纤维蛋白原、凝血酶和因子Ⅻ在自身免疫病中的作用研究进展

黄天卓 邓莉

自身免疫病种类繁多，其发病机制并未完全解开。绝大多数自身免疫病产生的局部或全身病理损伤都有炎性细胞浸润[1]。目前,治疗自身免疫病药物主要分为非甾体抗炎药、甾体抗炎药、改善病情抗风湿药(化学药物、天然药物以及生物制剂)等，但长期服用会产生严重的不良反应。为了解决这个问题，有研究者提出炎症免疫软调节这一概念，即药物对细胞功能、基因和蛋白表达或活性不是完全抑制，而是选择性调节异常活性至生理水平，以恢复细胞和整体的动态平衡，发挥治疗作用并尽量减少不良反应[2]。目前有很多研究发现凝血反应和炎性反应是存在一定的关联的，某种程度上甚至相互促进，而凝血系统中处于通路交叉处最具代表性的就是纤维蛋白原、凝血酶和因子Ⅻ,因此，使用这些分子的抑制剂或者拮抗剂作为治疗自身免疫病的药物可能相对不良反应较小。本文就近年来凝血系统和炎症反应中相关分子在自身免疫病中作用的研究及进展作一综述。

1 凝血系统中的接触系统

目前的观点认为，接触系统也称为激肽释放酶-激肽系统，是由3个酶原(凝血因子Ⅻ、血浆激肽释放酶和高分子量激肽原)组成。在体外，初始接触反应通过人造接触表面激活因子Ⅻ导致血凝块形成[3]。然而，在体内，该因子的激活机制仍存在争议，目前的研究认为组织因子是内源性凝血的主要启动因子，它是在血管周围组织中表达的跨膜糖蛋白。组织因子与因子Ⅻ形成复合体，直接或通过因子Ⅸ间接激活因子Ⅹ[4]。内源性和外源性这两种途径通过因子Ⅹ的激活相互作用，导致凝血酶原裂解为凝血酶。最终，凝血酶介导纤维蛋白原裂解为纤维蛋白单体，聚合后形成纤维蛋白凝块并止血。这些凝块的形成取决于凝血酶、钙和带负电荷的磷脂膜。整个凝血级联紧密联系，并且受到几个检查点的严格控制，这些检查点以正反馈或负反馈的调节反复运行[5]。

2 凝血与炎症

然而，凝血因子也与组织修复和炎性反应有关。而且一些主要凝血因子，如组织因子、凝血酶或纤维蛋白原，被认为是疾病模型如脓毒症、内毒素血症、脑脊髓炎或多发性硬化中炎症的潜在驱动因子。可以看到的是，这些因子不仅增强了血液中的炎症，也增强了组织内的炎症。此外，我们还知道因子Ⅻ通过血浆激肽释放酶原裂解高分子量激肽原释放出缓激肽，它具有粘附调控特性，包括抑制纤维蛋白原与白细胞整合素CD11b/CD18相互作用的活性。缓激肽与缓激肽受体结合可激活促炎通路，诱导白细胞趋化，增加血管通透性[6]。

3 自身免疫病与凝血系统

有研究对多发性硬化患者的大脑组织进行了蛋白质组学分析，确定凝血级联中相关的几种蛋白的功能失调，如组织因子和蛋白C抑制剂[7]。此外，在多发性硬化动物模型中，因子Ⅻ、凝血酶等其他因子在中枢神经系统中表达上调。已有研究证明，这种凝血系统的失调并不局限于中枢神经系统，还发生在外周血系统中，因子Ⅻ和凝血酶在多发性硬化患者血浆中的表达均高度上调[8]。此外，还发现缓激肽受体功能失调与多发性硬化有关。

虽然需要使用多发性硬化动物模型进行进一步的研究，但现有数据表明，凝血因子与免疫细胞或大脑内皮细胞之间的相互作用可能调节神经炎症的启始和发展过程[9]。

3.1 自身免疫病中的因子Ⅻ Ⅻ因子是一种可溶性酶原，分子量约为80 kDa，在肝脏中产生。它有几个结构域，即前导肽、Ⅱ型纤连蛋白结构域、表皮生长因子样结构域、Ⅰ型纤连蛋白结构域、Ⅱ型表皮生长因子结构域、kringle结构域、脯氨酸富集区和催化结构域。其R353-V354位点的蛋白裂解将酶原因子Ⅻ转化为活化因子Ⅻ。在体外，因子Ⅻ可以被血浆激肽释放酶、纤溶酶或负电荷接触表面激活，而在体内激活的途径仍在争论中。因子Ⅻa被认为可以激活内源性凝血、接触系统和补体系统[3]。例如，因子Ⅻa诱导血浆激肽释放酶的裂解产生活性激肽释放酶，通过激活因子Ⅺ来激活补体通路。丝氨酸蛋白酶C1抑制剂是因子Ⅻ的主要抑制剂，控制因子Ⅻ蛋白水解活性[10]。除C1抑制剂外，抗凝血酶Ⅲ和纤溶酶原激活物抑制剂I也具有抑制因子Ⅻ能力。尽管因子Ⅻ在体外可以促进纤维蛋白的形成，但它在体内对止血似乎并不是必不可少的[11]。但是，在病理条件下，因子Ⅻ参与血栓形成和血栓栓塞疾病，如中风[12]。

