郭勝華 綜述,王健 審校
國(guó)藥中生生物技術(shù)研究院有限公司第四研究室,北京101111
系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是紅斑狼瘡(lupus erythematosus,LE)的一種亞型,也是LE各類(lèi)型中最嚴(yán)重的一類(lèi)。北美SLE發(fā)病率最高,為23.2/10萬(wàn),患病率為241/10萬(wàn);非洲和烏克蘭SLE發(fā)病率最低,為0.3/10萬(wàn);澳大利亞北部SLE患病率最低,847人中有0例。在各年齡段和種族中,女性發(fā)病率均明顯高于男性,且懷孕會(huì)加快病情發(fā)展。黑色人種中SLE發(fā)病率和患病率最高,白色人種中SLE發(fā)病率和患病率最低[1]。我國(guó)的發(fā)病率為3.1/10萬(wàn)[2]。
生物標(biāo)志物是疾病研究中能客觀反映疾病發(fā)生、發(fā)展?fàn)顩r的生化指標(biāo),應(yīng)具有一定的特異性和靈敏度。SLE作為一種復(fù)雜的自身免疫性疾病,其生物標(biāo)志物的研究一直是困擾科學(xué)家的難題。本文從SLE的遺傳易感基因、臨床診斷和疾病累及器官3個(gè)方面匯總了近幾年發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志物。
SLE的發(fā)病機(jī)制是多因素的,其中遺傳因素是不可忽略的原因。有研究表明,非洲裔美國(guó)人比歐洲裔美國(guó)人的SLE發(fā)病率高4倍,且這些有祖先背景的SLE患者之間,在遺傳和免疫方面均存在差異[3]。對(duì)家族聚集的研究表明,SLE患者的兄弟姐妹患該病的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)更高,與普通人群相比,兄弟姐妹的風(fēng)險(xiǎn)比高達(dá)29,有血緣關(guān)系的親屬風(fēng)險(xiǎn)比也明顯高于普通人群[4]。但由于SLE受多種因素影響,因此SLE的發(fā)病情況不遵循孟德?tīng)栠z傳定律。通過(guò)對(duì)不同種族人群的SLE患者進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)研究(gnomewide association study,GWAS),目前已確定約100多個(gè)SLE易感基因位點(diǎn),主要出現(xiàn)在歐洲和亞洲人群中[5]。
1.1 人白細(xì)胞抗原基因座與SLE的關(guān)系 主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)是基因組中基因最密集的區(qū)域[6],分為3類(lèi),Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)MHC編碼人白細(xì)胞抗原(human lymphocyte antige,HLA)基因,Ⅲ類(lèi)MHC編碼補(bǔ)體系統(tǒng)和炎性基因。其中HLAⅡ類(lèi)抗原(特別是HLA-DR、HLADQ、HLA-DM、HLA-DP、HLA-DO)與SLE的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)研究也最多。
通過(guò)對(duì)5 261例SLE病例和9 838例對(duì)照進(jìn)行薈萃分析,研究了HLA-DRB1基因的2個(gè)多態(tài)性(HLADRB1*3、HLA-DRB1*15),結(jié)果顯示,HLA-DRB1*3多態(tài)性在白種人中與SLE易感有顯著的相關(guān)性,HLADRB1*15多態(tài)性則與東亞人群的SLE易感有顯著相關(guān)性[7]。對(duì)埃及人群的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn),HLA-DRB1*15增加了青少年的易感性,但與SLE的疾病活躍程度無(wú)關(guān)[8]。在拉丁美洲人群的研究中發(fā)現(xiàn),HLA-DRA單倍體可增加狼瘡性腎炎的易感性[9]。在我國(guó)人群的研究中發(fā)現(xiàn),HLA-DP的2個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)(rs3077和rs9277535)能降低SLE的易感性[10]。有研究表明,HLAⅠ類(lèi)抗原HLA-G也可作為SLE的易感基因[11]。
