寸杏珠 傅 萍 孫 平 熊瑞芳 魏正萍 呂建海

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種復(fù)雜的自身免疫性疾病,具有慢性復(fù)發(fā)、緩解過程和多種多樣的臨床表現(xiàn),可累及多器官多系統(tǒng)。 有研究表明,血清總鈣水平與狼瘡患者病情活動(dòng)性有關(guān),具體表現(xiàn)為血鈣水平與SLEDAI(systemic lupus erythematosus disease activity index)評(píng)分呈負(fù)相關(guān),而與C3 水平呈正相關(guān)[2]。 國(guó)外有關(guān)SLE 患者血清中微量元素的分析研究也證實(shí)狼瘡患者存在血鈣水平的降低,這可能與狼瘡患者鈣穩(wěn)態(tài)與平衡的打破有關(guān)。 鈣信號(hào)被證明在維持免疫耐受性中起著至關(guān)重要的作用。 近年來研究表明,鈣信號(hào)可調(diào)控環(huán)狀GMP-AMP 合成酶(cyclic GMP-AMP synthase,c GAS)/干擾素基因軸的激活,從而通過Ⅰ型干擾素參與先天免疫調(diào)節(jié),由于其對(duì)固有免疫和適應(yīng)性免疫的影響,異常的鈣信號(hào)與多種自身免疫性疾病有關(guān),其中也包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡[3]。 目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于血鈣與SLE 活動(dòng)性關(guān)系的研究較少, 本文就血清總鈣水平與SLE 疾病活動(dòng)度的關(guān)系研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、血清鈣與鈣離子穩(wěn)態(tài)

健康人群中的血鈣水平相對(duì)穩(wěn)定,主要有3 種形式：離子鈣(51%)、蛋白結(jié)合鈣(40%)和陰離子結(jié)合鈣(9%)。 鈣代謝包括兩種情況：鈣平衡和鈣穩(wěn)態(tài),細(xì)胞內(nèi)外的鈣離子(Ca2+)水平保持穩(wěn)定稱為鈣穩(wěn)態(tài)。 既往研究表明,鈣穩(wěn)態(tài)在許多疾病中被打破。He 等[4]誘導(dǎo)的膿毒癥大鼠模型中細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度在主要器官中幾乎同步升高,而在外周血中減少,用鈣通道阻滯劑維拉帕米治療可以緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載的情況。 也有研究表明,細(xì)胞外Ca2+流入與細(xì)胞凋亡有關(guān),這可能與自身免疫病中自身抗體的產(chǎn)生有關(guān),國(guó)內(nèi)既往研究結(jié)果表明,SLE 患者血鈣水平與疾病活動(dòng)度相關(guān)[2,5]。

二、鈣離子與自身免疫

鈣離子是一種重要的信號(hào)分子,控制著廣泛的生物功能。 Ca2+作為一種第二信使,與許多細(xì)胞功能相關(guān),包括分裂、增殖和凋亡等。 細(xì)胞外液的Ca2+水平維持在幾毫摩爾(mmol)范圍內(nèi),然而胞內(nèi)Ca2+水平大約在100 納摩爾(nmol)的范圍內(nèi),比細(xì)胞外液Ca2+濃度低10000 倍左右。 由此產(chǎn)生的Ca2+梯度由細(xì)胞Ca2+存儲(chǔ)、各種類型的Ca2+通道、Ca2+/H+ATP酶和Na+/Ca2+交換器保持。 在免疫系統(tǒng)中,鈣信號(hào)在多種細(xì)胞功能中起著核心作用,如增殖、分化、凋亡和基因轉(zhuǎn)錄。 在免疫反應(yīng)中,T 淋巴細(xì)胞和B 淋巴細(xì)胞抗原受體的參與誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Ca2+存儲(chǔ)的減少,然后激活鈣池調(diào)控鈣離子內(nèi)流(store-operated Ca2+entry,SOCE)來提高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度,這是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放激活Ca2+(Ca2+release-activated Ca2+,CRAC)通道介導(dǎo)的,CRAC 通道是鈣離子進(jìn)入免疫細(xì)胞的主要途徑。

