潘　薇，张　慧 综述，樊均明审校

(1.泸州医学院附属医院肾病内科；2.泸州医学院附属中医医院肾病内科；3.泸州医学院附属中医医院中西医结合研究中心，四川泸州646000)



低糖基化IgA1与IgA肾病的研究进展*

潘薇1，张慧1综述，樊均明2,3△审校

(1.泸州医学院附属医院肾病内科；2.泸州医学院附属中医医院肾病内科；3.泸州医学院附属中医医院中西医结合研究中心，四川泸州646000)

[关键词]肾小球肾炎,IgA；异常糖基化；研究进展

IgA肾病(IgA nephropathy,IgAN)，是目前最常见的原发性肾小球肾炎，其临床表现多样，可为血尿、蛋白尿、肾病综合征、肾功能损害等，特征性的病理改变主要是IgA或IgA为主的免疫复合物在肾小球系膜区沉积，同时伴系膜细胞增生、系膜基质增多。在过去20多年中，关于IgAN的研究越来越多，半乳糖缺失的IgA1在IgAN发病过程起到的作用已经得到公认，但其具体发病机制尚不清楚。本文就IgA1异常糖基化在IgAN中的发病机制进行综述。

1IgA的分子结构与糖基化

人类IgA存在两个亚群，IgA1和IgA2。IgA1分子具有独特的铰链区结构，此铰链区具有多个丝氨酸、苏氨酸残基，是O型糖基化连接N-乙酰半乳糖胺(N-acetylgalactosamine,NAG)分子的位点，可以携带多达6个相对短而简单的糖链，糖苷键连接到丝氨酸或苏氨酸的氧原子上，为O连接聚糖。IgA1的O-半乳糖基化过程是一个特异性的糖基转移酶作用下的连续过程。O链接聚糖以丝氨酸和(或)苏氨酸连接N-乙酰半乳糖胺(NAG)的基本结构，通过核心β1,3半乳糖基转移酶(C1GalT1)使得半乳糖(Gal)以β1,3键与GalNAc连接，构成Galβ1,3 GalNAc。同时C1GalT1翻译过程中的稳定性是由特定的分子伴侣(Cosmc)控制。加入唾液酸(SA)则由ST6GALNAC2酶催化，使得唾液酸以α-2,6键与GalNAc链接，或以α-2,3键键与Gal连接，形成更长的糖链。IgA2在该铰链区基因的缺失，故不含O-连接聚糖[1]。

2异常糖基化IgA1的产生

近年来，一些实验已证实IgAN患者血清中IgA1分子的铰链区O-聚糖存在半乳糖缺陷。在肾穿刺活检中提示肾组织中存在多聚的糖基化异常的IgA1分子沉积[1]。其主要表现为IgA1分子铰链区O-糖基化程度降低，O-糖链长度缩短。这种异常的IgA1(Gd-IgA1)与IgAN有着密切的关系。半乳糖缺失的IgA1升高的血清水平与预后不良的IgAN关联[2]。且有研究表明，如果唾液酸先与半乳糖连接，则可阻止以后半乳糖继续连接。因此，唾液酸酶的过早，或过度活跃也可造成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的产生部位目前并不明确，既往认为异常糖基化的IgA1来源于骨髓，但目前更多人认为，可能是食物、病毒、细菌等刺激下，细胞因子的异常，导致黏膜感染的反应产生异常糖基化的IgA1。当然Gd-IgA1的产生也受到遗传、B淋巴细胞的TOLL样受体等多方面因素的影响[4-6]。

在IgAN中，凡是影响到糖基化的酶作用，即有可能影响IgA1糖基化。C1GalT1、Cosmc表达活性的下降可造成GalNAc未半乳糖基化。C1GalT1活性降低，ST6GalNAc2表达活性的增加，则在IgAN患者中检测出来。影响酶表达的因素均可能导致IgA1糖基化异常。在IgAN患者，肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素6(IL-6)的血清水平升高，这些细胞因子是已经证实的影响免疫球蛋白的糖基化。Suzuki等[7]研究提示，IL-6不仅能限制Cosmc 和 C1GalT1的表达，而且能增加ST6GalNAc2的表达。感染与IgAN密切相关，可能是感染导致产生众多细胞因子，而这些细胞因子同时在影响着糖基化。一组试验使用人类血清IgA1细胞系Dakiki Th2型细胞因子的作用，并发现IL-4增加了分泌的IgA1的半乳糖缺失。通过限制制 Cosmc 和 C1GalT1的表达，对IgA1的糖基化起作用[8]。细胞因子不仅增加IgA1的分泌增加，同时也加重半乳糖缺失程度。

