磷脂酶A2受体与特发性膜性肾病关系的研究进展

袁媛,程小红,张晓凤

(1.陕西中医药大学,陕西 咸阳 712046； 2.陕西省中医医院肾病科,西安 710000)

膜性肾病是免疫介导的一种肾小球疾病,是成人肾病综合征中最常见的病理类型之一,全球发病率为12/100万[1-2]。近年来膜性肾病的发病率以每年13%的速度增长[3],这可能与当前环境污染以及人口老龄化日趋严重相关。膜性肾病多见于成人,尤其是老年人,罕见于儿童,本病临床多表现为肾病综合征,特征为显著的蛋白尿和水肿,免疫复合物聚集引起的肾小球基底膜增厚是其主要病理学改变[4]。膜性肾病根据病因不同分为特发性膜性肾病(idiopathic membranous nephropathy,IMN)和继发性膜性肾病(secondary membranous nephropathy,SMN),其中75%为IMN[5],SMN多由临床疾病发展而来,但目前尚不清楚这些疾病是SMN的直接病因还是诱因[6-7]。虽然近40%的IMN患者可自发缓解,但治疗效果不佳者会进展为终末期肾病,最终需要透析或移植治疗。2009年Beck等[8]首次报道磷脂酶A2受体(phospholipase A2 receptor,PLA2R)是导致IMN发生的主要抗原之一。在70%～80%的IMN患者血液和肾组织洗脱液中可检测出抗PLA2R抗体[1],这引起了医学界对PLA2R的广泛关注。研究表明,PLA2R与IMN的发生、发展及预后密切相关,但PLA2R及其抗体对IMN的致病作用及与预后的相关性尚未完全明确[9]。现就PLA2R在IMN发病机制、诊断及预后中的作用予以综述。

1 PLA2R概述

1.1PLA2R的发现 Beck等[8]在成人IMN中发现了足细胞靶抗原抗体系统,即PLA2R及其循环自身抗体。这种蛋白质被质谱法鉴定为M型PLA2R[10]。M型PLA2R是从肾小球提取物中纯化的糖蛋白复合物,其最初在寻找结合分泌型PLA2R时被克隆,M型PLA2R是肌肉衍生受体,虽然也可在肺部等部位表达,但主要在肾组织表达[7]。膜性肾病患者血清抗PLA2R抗体阳性率在中国、韩国以及西方国家约为70%,而在日本相对较低,为50%[11]。

1.2PLA2R的结构组成 了解PLA2R的结构组成是认识其致病机制的第一步。PLA2R是1型跨膜受体,属于甘露糖受体家族,高表达于肺泡Ⅱ型上皮细胞、中性粒细胞和足细胞,抗PLA2R自身抗体并不导致肺部或其他器官明显的功能障碍,仅诱导蛋白尿和肾病综合征的发生[12-13],原因可能与补体激活后自身抗体与足细胞上抗原结合形成原位免疫复合物有关。PLA2R所属的甘露糖受体家族具有内吞特性,甘露糖受体在质膜与核仁之间循环,约70%位于细胞内的甘露糖受体处于稳定状态[12]。甘露糖受体家族成员属于跨膜蛋白,均有一个短的细胞质结构域,能够在质膜与核内体之间的网格蛋白包被的凹陷中进行组成性内吞再循环,导致细胞外配体的内化[14],细胞质结构域由富含半胱氨酸的N端结构域、Ⅱ型纤维连接蛋白结构域、8个C型串联重复的凝集素结构域、1个跨膜结构域和1个短的C端细胞内结构域组成,富含半胱氨酸的N端结构域-Ⅱ型纤维连接蛋白结构域-8个C型串联重复的凝集素结构域是主要的免疫显性抗原表位[15]。PLA2R主要有扩展构型和弯曲构型两种构型。研究表明,酸碱度控制PLA2R结构的改变,使配体于生理酸碱度水平整合,受体返回细胞表面前,配体释放到核内体和溶酶体酸碱度水平更低的环境中[12]。研究表明,人PLA2R在其表达的细胞中的生理作用与磷脂酶A2有关[16-18]。人PLA2R与磷脂酶A2之间的相互作用与其他哺乳动物不同,人PLA2R在细胞内外均表达,胞外环境的酸碱度越高,PLA2R的构象越广泛。人PLA2R的pH依赖性构象改变可导致内部结构域暴露,从而导致不同表位的自身免疫反应[19]。研究显示,IMN血清抗PLA2R抗体与PLA2R在体外结合只能在非还原状态下进行,说明抗PLA2R抗体的抗原决定簇需要二硫键的存在[20]。二硫键的形成和维持可能需要细胞外环境的氧化,细胞外环境的氧化使得抗原决定簇能够长期表达并结合在IMN患者外周血液中循环的抗PLA2R抗体上[21]。