1.2 干擾素(IFN)相關(guān)基因?qū)LE的影響 目前已有多個(gè)研究證明,IFN途徑在SLE的發(fā)病機(jī)制中起重要作用[12-13],尤其是Ⅰ型IFN系統(tǒng)。血清中Ⅰ型IFN水平的升高是SLE的另一標(biāo)志,而且在發(fā)現(xiàn)的與SLE相關(guān)的約100個(gè)基因位點(diǎn)中,有接近一半的基因座與Ⅰ型IFN系統(tǒng)相關(guān)[14]。Toll樣受體(tolllike receptors,TLR)、IFN調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor,IRF)、酪氨酸激酶2(tyrosine kinase 2,TYK2)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活蛋白4(signal transducer and activator of transcription 4 protein,STAT4)是激活Ⅰ型IFN產(chǎn)生和信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵[15]。
TLR與Ⅰ型IFN的產(chǎn)生相關(guān),主要存在于免疫細(xì)胞中,TLR7和TLR9表達(dá)于漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cell,pDC)中,機(jī)體產(chǎn)生的自身抗體與核酸形成免疫復(fù)合物(immune complex,IC),IC的核酸部分與TLR7和TLR9相互作用,從而誘發(fā)pDC產(chǎn)生IFNα[16]。
Ⅰ型IFN基因的轉(zhuǎn)錄受人類(lèi)9種不同蛋白質(zhì)組成的轉(zhuǎn)錄因子的IRF家族成員的調(diào)節(jié),其中IRF3、IRF5、IRF7與SLE易感性相關(guān),且IRF5是SLE的危險(xiǎn)源,其基因多態(tài)性可導(dǎo)致SLE風(fēng)險(xiǎn)單倍型,除介導(dǎo)Ⅰ型IFN的產(chǎn)生外還參與其他信號(hào)傳導(dǎo)途徑[17]。
TYK2基因與IFN受體連接,當(dāng)IFNα與受體結(jié)合時(shí),TYK2被磷酸化并激活,活化后的TYK2可介導(dǎo)IL-12的細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),薈萃分析顯示,在白種人和亞洲人中,TYK2基因的rs280519多態(tài)性與SLE易感性顯著相關(guān)[18]。
STAT4是被IFNα信號(hào)激活的轉(zhuǎn)錄因子,在Ⅰ型IFN和其他細(xì)胞因子的下游反應(yīng)中起重要作用。STAT4的遺傳變異與SLE的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),來(lái)自歐洲和亞洲群體的多個(gè)GWAS研究均證實(shí)SLE與STAT4之間存在顯著的關(guān)聯(lián)[19]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)的回歸分析證實(shí),STAT4的風(fēng)險(xiǎn)多態(tài)性位點(diǎn)rs7574865與血漿中IFNα信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的敏感性增加有關(guān)[20]。
1.3 其他相關(guān)基因TREX1是特異性的DNA核酸外切酶,該基因的突變會(huì)引起DNA在細(xì)胞中的蓄積[21],而DNA清除不足導(dǎo)致其在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的蓄積也是SLE的發(fā)病機(jī)制之一[22]。對(duì)TREX1缺陷小鼠的分析發(fā)現(xiàn),這些小鼠在生產(chǎn)Ⅰ型IFN的同時(shí)也出現(xiàn)致命的自身免疫,結(jié)合對(duì)TREX1的40個(gè)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)的研究數(shù)據(jù)分析表明,TREX1與SLE的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[23]。已有研究證明,在兒童SLE中TREX1突變引起的缺乏癥會(huì)誘發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病[24]。