鈣離子的上下游信號(hào)通路與淋巴細(xì)胞增殖、活化相關(guān)基因的表達(dá)、細(xì)胞因子或趨化因子的產(chǎn)生、T 淋巴細(xì)胞的分化有關(guān),鈣信號(hào)參與許多涉及免疫耐受和炎癥的途徑,例如,鈣信號(hào)被證明參與B 淋巴細(xì)胞的發(fā)育、增殖、遷移和凋亡,這是免疫耐受的關(guān)鍵方面。此外,近年來研究表明,鈣信號(hào)可以調(diào)節(jié)環(huán)狀GMP-AMP 合成酶/干擾素基因刺激因子軸的激活,從而通過Ⅰ型干擾素(interferon-1,IFN-1)參與先天免疫調(diào)節(jié)[3]。 由于鈣信號(hào)對(duì)先天和獲得性免疫的影響,鈣信號(hào)異常與包括SLE 在內(nèi)的幾種自身免疫性疾病有關(guān)。

三、鈣離子與SLE

除了適應(yīng)性免疫反應(yīng)異常外,先天性免疫信號(hào)失調(diào)在SLE 的發(fā)病中也起著關(guān)鍵作用,其中Ⅰ型干擾素在SLE 中的研究最為廣泛。 2003年,在SLE 患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了廣泛的Ⅰ型干擾素誘導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄信號(hào),后續(xù)發(fā)現(xiàn)與Ⅰ型干擾素相關(guān)的“干擾素信號(hào)”在60% ～80%的SLE 患者中可見,血液中攜帶這種干擾素信號(hào)的SLE 患者病情通常更為嚴(yán)重,累及腎臟、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)居多,并且干擾素調(diào)節(jié)的趨化因子水平升高與SLE 患者疾病活動(dòng)度增加、狼瘡性腎炎活動(dòng)、低補(bǔ)體血癥、抗雙鏈DNA(ds-DNA)抗體效價(jià)顯著相關(guān)[6,7]。 Mai 等[8]開展的研究也證實(shí)了干擾素誘導(dǎo)的基因表達(dá)水平與SLE 疾病活動(dòng)性之間存在關(guān)聯(lián)。 在自身免疫病中Ⅰ型干擾素應(yīng)答失調(diào)的一個(gè)關(guān)鍵效應(yīng)因子是cGAS-STING(cyclic GMP-AMP synthase-stimulator of interferon gene)信號(hào)轉(zhuǎn)軸。

近年來研究表明,鈣和相關(guān)的信號(hào)蛋白可以調(diào)節(jié)cGAS-STING 和自身免疫。 鈣如何調(diào)節(jié)STING 激活是復(fù)雜的,涉及刺激和抑制機(jī)制。 其中之一是鈣調(diào)蛋白介導(dǎo)的信號(hào)通路,它是STING 激活所必需的信號(hào)通路。 與鈣信號(hào)通路相關(guān)的還有cGAS 抑制劑TREX1(three prime repair exonuclease 1),這是一種細(xì)胞質(zhì)外切酶,小鼠中TREX1 的缺失會(huì)改變Ca2+信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)錄,而在人類中TREX1 功能的缺失會(huì)導(dǎo)致多種自身免疫性疾病,其中就包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡[9,10]。