2 PLA2R与IMN

2.1PLA2R参与IMN发病的机制

2.1.1PLA2R与自身抗体结合 目前关于IMN的发病机制尚未完全清楚,可能与免疫反应、遗传、环境等因素相关,其中PLA2R是导致免疫反应的主要因素。PLA2R与其抗体相结合形成上皮下免疫沉积物的同时激活补体,损害肾小球毛细血管壁,致使肾小球基底膜的屏障作用受损,原尿液中蛋白质的含量增多,当其超过近端肾小管的回吸收量时形成蛋白尿,其中免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G为主要免疫沉积物。Couser等[22]首先提出,IMN是由自身抗体与位于足细胞上的抗原结合形成的原位免疫复合物引起。Makker[23]的研究进一步证实,膜性肾病中的足细胞抗原是一种含甘露糖的糖蛋白。研究表明,经典途径的激活起始于与血清补体的结合,通常见于SMN，尤其是狼疮相关膜性肾病；IMN上皮下免疫复合物主要由IgG4组成,其结合血清补体的能力较弱[24]。实际上,IMN的免疫沉积物中血清补体的含量较低或不可检出,说明经典途径的激活不是IMN的主要发病机制,而旁路途经和(或)凝集素途经可能在IMN中发挥重要作用。膜性肾病蛋白尿产生的关键是补体激活以产生补体攻膜复合物C5b-9,抗PLA2R抗体与抗原决定簇的结合需要PLA2R中存在二硫键,反应条件为非还原环境,抗原决定簇为跨膜受体,其穿透内皮细胞和肾小球基底膜与PLA2R结合[25],进而损伤足细胞,形成蛋白尿。此外,血清抗PLA2R抗体可能通过与PLA2R结合,干预PLA2R参与足细胞黏附肾小球基底膜的过程[26]。研究表明,循环抗PLA2R抗体在70%～80%的IMN患者血清中表达[27-29]。氧化环境有助于PLA2R形成或保持二硫键,这使得致病性抗原决定簇持续表达,并结合在IMN患者外周血中循环的抗PLA2R抗体上。PLA2R是促进分泌型磷脂酶A2内化的特异性受体[30-32]。

2.1.2PLA2R导致足细胞损伤 足细胞是高度分化的毛细血管上皮细胞。生理状态下,滤过屏障(内皮细胞+肾小球基底膜+足细胞)仅容许水和小分子物质自由通过,保留如血浆蛋白等大分子物质,因此只要内皮细胞和肾小球基底膜仍能发挥基本功能,抗原呈递细胞就无法接近足细胞。如足细胞或其他表达PLA2R的细胞受到刺激释放表面携带PLA2R的细胞外囊泡,暴露在非足细胞上的抗原决定簇必须与表达的PLA2R抗原决定簇一致才会导致抗原抗体结合,进而激活自身免疫反应,导致膜性肾病进展。