整合素αM(integrin alpha M,ITGAM)SNP與SLE有顯著關(guān)聯(lián)。據(jù)報(bào)道,其rs1143679SNP的次要多態(tài)性位點(diǎn)在歐洲人群中與狼瘡性腎炎(lupus nephritis,LN)、盤(pán)狀皮疹和免疫學(xué)表現(xiàn)呈正相關(guān)[25],在另一項(xiàng)對(duì)亞洲SLE患者的研究中,rs1143679與LN呈正相關(guān),而與盤(pán)狀皮疹呈負(fù)相關(guān)[26]。在拉丁美洲人中也發(fā)現(xiàn)rs1143679與SLE具有相關(guān)性[27]。除rs1143-679外,rs1143683、rs9888739、rs1143679、rs34572943與SLE也有顯著的相關(guān)性[28]。
除上述已證明在臨床與SLE相關(guān)的基因外,B細(xì)胞支架蛋白與錨蛋白重復(fù)序列的關(guān)聯(lián)1(B-cell scaffold protein with ankyrin repeats 1,BANK1)、腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)蛋白3(tumor necrosis factor alpha inducible protein 3,TNFAIP3)、編碼鋅指轉(zhuǎn)錄因子的IKZF1等基因也在實(shí)驗(yàn)室研究中證明與SLE疾病易感性相關(guān)[29]。
根據(jù)2019年由歐洲風(fēng)濕病聯(lián)盟(European League Against Rheumatism,EULAR)和美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)院(American College of Rheumatology,ACR)共同修訂的SLE新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定免疫學(xué)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)包括SLE特異性抗體、抗磷脂抗體以及補(bǔ)體蛋白,新標(biāo)準(zhǔn)的敏感性為96.7%,特異性為93.4%[30]。但由于SLE發(fā)病機(jī)制的多樣性,任何一種單獨(dú)的免疫診斷均無(wú)法做到敏感性與特異性同樣高的水平。
2.1 特異性抗體 抗核酸抗體(antinuclear antibo-dy,ANA)對(duì)SLE的敏感性很高,對(duì)13 000多名患者的數(shù)據(jù)的薈萃分析表明,ANA≥1∶80的敏感性為98%[31]。但ANA的特異性較差,多達(dá)20%~30%的健康人群被檢測(cè)為陽(yáng)性[32],因此,ANA僅可用于SLE的篩查試驗(yàn),確診SLE需要結(jié)合患者的臨床特征。
抗ds-DNA抗體由B細(xì)胞受刺激后產(chǎn)生,可與抗原結(jié)合形成免疫復(fù)合物沉積在腎小球基底膜和血管內(nèi)皮上,從而引發(fā)SLE[33]。作為SLE的生物標(biāo)志物,其診斷特異性高但敏感性低,抗ds-DNA陰性不能完全排除SLE的可能性。
抗Sm抗體特殊之處在于其僅在SLE中出現(xiàn),在相關(guān)自身免疫性疾病,如類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎或硬皮病中不存在,但其在SLE中也僅有25%的特異性[34]。
2.2 抗磷脂抗體 抗磷脂抗體(anti-phospholipid antibody,aPL)是抗磷脂綜合癥(antiphospholipid-antibody syndrome,APS)的致病性自身抗體,與SLE也有明顯的相關(guān)性,對(duì)317名SLE患者至少5年的隨訪中,37%患者有顯著的aPL分布,這些患者即使在無(wú)APS的情況下,也會(huì)增加患該病的風(fēng)險(xiǎn)[35]。另外,伴有SLE的APS患者常出現(xiàn)動(dòng)靜脈血栓形成的癥狀,也有相關(guān)研究證實(shí),aPL中的狼瘡抗凝劑陽(yáng)性可作為診斷SLE中aPL引起血栓并發(fā)癥的一種工具[36]。