越來越多的研究證據(jù)表明,SLE 病理與Ca2+穩(wěn)態(tài)相關(guān),SLE 中鈣信號(hào)受到了影響,由于胞質(zhì)DNA 的積累,先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)都發(fā)生了變化,從而促進(jìn)自身免疫反應(yīng)。 在SLE 中觀察到,持續(xù)產(chǎn)生IFN-1 (在無致病刺激的情況下)會(huì)導(dǎo)致髓系樹突狀細(xì)胞的激活,通過遞呈凋亡小體中含有自身抗原的核酸(如細(xì)胞DNA)促進(jìn)自身免疫,隨著活化的髓樣樹突狀細(xì)胞中共刺激分子的高表達(dá)導(dǎo)致自體反應(yīng)性淋巴細(xì)胞(包括T 淋巴細(xì)胞和B 淋巴細(xì)胞)的擴(kuò)張[11]。 這種來自自身免疫淋巴細(xì)胞的“過度活躍”的IFN 反應(yīng)導(dǎo)致凋亡體進(jìn)一步超負(fù)荷,最終導(dǎo)致組織損傷。 鈣和相關(guān)的信號(hào)蛋白調(diào)節(jié)cGAS-STING 信號(hào)軸導(dǎo)致Ⅰ型干擾素應(yīng)答失調(diào),從而造成凋亡小體內(nèi)核酸成分大量暴露,最終造成組織損傷。 SLE 患者常常經(jīng)歷Ca2+失衡,導(dǎo)致低鈣血癥的發(fā)生[2,12,13]。 在系統(tǒng)性紅斑狼瘡疾病模型中,抑制cGAS-STING 通路可能會(huì)改善過度活躍的IFN 反應(yīng)[14,15]。

除外干擾素應(yīng)答失調(diào)外,SLE 患者中B 淋巴細(xì)胞與胞內(nèi)外鈣離子流動(dòng)也需要關(guān)注,SLE 患者中往往可以發(fā)現(xiàn)高水平的致病性抗體,凸顯了B 淋巴細(xì)胞在SLE 中的關(guān)鍵作用,提示B 淋巴細(xì)胞耐受的破壞是SLE 發(fā)病機(jī)制的核心[16]。 多項(xiàng)研究已經(jīng)證明了通過B 細(xì)胞抗原受體(B-cell receptor,BCR)的異常信號(hào),這種異常的信號(hào)導(dǎo)致Ca2+信號(hào)增加。 有研究顯示,與健康對(duì)照組比較,SLE 患者的未分離并具有完整的膜表面免疫球蛋白M(membrane immunoglobulin M,mIgM)和膜表面免疫球蛋白G(membrane immunoglobulin G,mIgG) 的循環(huán)B 細(xì)胞被刺激后細(xì)胞內(nèi)Ca2+反應(yīng)升高,這種增加的Ca2+內(nèi)流被發(fā)現(xiàn)與免疫球蛋白Fc 受體ⅡB (FcγRⅡB)信號(hào)通路受損有關(guān)。

抗體Fcγ 的受體(FcγR)是一群主要表達(dá)于白細(xì)胞表面的糖蛋白,屬于免疫球蛋白超家族成員,FcγRⅡB 是唯一的抑制性Fc 受體,它控制免疫和炎性反應(yīng)的許多方面,在除NK 細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞以外的所有白細(xì)胞表面表達(dá),編碼這種蛋白質(zhì)的基因變異長(zhǎng)期以來一直與自身免疫性疾病的易感性有關(guān),特別是系統(tǒng)性紅斑狼瘡[17,18]。 生理上,FcγR ⅡB 通過激活SHIP 和水解3,4,5 磷脂酰肌醇三磷酸(phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate,PIP3)水解脫磷酸,進(jìn)而阻止PIP3 招募含有PH(pleckstrin homology)結(jié)構(gòu)域的蛋白,如磷脂酶cγ(phospholipase cγ,PLcγ)聚集至細(xì)胞膜,從而減少細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平。 因此,小鼠磷脂酶2(phospholipase cγ2,PLcγ2)的點(diǎn)突變可導(dǎo)致嚴(yán)重的自發(fā)性炎癥和系統(tǒng)性自身免疫[19]。