Zhao等[9]研究提示，IgAN体内支原体的感染率明显高于健康对照组，持续感染者的肾功能损伤更重。但与既往及急性肺炎支原体感染无关。但目前还尚不能明确是IgAN患者易患此类疾病或是此类病原菌引起IgAN的发生。且Yang等[10]研究提示，体外培养B细胞系DAKIKI细胞，并用幽门螺旋杆菌毒素CagA刺激后，其分泌Gd-IgA1明显增高。此外，某些药物也可影响酶的表达，从而影响IgA1糖基化，作为治疗的原因之一。Xie等[11]体外实验证实霉酚酸酯可上调IgAN患者Cosmc表达，同时淋巴细胞分泌异常IgA1量的明显减少。中药黄芪作为治疗肾脏疾病已历史悠久，Ji等[12]研究提示中药黄芪注射液在治疗肾病的其中一个原因便是其可上调外周B淋巴细胞Cosmc的表达，同时逆转IgA1异常的O型糖基化水平。不过，值得注意的是，并非IgAN的患者体内才有Gd-IgA1，健康人体内也存在[13]。在IgAN患者的一级亲属的血液中，这种异常糖基化的IgA1也增多，而这些人并未患IgAN[14-15]。但IgAN患者低糖基化的IgA1的量是明显高于健康人。目前很多人即在探讨将IgA1作为IgAN的一种无创性诊断测试方式。可见低糖基化IgA1在IgAN的发病机制中的重要地位。

3抗Gd-IgA1抗体的产生和免疫复合物的形成

研究发现患者体内循环中的IgA1的抗体多与抗IgA1抗体结合，形成免疫复合物，抗体大多是IgG抗体，但偶尔见到IgM抗体。抗体生成可能是细菌或病毒感染，也可为食品刺激产生，但多为呼吸道或肠道感染所致。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兰阳性球菌，且不限于此，还有更多刺激源尚不清楚。这种免疫刺激的发生机制可能是含有机体的围护结构的N-乙酰半乳糖胺的表达，可以模拟Gd-IgA1的抗原决定簇。人们可以推测，这些抗体是针对细菌或病毒细胞表面的半乳糖胺含在共生或感染的微生物，然后糖复合物与低半乳糖的IgA1交叉反应。IgAN患者血清中的Gd-IgA1几乎都与IgG或IgM的抗体相结合，IgA1结构的抗原决定簇是在铰链区中的半乳糖缺失的-乙酰半乳糖胺残基[16-17]。IgG自身抗体表现出在其重链可变区的互补决定区3(CDR3)的独特特征，其CDR3第三的位置通常是的丝氨酸，是IgG抗体与半乳糖缺陷的IgA1结合的特征性部位[18]。如果将-乙酰半乳糖胺残基切除，该抗体与IgA1结合将大大下降。

半乳糖缺乏IgA和这些抗体之间形成免疫复合物是导致肾脏损伤的一个重要步骤。研究提示对于抗低糖基化的IgA的IgG抗体与疾病的严重性相关。这些复合物可出现在没有肾脏疾病的患者体内，包括健康人或没有肾脏损害的过敏性紫癜患者内体。值得注意的是，抗异常糖基化的IgA1的抗体可以在健康人中出现，但这些抗体处于一个较低水平。这种复合物可存在于健康人或过敏性紫癜患者未发生肾炎的患者体内[17]。Chen等[19]体外实验证实IgAN患者扁桃体单个核细胞的IL-4、γ干扰素(IFN-γ)分泌增加，同时FcαRI的表达同时也是增加的，而相对于健康者，相同刺激作用下，IgAN患者扁桃体单个核细胞分泌的炎症因子明显增加，提示体内可能存在一个免疫失调状态。这种失调状态可能为含IgA1免疫复合物的形成提供环境。

4免疫复合物的清除

正常情况下，循环中的的IgA主要通过肝脏清除，肝细胞可表达去唾液酸糖蛋白受体(ASGP-R)，该受体能识别并与NAG残基或半乳糖结合进行快速的分解代谢，从而清除循环中的IgA1分子。故在正常情况下，IgA1的半衰期短。Gd-IgA1具有较长的半衰期是因为NAG残基(唾液酸化或抗体结合)无法与ASGP-R结合[20]。Gd-IgA1具有自我聚集的能力，与血清其他IgA1 分子形成多聚体。且IgA的免疫复合物相对分子质量较大(>800×103)，很难通过肝细胞的小血管内皮窗孔其进入Disse间隙与ASGP-R结合，这也导致异常糖基化IgAl难以清除，从而使得循环中的Gd-IgA1异常增多。

