Paneth細胞分泌顆粒中共域化，表明除了在先天免疫中被公認(rèn)的作用外，pIgR還參與了胃腸道中IgA介導(dǎo)的獲得性免疫［14］。

3.3 pIgR 在肺炎球菌感染中的功能 pIgR 在抵御病原菌感染人體的過程中扮演著雙重角色，一方面參與黏膜免疫抵御病原微生物入侵，一方面又是病原微生物進入人體的得力助手。其中最典型的就是肺炎球菌，肺炎球菌是人體中一種常見的細菌感染病原體，感染后引發(fā)腦膜炎、鼻竇炎、中耳炎等［15］。肺炎球菌是全球細菌性腦膜炎的主要病因。觀察死于肺炎球菌腦膜炎的患者大腦組織切片，研究者發(fā)現(xiàn)肺炎球菌與血腦屏障上兩種受體相互作用，從而幫助肺炎球菌穿透血腦屏障侵入大腦，而pIgR 就是其中之一［16-17］。肺炎球菌表面的PspC 蛋白能和pIgR 的胞外結(jié)構(gòu)結(jié)合，并借助正常細胞的網(wǎng)狀蛋白協(xié)助肺細胞膜形成小泡，運送肺炎球菌進入正常細胞造成感染［18-20］。肺炎球菌膽堿結(jié)合蛋白A（CbpA）與pIgR 結(jié)合，增強肺炎球菌對培養(yǎng)的上皮細胞的黏附和侵襲［21-22］。

3.4 pIgR 在消化系統(tǒng)中的功能 在消化系統(tǒng)中，pIgR 能維持結(jié)腸上皮的上皮完整性和黏膜內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定［23-24］。SIgA 抗體為腸道提供一線適應(yīng)性免疫保護，抵抗致病性微生物，防止共生菌遷移到固有層引起促炎反應(yīng)［25］。

4 pIgR的分泌調(diào)節(jié)

pIgR 的表達水平從一定程度上決定了生物體內(nèi)的呼吸道和消化道黏膜表面IgA 表達水平的高低，即抵抗外界環(huán)境的病原微生物的能力強弱。眾多研究結(jié)果說明，最終pIgR 蛋白的表達受到多種物質(zhì)的調(diào)控，其調(diào)控機制非常復(fù)雜。