外源性抗体可穿透内皮细胞和肾小球基底膜并与足细胞靶抗原结合。与巨蛋白在Heymann肾炎中发挥致病性需要巨蛋白糖基化和特定的空间构象一样，PLA2R的抗原效应也需要一些附加条件,当抗PLA2R抗体由循环中的非足细胞来源产生或PLA2R进入循环时,抗体只能在非还原状态下与PLA2R结合。作为细胞跨膜受体,PLA2R的胞外结构域与细胞外环境接触,因此最有可能处于自然表达的空间构象中,颗粒物质也可通过氧化应激或炎症效应共同导致早期肾脏损害,这种损害可能导致肾脏微环境中非还原环境的形成，自身抗体与足细胞抗原在原位结合形成免疫复合物,导致足细胞损伤。足细胞作为滤过膜的外层结构,是滤过的最后一道屏障,当PLA2R导致足细胞损伤后,其阻止蛋白质漏出的功能受损,尿液中出现蛋白质。

2.2PLA2R与IMN的遗传学相关性 IMN的发生除与免疫机制相关外,还可能与遗传学相关。家族中有IMN患者,其后代患IMN的遗传易感性增加。采用全基因组关联分析单核苷酸多态性基因发现,与IMN密切相关的两组风险等位基因为人白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)-DQA1和PLA2R基因,两者具有相关性[33]。研究表明,多基因疾病中常见等位基因的优势比显著,HLA-DQA1中的先导风险等位基因的纯合性使膜性肾病的优势比提高了20倍，PLA2R中的先导风险等位基因的纯合性使膜性肾病的优势比提高了4倍,当HLA-DQA1与PLA2R的先导风险等位基因结合时,优势比增加80倍。这一结果在随后对白种人和南亚人的研究中得到证实[34]。在同时具有PLA2R和HLA-DQA1高危基因型的IMN患者中,高达73%的患者表达抗PLA2R抗体,而在不具备这两种风险基因型的患者中未发现抗PLA2R抗体的表达[35]。HLA-DQA1产生的受体蛋白和PLA2R产生的靶抗原都与自身免疫反应的触发有关。IMN中的两个风险等位基因可能参与抗PLA2R抗体的形成。全基因组研究的发展为探索膜性肾病相关风险等位基因提供了新思路,但关于HLA-DQA1和PLA2R风险等位基因的遗传变异与IMN发病的关系仍有待进一步研究与探索。

3 PLA2R致病机制研究的最新进展

研究发现,空气中PM2.5浓度与膜性肾病的发病率相关,长期暴露于PM2.5下可显著增加膜性肾病的患病风险[36-37]。在人体中,不仅足细胞表达PLA2R,中性粒细胞、肺泡巨噬细胞、气道上皮细胞和黏膜下上皮细胞也可表达。足细胞以及其他表达PLA2R的细胞受损并释放细胞外囊泡,这种囊泡会导致自身免疫反应和膜性肾病的发展。中性粒细胞和肺巨噬细胞均为炎症细胞，可以在炎症部位积聚,在炎症环境中活性氧自由基产生的数量超过细胞自身的解毒能力时可导致氧化应激状态。这种情况下,细胞内环境剧烈氧化，二硫键形成，导致PLA2R致病性表位长期表达。此外,肺部靶细胞如呼吸道上皮细胞、中性粒细胞和肺泡巨噬细胞在接触颗粒物质时也能产生活性氧类，这些靶细胞表达PLA2R并对颗粒物质和氧化应激做出免疫应答，当中性粒细胞和肺泡巨噬细胞释放杀菌物质时，PLA2R也被释放到炎症区域。炎症环境中的PLA2R更易被免疫系统所识别,从而触发自身免疫应答。研究显示,在PM2.5>70 mg/m3的区域,PM2.5浓度每增加10 mg/m3,膜性肾病的发病率增加14%[2]。可能的机制为：PM2.5引起肺部炎症细胞表达PLA2R，PLA2R与抗原呈递细胞结合后产生抗PLA2R抗体，之后PM2.5和抗PLA2R抗体进入肾小球毛细血管，抗PLA2R抗体穿透内皮细胞和肾小球基底膜与足细胞上的PLA2R结合形成免疫复合物，从而致病[38]。以上研究提示,控制PM2.5的排放不仅有助于改善人们的生活环境,还可缓解膜性肾病进展和降低发病率。