2.3 補(bǔ)體蛋白 用于診斷SLE的補(bǔ)體標(biāo)準(zhǔn)包括低C3、低C4水平[30]。血清補(bǔ)體水平的變化對(duì)SLE的診斷和疾病活性均無(wú)特異性,因?yàn)樵谄渌庖邚?fù)合物介導(dǎo)的疾病中也會(huì)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體成分含量低,在細(xì)菌感染期間補(bǔ)體成分水平增加。但在高度活躍期狼瘡患者中,血清補(bǔ)體水平有一定的意義,約60% C3水平異常降低,50% C4水平降低[37]。雖然血清補(bǔ)體的特異性不高,但在監(jiān)測(cè)SLE疾病活動(dòng)方面具有一定的臨床價(jià)值。且大多數(shù)補(bǔ)體存在于血漿中,容易獲得,較自身抗體來(lái)說(shuō)易于檢測(cè)。
SLE新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)B淋巴細(xì)胞刺激因子(B lymphocyte stimulator,BLyS)、IFNγ誘導(dǎo)蛋白10、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)、腫瘤壞死因子α(TNFα)、Ⅰ型IFN信號(hào)、Th17和漿細(xì)胞等新出現(xiàn)的生物標(biāo)志物進(jìn)行了評(píng)估,但均因?yàn)榕R床條件的限制或缺少足夠的驗(yàn)證等原因而被排除在外[38]。雖然這些生物標(biāo)志物有提高SLE的診斷特異性、改善臨床治療等優(yōu)點(diǎn),但不滿足生物標(biāo)志物的選定標(biāo)準(zhǔn),不適用于臨床。
SLE是一種可累及全身的疾病,其中腎臟、神經(jīng)和心血管方面的受累程度最高,對(duì)人體的危害最大。
3.1 腎臟LN是SLE最嚴(yán)重的表現(xiàn)之一,且致死率最高。腎臟活檢是診斷腎炎類(lèi)型和疾病程度的金標(biāo)準(zhǔn),但由于取材會(huì)造成不必要的損傷,因此需要更方便的生物標(biāo)志物。常規(guī)的用于臨床檢查的LN生物標(biāo)志物包括抗ds-DNA抗體、補(bǔ)體C3和C4、蛋白尿、腎小球?yàn)V過(guò)率(glo-merular filtration rate,GFR)和尿沉渣[39],這些標(biāo)志物均是在狼瘡發(fā)生后的檢測(cè)項(xiàng)目,用于狼瘡發(fā)生前的生物標(biāo)志物有待發(fā)掘。近幾年對(duì)LN的研究中,尿液細(xì)胞因子IL-17、TNF樣凋亡誘導(dǎo)劑(TNF-like weak inducer of apoptosis,TWEAK)、尿脂聯(lián)素以及尿單核細(xì)胞趨化蛋白-1(urinary monocyte chemoattractant pro-tein-1,uMCP-1)可作為潛在的生物標(biāo)志物用于臨床。
根據(jù)IL-17與T細(xì)胞在LN中的作用機(jī)制以及對(duì)尿中的IL-17進(jìn)行分子學(xué)檢測(cè),評(píng)估IL-17可作為L(zhǎng)N耀斑的生物標(biāo)志物[40]。TWEAK可調(diào)節(jié)幾種與LN疾病活動(dòng)相關(guān)的細(xì)胞因子或趨化因子,如IL-6、MCP-1、IP-10,與其他炎癥因子相比其在級(jí)聯(lián)反應(yīng)的位置更靠前,因此高水平的尿TWEAK有預(yù)測(cè)LN的潛力[41]。尿脂聯(lián)素可調(diào)節(jié)炎癥并誘導(dǎo)MCP-1的產(chǎn)生,在縱向評(píng)估中,尿脂聯(lián)素的增加最早在腎耀斑發(fā)作前2個(gè)月開(kāi)始,且與蛋白尿和血清肌酐相關(guān)[42]。uMCP-1水平不受非腎臟SLE疾病活動(dòng)的影響,對(duì)腎臟疾病有特異性,對(duì)預(yù)測(cè)腎耀斑敏感,且與耀斑的嚴(yán)重程度和增生性狼瘡性腎炎密切相關(guān)[43]。