5循环的免疫复合物沉积在系膜细胞

目前人们普遍认为含IgA1的循环免疫复合物的致病沉积物，或Gd-IgA1沉积于系膜区，随后抗Gd-IgA1的免疫球蛋白结合，形成原位免疫复合物,Gd-IgA1免疫复合物大多沉积于肾脏[1]。相比于正常糖基化的IgA1，糖基化异常的多聚IgA1更易与人肾小球系膜细胞结合[8]。免疫复合物刺激系膜细胞产生一系列的病理生理反应，最终导致IgAN的发生。研究提示，免疫复合物易沉积于系膜区。但致病性免疫复合进入肾内的原因目前还未完全弄清楚，还可能涉及循环免疫复合物大小、量、局部血流动力学、生物活性等多方面的因素。研究提示相对于未形成免疫复合物的IgA1或健康人的免疫复合物，IgAN患者体内含Gd-IgA1的免疫复合物更易与肾小球系膜细胞结合。含Gd-IgA1的免疫复合物增样与系膜相结合目前机制还不清楚，目前有研究指出系膜细胞存在Gd-IgA1的受体。IgA1的免疫复合物显示了与细胞外基质成分纤连蛋白和肾小球膜Ⅳ型胶原具有高亲和性，并优先结合并激活肾小球系膜细胞。系膜细胞上目前没有公知的IgA1受体(CD89,polymeric Ig receptor,ASGP-R)或补体受体(CR 1-3))。Tissandié等[21]研究表达于增生的系膜细胞上的转铁蛋白受体能与多聚IgA1结合，此受体与糖基化异常的IgA1结合后，同时提高CD71的表达。正反馈使得系膜细胞上的CD71过度表达。同时抗CD71抗体可抑制细胞增殖、抑制细胞因子产生，但CD71的具体作用及在IgAN中所起的作用未明。此外CD89也是目前研究可能是系膜细胞上与IgA1结合的抗体。

免疫复合物的沉积导致肾脏损害。免疫复合物沉积导致肾小球的损伤已经在体外证实了，IgAN肾小球损伤的病理表现为肾小球系膜细胞的增殖和细胞外基质成分的增加[13]。系膜细胞活化机制尚未清楚。半乳糖缺失的IgA1免疫复合物诱导培养的人肾小球系膜细胞增殖，分泌细胞外基质成分，并释放体液因子如TNF-α，转化生长因子β1(TGF-β1)、IL-6，IL-8，单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)，巨噬细胞移动抑制因子(MIF)、血小板活化因子(PAF)等，这些因素反过来又加重系膜细胞增殖，系膜外基质扩张，加重足细胞损害和肾小球通透性[8,22-23]。

Zhu等[24]研究提示，在原发性IgAN中，尿中的TGF-β1与患者肾组织损害的病理分级呈显著的正相关关系。Novak等[8]体外实验证实相对分子质量大的含Gd-IgA1免疫复合物(>800×103)对系膜细胞有增值的作用。这种免疫复合物同时刺激，不仅提高培养的系膜细胞增殖，而且增加细胞因子和细胞外基质蛋白的表达，而一些相对分子质量小的免疫复合物甚至有抑制系膜增殖的作用免疫复合物的沉积激活补体系统，同时补体系统激活增强肾小球的炎症级联反应，加重肾小球损伤。Gd-IgA1免疫复合物可通过替代途径或凝集素途径激活补体[25]。在炎症因子及免疫复合物的刺激下，人类系膜细胞证实合成及分泌C3，系膜细胞可合成及分泌C3，肾活检样品具有通常可检测C3，C3在人系膜细胞的沉积引起炎症反应，释放C3a和C5a，使得细胞损伤，同时对于炎症因子或免疫复合物的刺激[26]。目前也有研究提示IgA1与CD89相互作用，sCD89释放入血，与IgA1结合形成IgA1-CD89复合物，该复合物与转铁蛋白受体(CD71/ TFR1)结合，增强TFR1的表达，TFR1和TGase2均被显示结合sCD89，但也可以直接彼此交互，提供的IgA1积累和炎症在肾脏的扩增步骤[27]。

6展望

正常血清IgA1分子被认为含有很少或无半乳糖缺失的O型糖链。相比之下，IgAN的患者血液循环中半乳糖缺乏O型聚糖的IgA1是增多的，半乳糖缺失的IgA1(GD-IgA1分子)，是一种遗传的性状。在IgAN的发病机制中的异常糖基化IgA1分子的作用引起关注。除了遗传危险因素，环境因素也是在这个共同的发病中起一定作用显。免疫复合物子集进入尿中，IgAN患者尿中可有低糖基化的IgA1免疫复合物，但在非IgAN得患者中则没有。尿蛋白组学可能为IgAN提供无创性诊断。IgAN的发生发展机制仍需进一步探究，这可能会对疾病预防、诊断和治疗提供一个新思路。

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

*基金项目：国家自然科学基金面上资助项目(81170667)。

作者简介:潘薇(1988-)，在读硕士研究生，主要从事肾脏病学研究。△通讯作者，Tel：13808285633；E-mail:junmingfan@163.com。

[中图分类号]R692.3

[文献标识码]A

[文章编号]1671-8348(2016)04-0548-04

(收稿日期：2015-07-08修回日期：2015-10-16)