我们已经能够证明FⅫ缺乏症可以导致实验性自身免疫性脑脊髓炎病情严重程度降低，同时效应T细胞产生的白介素IL-17a减少[13]。重组人白蛋白标记的感染蛋白4对FⅫ的抑制也能降低脑脊髓炎的严重程度[14]。而在实验性自身免疫性脑脊髓炎中，FⅫ通过改变树突细胞的细胞因子表达谱来介导效应T细胞分化。这些发现表明在神经炎症中因子Ⅻ和免疫系统之间可能存在新的联系。值得注意的是，与健康供体相比，复发缓解型多发性硬化和继发性多发性硬化患者的FⅫ血浆活性显著增加，这表明该因素在人类多发性硬化发病机制中起作用[13]。

因子Ⅻa可以激活因子Ⅺ裂解。然而，研究表明因子XI在脑脊髓炎中没有显著作用[13]，推测不是整个内源性凝血系统参与神经炎症，而是因子Ⅻ激活的其他通路在自身免疫病中发挥作用。

因子Ⅻ除了止血外，还会激活接触系统，从而释放缓激肽。关于缓激肽在多发性硬化和脑脊髓炎中的作用的报道存在相互矛盾的地方。有报告描述了一种从遗传或药理层面抑制缓激肽受体B1R的保护作用，而另一项研究表明阻断B1R可增强炎性反应，B1R已被证明对多发性硬化患者具有不利影响，因为B1R在继发进展型多发性硬化或复发缓解型多发性硬化患者的T淋巴细胞表达上调[15-18]。此外，B1R可能在调节血脑屏障通透性和趋化因子的产生方面发挥作用[19]，表明该因素参与相关自身免疫病。

因子Ⅻ具有通过血清补体C1q直接激活补体通路的能力[20]。然而，C1q对神经炎症没有影响，至少在临床上是这样。血浆激肽释放酶可以激活补体C3和C5。然而，关于自身免疫病中的这些补体系统分子的报道也是相互矛盾的。虽然有三份报告显示C3具有显著的作用，因为C3缺乏的脑脊髓炎动物病情有好转，T细胞浸润减少[21-23]，但另一项研究显示没有临床差异，但有增强炎症和脱髓鞘的倾向[24]。C5在脑脊髓炎中有双重作用:一项研究显示，C5可减少急性病灶的炎症和组织修复，而这似乎是慢性病灶轴突损伤增加和胶质细胞增多的原因[25]。此外，C5可以抑制脑脊髓炎中少突胶质细胞凋亡，从而促进髓鞘再生[26]。使用在星形胶质细胞特异性纤维酸性蛋白启动子下表达C5的转基因小鼠，发现中枢神经系统中该成分对疾病发展没有显著贡献[27]，虽然补体在脑脊髓炎中的作用存在矛盾之处，但因子Ⅻ确实能间接激活补体系统来影响自身免疫病的发病过程。

因子Ⅻ可以通过降低炎性因子的表达系统来减小免疫反应。研究表明树突状细胞上的CD87水平很高，因子Ⅻ通过CD87和调节树突状细胞中的环腺苷一磷酸以及细胞因子(如IL-6、IL-23)水平直接发挥其免疫调节作用[13]。

3.2 自身免疫病中的纤维蛋白原 纤维蛋白原是一种在肝脏中合成的糖蛋白,它可以被凝血酶激活成纤维蛋白，然后在活化的因子ⅫI的参与下，暴露出几个与不溶性纤维蛋白凝块交联的聚合位点。尽管凝血系统的激活以及纤维蛋白的形成对于阻止致命的出血至关重要，但是为了避免血栓的发生，纤维蛋白的沉积被严格地控制[28]。这可以通过纤溶系统实现，在这个系统中，纤溶蛋白通过中和促凝信号，导致血凝块溶解，并产生可溶的纤维蛋白片段，如片段D、E和D-二聚体[29]。纤溶酶的产生受组织型纤溶酶原激活物和尿激酶纤维蛋白溶酶原激活物两种蛋白酶的调控，这两种蛋白酶由纤溶酶原激活物抑制剂-1调控[30]。