pIgR 的表達水平在很大程度上通過pIgR 基因在黏膜上皮細胞中的轉(zhuǎn)錄來控制。就轉(zhuǎn)錄水平來說，人類pIgR 啟動子的22 bp 片段的靶向刪除顯示，從nt-63 到-84 的區(qū)域?qū)τ诨A(chǔ)轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要，并且兩個上游區(qū)域可以充當(dāng)正向或負向調(diào)節(jié)子。在近端啟動子區(qū)域中鑒定出兩個另外的調(diào)控基序：AP2的結(jié)合位點和結(jié)合未知蛋白的反向重復(fù)基序。這些結(jié)果表明多種轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同結(jié)合調(diào)節(jié)了人pIgR 啟動子的基礎(chǔ)活性［26］。細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）磷酸化可調(diào)控pIgA-pIgR 的胞吞作用，也間接影響了個體pIgR 的表達［27-28］。除此之外，NF-κB 是pIgR 調(diào)節(jié)的上游分子之一，能緩慢地促進pIgR的表達，這與NFκB中的兩個亞基AEIA 和AEIB 的關(guān)系密切，敲除這2 個亞基均能明顯下調(diào)pIgR 的表達，相反的過表達AEIB 亞基能夠快速而穩(wěn)定地增強pIgR 的表達［29-30］。此外，樹突狀細胞特異性NF-κB 激酶是腸上皮細胞中IgA轉(zhuǎn)運蛋白pIgR表達所必需的［31］。最具有代表性的，在pIgR 的翻譯水平，上皮細胞產(chǎn)生的細胞因子（TNF-α、IFN-γ、IL-4 和TGF-β）等都能促進pIgR mRNA 的表達水平，以產(chǎn)生更多的抗體來對抗病原微生物［32-33］。而且，不管是急性還是慢性的TNF 刺激都能促進pIgR 的表達水平，并且TNF-α 介導(dǎo)的pIgR 表達還能隨著ERK 通路的抑制而被阻斷［28，34］。病原微生物的感染也會刺激pIgR 的產(chǎn)生，比如衣原體感染增強下生殖道上皮細胞的pIgR 表達和SIgA分泌，而感染前的激素干預(yù)能下調(diào)pIgR 的表達和IgA 的胞吞［35］。機體為了促進共生革蘭氏陰性菌存在時IgA介導(dǎo)的穩(wěn)態(tài)，通過LPS/TLR4的信號可以上調(diào)pIgR 的表達，同時最小化促炎反應(yīng)，以使機體達到穩(wěn)態(tài)。除了這些機體內(nèi)的分子對pIgR 表達水平的調(diào)節(jié)外，個體的營養(yǎng)攝入方式也能影響pIgR 的表達。腸外營養(yǎng)，即缺少腸道內(nèi)食物的刺激會一定程度地損傷腸黏膜，會下調(diào)腸腔pIgR和IgA的水平，甚至下調(diào)肺上皮細胞中IgA 的表達水平，但是這種損傷能夠被腸內(nèi)營養(yǎng)逆轉(zhuǎn)［33，36-37］。這與Th2 細胞因子IL-4 和IL-13 的表達增加，JAK 的激活和STAT6 信號通路相關(guān)，從而引起運輸?shù)鞍譸IgR 水平升高［36］。大約40% 腸內(nèi)營養(yǎng)的補充可有效挽救腸黏膜因腸外營養(yǎng)獲得的免疫損傷。腸外營養(yǎng)會減少氣道和小腸內(nèi)的免疫，通過降低T細胞、B 細胞和IgA 的方式。其中氣道黏膜免疫降低主要是因為IgA 的運輸被降低，而小腸黏膜主要是因為pIgR 的表達減少［37］。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠實驗中，與足量喂食組相比，熱量限制組小鼠的pIgR 表達明顯下調(diào)［38］。不良的生活習(xí)慣也能影響機體的pIgR 表達，長期慢性的酒精刺激也能夠降低大腸和小腸的IgA和pIgR水平［39］。與不吸煙人群相比，吸煙人群支氣管、肺泡上皮和血漿pIgR 明顯升高，且與梗阻顯著相關(guān)［40］。腸道內(nèi)的菌群，也能影響個體pIgR 的表達水平。小鼠腸道移植模型中，加熱滅活的潛在益生雙歧桿菌OLB6378 能夠上調(diào)pIgR、IL-1α 和IL-1β 的表達水平［41］。維生素是體內(nèi)必需的物質(zhì)之一，維生素也能在pIgR 的調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮作用。維生素A代謝物全反式維甲酸與IL-4 和IFN-γ 強烈相互作用，調(diào)節(jié)HT-29 細胞中pIgR 的表達，提示在體內(nèi)對黏膜感染時IgA 轉(zhuǎn)運的適當(dāng)調(diào)控可能需要維生素A［42］。細胞所處的環(huán)境也和pIgR 的表達相關(guān)，與基質(zhì)細胞缺失相比，基質(zhì)細胞存在時pIgR 的產(chǎn)生較多［43］。這也提示基質(zhì)細胞能夠分泌某種抑制pIgR 產(chǎn)生的信號。pIgR 參與被動免疫和主動免疫兩個過程，而且在兩種免疫方式中，pIgR 的表達情況也不相同，一項小鼠實驗中，在缺乏被動免疫的小鼠體內(nèi)，近端小腸上皮中pIgR mRNA 水平在發(fā)育早期增加了100%。在缺乏獲得性免疫的小鼠中，pIgR的表達明顯減弱［44］。

5 pIgR與疾病的關(guān)系

5.1 炎癥 炎癥反應(yīng)廣泛存在于機體的各大系統(tǒng)和器官中，既作為機體的保護機制但同時過強或過弱的炎癥反應(yīng)也威脅著人類的健康。pIgR 在機體免疫中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