4 PLA2R与IMN诊断的关系

肾病综合征的诊断一般依据临床表现,即大量蛋白尿和低白蛋血症。近年的研究发现,PLA2R与IMN存在相关性[3],PLA2R用于IMN的诊断有助于避免不必要的肾穿刺及其他有创检查,减轻过度医疗给患者带来的痛苦及经济负担。多项研究表明,在成人膜性肾病中PLA2R水平显著增高,且IMN患者血清中PLA2R抗体水平升高更显著[37-38]。PLA2R是成人IMN中主要的足细胞抗原,可通过肾组织免疫荧光染色和自身抗体检测发现。PLA2R有多个抗原表位[39-41],其是足细胞抗原诱导的自体免疫性抗原,属于内源性抗原,随着疾病进展,PLA2R表位也会扩展[41]。有研究比较基线时具有抗原表位扩展并接受利妥昔单抗和抗蛋白尿疗法治疗的膜性肾病患者发现,尽管抗原表位扩展与PLA2R抗体滴度密切相关，但基线上的抗原表位扩展与6个月缓解率下降有关,与年龄、性别、基线PLA2R抗体水平无关[42]。因此，在膜性肾病患者的早期干预治疗中可通过在基线扩展的PLA2R抗原判断预后。在70%的IMN患者肾组织免疫沉积物中发现PLA2R与IgG4共同定位,而在SMN患者的肾组织中不存在PLA2R与IgG4的共同定位,提示PLA2R与IgG4的共同定位可能用于鉴别IMN和SMN[43]。

5 PLA2R与IMN预后以及复发的关系

膜性肾病的免疫抑制治疗效果差,仅有40%的患者可自发缓解,30%的患者疗效不佳,最终进展为终末期肾病,只能通过透析或移植维持生命,透析或移植效果因人而异,约40%的肾移植患者治疗效果欠佳[44],其中一部分会失去移植肾。

研究表明,抗PLA2R抗体滴度水平与膜性肾病自发缓解率呈显著负相关,在使用免疫抑制剂治疗期间,抗PLA2R抗体水平下降提示疾病治疗有效[15]。在膜性肾病缓解期,若血清抗PLA2R抗体未转阴或滴度增加提示疾病有复发的可能[38]。接受肾移植的患者术后复发可能也与抗PLA2R抗体有关，产生循环抗PLA2R抗体的膜性肾病患者在接受肾脏移植手术后易较早出现疾病复发[45]。

6 小 结

随着IMN发病率的逐年升高,其对人们生活质量的影响越来越大,IMN发病机制也已成为肾病领域研究的热点之一。尽管对IMN的研究已经极大地提高了患者的生活质量,但是仍然有很多问题尚未解决：①抗PLA2R抗体与儿童IMN的相关性研究仍较少；②PLA2R的暴露位置、暴露机制以及相关的影响因素还有待进一步探讨；③PLA2R相关膜性肾病体液免疫应答的启动机制；④PLA2R表位扩展的机制及PLA2R与疾病进展的关系；⑤HLA-DQA1和PLA2R在膜性肾病发病机制中的具体作用；⑥PLA2R的真正微表位,在治疗患者时应该考虑抗原表位传播还是抗体滴度。对以上问题的研究将有助于进一步揭示膜性肾病致病性抗原和抗体的发生机制,寻找预防或减轻肾脏损伤的治疗方法,从而有利于IMN患者的临床治疗。PLA2R是导致IMN的主要因素之一,是细胞跨膜受体介导IMN的抗原之一。目前认为,IMN发生发展的主要机制是PLA2R与其自身抗体结合后形成抗原抗体复合物并介导足细胞毛细血管壁损伤。国内IMN的诊治仍存在一定的局限性，深入了解PLA2R与IMN的相关性,有助于进一步阐明IMN的发病机制,可为IMN的临床诊治提供新思路。