正常生理条件下，血浆纤维蛋白原浓度在2～4 g/L。但是，在病理条件下如损伤、感染或炎症，这种蛋白浓度会迅速增加。同理，浓度提高的纤维蛋白降解产物，如D-二聚体，在临床上也被用作炎症指标和血栓形成预测因子。在大多数情况下，自身免疫性脑脊髓炎患者体内纤维蛋白/纤维蛋白原与不同的免疫细胞例如巨噬细胞、单核细胞和小胶质细胞的CD11b/CD18整合素受体相互作用,诱导活性氧的释放和轴突损伤[31]。在这种情况下,它已经表明,纤维蛋白/纤维蛋白原结合CD11b/CD18整合素受体导致炎性级联激活、炎性细胞因子的释放,如肿瘤坏死因子(TNF)-α或IL-1β,从而影响类风湿性关节炎或炎症相关肠癌等疾病[32]。此外，血小板的纤维蛋白原依赖效应也可能是导致脑脊髓炎的发病机制。

在多发性硬化病变中，纤维蛋白沉积与小胶质细胞活化有关。纤维蛋白原可以直接激活小胶质细胞，增强其吞噬能力，诱导外周血巨噬细胞聚集和局部中枢神经系统激活髓磷脂抗原特异性Th1细胞[33]。小鼠纤维蛋白原的基因缺失会导致多发性硬化小鼠炎症和脱髓鞘减少，而且，CD18受体基因突变会抑制纤维蛋白原结合CD18，减少小胶质细胞激活并且缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎病程[34]。

值得注意的是，这些抑制途径都没有干扰纤维蛋白原的凝血功能。另外，细胞外粘附蛋白干扰了CD11b/CD18和纤维蛋白原之间的相互作用，也抑制了小鼠脑脊髓炎的严重程度[35]，而使用蛇毒液里的去纤剂如安克洛酶或巴曲酶等的药理治疗方法抑制了不同动物模型多发性硬化的临床症状[36]。

纤维蛋白沉积通常被组织型纤溶酶原激活物和尿激酶纤维蛋白溶酶原激活物产生的纤溶酶抑制。急性多发性硬化病灶的尿激酶纤维蛋白酶原激活物和纤溶酶原激活物抑制剂-1显著升高，而组织型纤溶酶原激活物水平不变[37]。尿激酶纤维蛋白溶酶原激活物基因缺陷导致脑脊髓炎小鼠病程加重，并且伴随着小胶质细胞激活增加。纤溶酶原激活物抑制剂-1衍生肽段可以增加尿激酶纤维蛋白溶酶原激活物的纤溶酶原活化能力，抑制脑脊髓炎症状的发展[38]。相比之下,另一个文献使用ε-氨基己酸,抑制纤溶酶原和胰蛋白酶原激活物,降低自身免疫性脑脊髓炎严重程度[39]。研究表明，局部纤维蛋白沉积在自身免疫病中发挥了重要作用，并提示了可以通过靶向治疗来抗炎[39]。

4 自身免疫病中的凝血酶

凝血酶原是一种可溶性的72 kDa蛋白质，由肝脏产生。活化的凝血酶导致纤维蛋白原分裂成纤维蛋白单体，聚合后形成纤维蛋白凝块。因此，凝血酶原的激活在病理生理凝血中起着至关重要的作用，例如，先天性低凝血素血症和获得性低凝血素血症[40]。除了在凝血中的关键作用外，凝血酶还可以介导进一步的作用，例如，凝血酶是一种强有力的血管收缩剂，与蛛网膜下腔出血后的血管痉挛有关[41]。

脑脊髓炎小鼠脊髓内凝血酶活性明显升高。水蛭素抑制凝血酶活性可以显著改善脑脊髓炎病情，它能使免疫细胞增殖和细胞因子分泌以及炎症病灶数量的减少[42]。此外，研究还表明，在脑脊髓炎期间凝血酶抑制剂水平显著升高，例如，与对照组相比，脑脊髓炎中抗凝血酶Ⅲ水平较高[43]。此外，研究显示，复发缓解型多发性硬化或继发性进行性多发性硬化患者血浆中凝血酶原水平升高，表明凝血因子在自身免疫病中发挥了重要作用[44]。