在表皮中，也有pIgR 的表達，并在這個人體最大的器官中也起著防御的作用，在炎癥性皮膚病中有抗炎的作用［45-46］。在腸道黏膜中，pIgR 作為克羅恩病的特征基因之一，其mRNA 的表達水平能夠預(yù)測克羅恩病患者的疾病行為和對治療的反應(yīng)［47-48］。在鼻黏膜和呼吸道黏膜中，慢性鼻竇炎合并鼻息肉患者的黏膜上皮中pIgR 的表達也是明顯降低的［49］。從某種程度上來說，黏膜上皮中pIgR 的表達水平代表了黏膜外分泌物中IgA 抗體的表達量［40］。pIgR 在慢性阻塞性肺疾病中顯著下調(diào)，吸煙者與不吸煙患者相比，pIgR 的轉(zhuǎn)錄均上調(diào)。但是重度慢性阻塞性肺病患者支氣管上皮的pIgR 免疫染色是下降的。即與對照組相比，重度慢性阻塞性肺疾病患者的培養(yǎng)物中pIgR 表達和IgA 轉(zhuǎn)運能力下降，導(dǎo)致固有免疫反應(yīng)持續(xù)激活常駐肺菌群，驅(qū)動進行性小氣道重塑和肺氣腫，而且慢性阻塞性肺疾病程度越嚴(yán)重，其pIgR 的表達就越低，轉(zhuǎn)運和分泌IgA 的能力越弱［50-52］。人類哮喘支氣管上皮中存在pIgR 表達缺陷，其上游可能成為哮喘治療的分子靶點［53］。在腦膜炎小鼠模型中，pIgR 與肺炎球菌有著共定位，并且利用pIgR 抗體也能有效抑制肺炎球菌性腦膜炎的進展［17］。在腎移植患者中，pIgR 作為一種生物標(biāo)志物可以提示腎移植術(shù)后容易發(fā)生慢性主動抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)［54］。腎臟中pIgR mRNA 的表達與一種參與漿細胞類轉(zhuǎn)化為IgA 的細胞因子TNFSF13表達相關(guān)［55］。這些結(jié)果表明，pIgR 誘導(dǎo)是腎小管細胞損傷表型的重要組成部分［55］。pIgR 在非酒精性肝硬化患者的血漿蛋白中是顯著升高的，可以作為早期非酒精性肝硬化的一個檢測標(biāo)志物［56］。敲除pIgR 的小鼠比野生型小鼠更容易受到雙歧桿菌的感染［57］。在心血管疾病中，一項全基因組的跨種族相互作用研究顯示，pIgR 也參與了長期暴露于高濃度環(huán)境中的冠狀動脈粥樣硬化個體中的炎癥反應(yīng)，與冠狀動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展有一定的關(guān)系［58］。

5.2 癌癥 pIgR 在多種癌癥中可以作為一種預(yù)測癌癥預(yù)后和早期檢測癌癥的生物標(biāo)志物的身份存在，但是不同的是，它在不同的癌癥中扮演兩種不同的角色，分別提示較好的預(yù)后和較差的預(yù)后。其中在腦膠質(zhì)瘤和肝細胞肝癌中，該基因的高表達提示患者有較差的預(yù)后和術(shù)后較高的復(fù)發(fā)風(fēng)險［59］。pIgR 作為肝細胞肝癌的預(yù)后生物標(biāo)志物，提示不良預(yù)后，與乙型肝炎感染、慢性肝臟炎癥、誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、術(shù)后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移進展相關(guān)［60］。這可能與pIgR 能增強TGF-β 的免疫抑制作用有關(guān)，因此抑制pIgR 的治療策略可能有助于抑制腫瘤切除后肝癌復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移［61］。

但是有趣的是，在其他癌種中，如胃癌、食管癌、非小細胞肺癌、胰腺導(dǎo)管癌、鼻咽癌、腸腺癌、子宮內(nèi)膜瘤、黑色素瘤中該基因的較高水平表達與患者較好的預(yù)后相關(guān)［62-66］。有實驗驗證pIgR基因的缺失能夠促進非小細胞肺癌的癌細胞增殖，從而促進肺癌的進展［62］。在非小細胞肺癌中，有研究者提出pIgR的下調(diào)與轉(zhuǎn)錄因子USF和AP2相關(guān)［62］。