3.2 中樞神經(jīng)SLE國(guó)際臨床協(xié)助組(Systemic Lupus International Collaborating Clinics,SLICC)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中包括7種神經(jīng)精神性系統(tǒng)性紅斑狼瘡(neuropsychiatric system lupus erythematosus,NPSLE)綜合征,即脊髓病、癲癇病、急性混亂狀態(tài)、精神病、單神經(jīng)病變、單發(fā)/多發(fā)神經(jīng)病變、顱內(nèi)和多發(fā)性神經(jīng)病變[30]??购颂求wP抗體(anti-ribosomal P-protein autoantibody,ARPA)、抗NR2抗體、抗ds-DNA獨(dú)特型抗體以及抗神經(jīng)元抗體在制作小鼠NPSLE模型時(shí)起到作用,但對(duì)于人體來(lái)說(shuō),自身抗體種類(lèi)及相關(guān)機(jī)制比小鼠復(fù)雜的多。目前尚未發(fā)現(xiàn)NPSLE的診斷金標(biāo)準(zhǔn),據(jù)近幾年的研究數(shù)據(jù)來(lái)看,狼瘡抗凝劑(lupus anticoagulant,LAC)和IL-6更有望成為NPSLE的生物標(biāo)志物。LAC的陽(yáng)性結(jié)果可能有助于疾病表型的分類(lèi),為臨床疾病治療提供依據(jù)[44];NPSLE患者的鞘內(nèi)IL-6水平明顯升高,尤其是急性精神錯(cuò)亂患者的鞘內(nèi)IL-6水平更高[45]。另外正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(positron emission computed tomography,PET)和核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)在NP-SLE的診斷方面可提供神經(jīng)影像的支持,有助于對(duì)疾病發(fā)展情況進(jìn)行觀察[46]。
3.3 心血管 心血管疾?。╟ardiovascular diseases,CVD)是SLE患者致殘和死亡的重要原因之一。除傳統(tǒng)的CVD危險(xiǎn)因素外,SLE也已被證明是CVD的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子,可以使臨床心血管發(fā)病率增加5~8倍,且SLE疾病活動(dòng)度大的患者患CVD的風(fēng)險(xiǎn)更高。另外幾種自身抗體,如抗磷脂抗體、抗ds-DNA抗體、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞也與亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化和CVD的發(fā)展有關(guān)[47]。除自身抗體外,有研究表明,F(xiàn)ramingham風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分(Framingham risk score,F(xiàn)RS)乘以2可預(yù)測(cè)狼瘡患者的CVD風(fēng)險(xiǎn)[48]。
SLE由于其復(fù)雜性、全身性的特征,導(dǎo)致其生物標(biāo)志物不如其他自身免疫病或腫瘤等疾病的生物標(biāo)志物容易確定。近幾年對(duì)SLE的研究也發(fā)現(xiàn)了新的生物標(biāo)志物,其中有的具有很好的特異性或敏感性,但由于臨床條件或樣本量等原因的限制,無(wú)法適用于臨床;實(shí)驗(yàn)室階段表現(xiàn)良好的生物標(biāo)志物往往具有局限性,當(dāng)進(jìn)行臨床試驗(yàn)時(shí)患者的病情往往更復(fù)雜,造成的實(shí)驗(yàn)效果不好;臨床試驗(yàn)規(guī)模小,可能針對(duì)部分地區(qū)的人群起到檢測(cè)診斷的作用,但面對(duì)更廣泛人群時(shí)的反饋不好。因此,研究出更廣泛、更適用的生物標(biāo)志物仍是亟待解決的問(wèn)題。
開(kāi)發(fā)更適用于臨床檢測(cè)的生物標(biāo)志物或者找到某些便于臨床檢測(cè)的替代物是可行方法;SLE的發(fā)病機(jī)制不明確是生物標(biāo)志物探索路上的障礙;針對(duì)某一種族人群SLE患者進(jìn)行研究,找到有針對(duì)性的生物標(biāo)志物也是一種可行方案。生物標(biāo)志物歸根結(jié)底是要應(yīng)用于臨床,不論是對(duì)易感性判斷、疾病確診還是器官受損情況評(píng)估,均是為了臨床上對(duì)疾病的預(yù)防及治療,為患者提供幫助。