5 自身免疫病中的其他凝血相关分子

越来越多的研究也发现凝血系统在自身免疫病中起决定性作用。例如，在风湿性关节炎或炎症性关节疾病中，可以在患者的关节中发现纤维蛋白沉积[45]。纤维素的降解产物，如D-二聚体，被用作疾病的常见生物标志物。体外实验表明，纤维蛋白原可以增强人滑膜成纤维细胞IL-8的分泌和细胞间粘附分子1的表达，增强淋巴细胞的粘附能力[45,46]。纤维蛋白/纤维蛋白原在类风湿性关节炎发病机制中被认为是具有促炎作用，研究表明纤维蛋白/纤维蛋白原在小鼠中的遗传信息耗竭导致类风湿性关节炎动物模型临床症状的改善，并导致滑膜炎症的减少，纤维蛋白原与免疫细胞通过CD11b/CD18的相互作用是这种反应的相关因素[46]。此外，通过水蛭素对凝血酶的药理抑制可以显著降低类风湿性关节炎两种不同动物模型的滑膜炎症和疾病严重程度[42]。在此背景下，胶原蛋白诱导的关节炎小鼠血液和炎症关节中均可显示血浆蛋白活性降低，而纤溶酶原激活物抑制因子1水平升高。

尽管使用尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂和组织型纤维蛋白溶酶原激活剂治疗可提高纤溶酶活性，并清除关节内纤维蛋白原沉积，但疾病的严重程度并没有改变，这影响了我们对纤维蛋白原在这方面的病理生理作用的推测。尽管如此，尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂的显著作用仍可以在其他研究中看到，但对不同关节炎模型，这仍然是矛盾的，例如在单关节模型中，尿激酶纤维蛋白溶酶原激活物缺陷小鼠的病程加重。相比之下，其他使用多关节动物模型的研究表明，尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂可以抵抗或抑制疾病，减少炎症，这说明尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂在不同类型关节炎中的作用不同。同样的结果也出现在缺乏纤溶酶原的动物身上[47]。与尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂不同的是，使用缺乏组织型纤维蛋白溶酶原激活剂的动物进行的研究表明，该病病程加重，炎症加重。

接触系统在类风湿性关节炎中的也起到重要作用，例如，与健康对照组相比，类风湿性关节炎患者的因子Ⅻa水平显著升高[48]。此外，不同抑制剂对血浆激肽释放酶原的药理阻断显示不同类型关节炎的疾病严重程度和炎症减轻。与这些发现一致的是，对高分子量激肽原的遗传或药理抑制导致激肽系统激活、局部和全身炎症的减弱，表明其对类风湿性关节炎具有治疗潜力。此外，缺乏B1R和B2R的小鼠或使用B2R拮抗剂治疗时，关节炎的严重程度明显减轻[49]。

利用凝血系统及其因子的成药性不仅是类风湿性关节炎，也是治疗炎症性肠病的潜在治疗思路。克罗恩病患者的 C1抑制因子和肠组织激肽释放酶水平明显升高，而血浆中的激肽释放酶原、因子Ⅺ和高分子量激肽原水平没有改变。此外，人类炎症性肠病与较高的血浆纤维蛋白原、凝血酶原、因子Ⅴ、因子Ⅷ、纤溶酶原和血小板有关[50]。与这些发现相一致，动物结肠炎模型显示，由于纤维蛋白原与CD11b/CD18整合素受体的结合受到基因干扰，炎症得以减轻。此外，慢性炎症和肿瘤发展之间也存在联系，例如结肠炎和结直肠癌，无论是缺乏纤维蛋白原的小鼠，还是纤维蛋白原与CD11b/CD18整合素受体相互作用发生基因突变的小鼠，结直肠腺瘤的发病率都显著降低[51]。

本综述中，我们重点讨论了纤维蛋白原、凝血酶和Ⅻ因子在自身免疫病中的作用。凝血相关分子在自身免疫病患者组织中的沉积可能引发炎症的加剧，从而限制再生机制，特别是纤维蛋白原、凝血酶和Ⅻ因子发挥了重要作用。随着新的分子和细胞结合位点不断被发现，凝血相关分子的作用正在从止血调节因子向多面信号分子演化，从而控制免疫防御机制和炎症之间的平衡。因此，阻断这些分子间的相互作用可能对自身免疫病有一定的缓解作用。

自身免疫病治疗的新思路是使用生物制剂来修饰特定的炎症和凝血通路。治疗自身免疫病的靶向药物能特异性阻断炎症分子和凝血因子与他们在生物体内的受体结合，由于很多炎症性或凝血疾病的作用机制共性，这些靶向药物不仅能被开发用于治疗系统性红斑狼疮、多发性硬化等自身免疫疾病，而且还能用于治疗银屑病、银屑病关节炎、炎症性肠病和许多其他疾病。目前，任何自身免疫性疾病都不存在特效药，但研究人员最终的目的是研究出一种即使不能完全治愈也能大大缓解疾病的特效药。目前，人们对自身免疫疾病的研究不仅包括对大量分子的研究，还包括其相关的表观遗传学、环境和微生物群，因此这十年来对自身免疫病的治疗已有了巨大进展，但是自身免疫病依然是所有临床医生们要面对的巨大挑战，预计在不久的将来还会有更进一步的改善。