雖然在既往研究中，大多數(shù)研究的方向都是pIgR 在癌癥組織與癌旁組織的表達差異和pIgR 對預(yù)后的提示作用，只有少數(shù)研究涉及機制的研究。具體如下，pIgR 的轉(zhuǎn)運和加工是導(dǎo)致癌癥發(fā)病的機制之一。EB病毒感染是鼻咽癌的病因之一，但是在能夠表達pIgR 的內(nèi)皮細胞中，pIgR-EBV（EB 病毒）復(fù)合物能夠被有效地轉(zhuǎn)運，從而避免EBV 感染，抑制鼻咽癌的發(fā)生［67］。如pIgR 的錯義突變，即A580V突變，導(dǎo)致pIgR-pIgA 復(fù)合體的轉(zhuǎn)運效率降低，從而導(dǎo)致鼻咽癌的發(fā)生［68］。pIgR 是HBV（乙肝病毒）源性肝炎和肝細胞肝癌轉(zhuǎn)移之間的潛在聯(lián)系，也是肝細胞肝癌的預(yù)后生物標(biāo)志物［69］。在肝細胞癌中，pIgR-DAP12-Yes 復(fù)合物能夠激活Rac1/CDC42-MEK/ERK 信號通路從而促進腫瘤的進展，另外也有研究者提出在肝癌中，pIgR 能夠通過激活Smad信號來促進EMT（上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化）的進程［69-70］。在食管癌中，pIgR 的甲基化水平也影響疾病的預(yù)后，甲基化水平越高，患者預(yù)后越差［71］。

6 展望

基礎(chǔ)研究本是立足于臨床實際問題開展的，大量對pIgR 的研究將在臨床實踐中體現(xiàn)自己的價值，而且已經(jīng)有相關(guān)的藥物在腦膜炎的小鼠模型中展現(xiàn)了良好的治療效果，在小鼠實驗中，以pIgR 和PECAM-1 抗體作為抗生素的輔助治療可以大大提高肺炎球菌性腦膜炎的治療效果，包括抑制炎癥發(fā)展和相關(guān)的腦損傷［72］。pIgR 介導(dǎo)的dIgA 的拮抗抗體的胞外轉(zhuǎn)運可用于常染色體顯性遺傳性多囊腎的靶向治療［73］。臨床上有很大一部分人群不能進行腸內(nèi)營養(yǎng)，但是腸外營養(yǎng)的并發(fā)癥較多。有研究者表明腸內(nèi)營養(yǎng)有利于腸黏膜獲得性免疫作用的增強，更深入的研究還為臨床醫(yī)生提供了腸外營養(yǎng)期間補充腸內(nèi)營養(yǎng)的最佳劑量指導(dǎo)［36］。

另外，相對于傳統(tǒng)的IgG 類藥物，IgA 抗體因其優(yōu)越的受體介導(dǎo)的細胞毒性、對病原體的有效中和以及通過pIgR 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運跨越黏膜屏障的能力而具有廣闊的治療前景。開發(fā)的IgA 抗體現(xiàn)在可以在保持低系統(tǒng)暴露的同時，特異性靶向pIgR 表達組織［74］。

精準(zhǔn)醫(yī)療的時代已經(jīng)到來，并且在癌癥領(lǐng)域取得了振奮人心的療效，同樣地，人類哮喘支氣管上皮中存在pIgR表達缺陷，是否提示pIgR及其上游的某種分子能夠作為哮喘精準(zhǔn)醫(yī)療的分子靶點呢？而且pIgR 在多種癌癥中也出現(xiàn)了異常表達，是否能夠像癌胚抗原一樣在腫瘤早期的診斷中能夠作為生物標(biāo)志物輔助診斷呢？以腦膜炎的小鼠實驗為啟發(fā)，pIgR 既然參與了多種炎癥的發(fā)生發(fā)展過程，是否能通過pIgR 與腦膜炎特殊的結(jié)合方式和位點進行阻斷以及時控制炎癥的惡化呢？或者pIgR 抗體作為抗生素的輔助治療是否可以提高其他炎癥的治療療效呢？既然作為全反式維甲酸能促進pIgR 的表達，那針對pIgR 或IgA 相關(guān)的免疫力低下的疾病，是否可以通過補充全反式維甲酸改善機體免疫呢？除此之外，越來越多的研究表明人體內(nèi)的菌群與許多分子有著非常復(fù)雜的聯(lián)系，能夠相互影響，共生菌群，特別是腸道共生菌，與宿主免疫系統(tǒng)相互作用，以維持健康的、自我平衡的狀態(tài)，這已被越來越多的人所接受［75-76］。相同地，是否能開發(fā)相應(yīng)的益生菌乳制品，讓更多的人群在日常飲食中增強免疫力呢？

黏膜系統(tǒng)與人體所有系統(tǒng)都息息相關(guān)，是抵御病原微生物感染的重要組成部分，而pIgR 作為黏膜屏障重要的抗體轉(zhuǎn)運者，其更深入的研究定將為多種疾病的預(yù)防和治療帶來巨大的幫助。