在SLE 中異常的另一個(gè)例子是DN2 即雙陰性B細(xì)胞。 研究發(fā)現(xiàn),狼瘡性腎炎(lupus nephritis,LN)患者DN2 細(xì)胞比例增加,其細(xì)胞膜上的鈣離子通道Orai 蛋白表達(dá)增加,抗IgM 抗體刺激LN 患者外周血DN2 細(xì)胞產(chǎn)生鈣內(nèi)流峰值高于正常對(duì)照,且與疾病活動(dòng)度相關(guān)。 也有研究表明,SLE 患者B 淋巴細(xì)胞的靜息胞質(zhì)Ca2+水平增加,這種Ca2+反應(yīng)的增加可能會(huì)降低自身反應(yīng)B 淋巴細(xì)胞的激活閾值,并導(dǎo)致耐受被打破。

鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶和鈣調(diào)蛋白激酶(calmodulin kinases,CAMK)是與SLE 關(guān)系密切的胞內(nèi)蛋白激酶,在T 淋巴細(xì)胞內(nèi),Ca2+-鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶-NFAT 途徑調(diào)節(jié)IL-2、CD40L 等細(xì)胞因子的產(chǎn)生, Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅳ(calmodulin-dependent protein kinase Ⅳ,CaMKⅣ)則通過提高cAMP 反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白(cAMP response element modulator,CREM) 與IL-2 啟動(dòng)子的結(jié)合程度而抑制IL-2 的產(chǎn)生,這兩種蛋白激酶的活性與鈣離子反應(yīng)程度呈正相關(guān)。 在SLE 患者T 淋巴細(xì)胞內(nèi),胞內(nèi)和線粒體內(nèi)鈣離子水平升高,線粒體數(shù)量增加和持續(xù)超級(jí)化,免疫突觸改變等異常現(xiàn)象均可導(dǎo)致鈣離子流異常升高,從而影響胞內(nèi)激酶和轉(zhuǎn)錄因子的功能導(dǎo)致CD40L、IL-2 表達(dá)紊亂,主要表現(xiàn)為CaMKⅣ向細(xì)胞核的易位增強(qiáng),導(dǎo)致抑制因子CREM 與IL-2 啟動(dòng)子的結(jié)合增加,從而抑制IL-2 基因的轉(zhuǎn)錄,IL-2 是自身免疫的抑制因子,CaMKⅣ通常在狼瘡性腎炎中過度表達(dá),阻斷CaMKⅣ可顯著降低狼瘡小鼠的疾病活性[20]。

SLE T 淋巴細(xì)胞中增強(qiáng)的Ca2+信號(hào)也增加了活化T 細(xì)胞核因子蛋白(nucleus factor of activated T cell,NFAT)與CD40L 啟動(dòng)子的結(jié)合,導(dǎo)致T 淋巴細(xì)胞表面表達(dá)更多的B 淋巴細(xì)胞共刺激分子CD40L,持續(xù)促進(jìn)B 淋巴細(xì)胞的促炎激活。 事實(shí)上,雙嘧達(dá)莫通過抑制Ca2+-鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶-NFAT 通路來抑制促炎性細(xì)胞因子和B 淋巴細(xì)胞共刺激分子的產(chǎn)生,減輕狼瘡腎炎和皮膚潰瘍。 同時(shí),鈣調(diào)磷酸酶抑制劑他克莫司和環(huán)孢素具有顯著的腎臟保護(hù)作用,在SLE 患者中已廣泛應(yīng)用。

四、血清總鈣水平與狼瘡性腎炎活動(dòng)度的關(guān)系

狼瘡性腎炎是SLE 最常見的靶器官損害,當(dāng)SLE累及腎臟時(shí),此類患者的預(yù)后往往比未累及腎臟的患者要差。 其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,與免疫復(fù)合物沉積、補(bǔ)體系統(tǒng)異常、免疫細(xì)胞異常及細(xì)胞因子變化、基因調(diào)控異常均有關(guān)系[21]。 研究發(fā)現(xiàn),SLE 處于高疾病活動(dòng)時(shí),往往導(dǎo)致狼瘡性腎炎處于高疾病活動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致血鈣水平降低,而SLE 處于低疾病活動(dòng)時(shí)變化不明顯。LN 患者腎小球免疫復(fù)合物沉積、腎小管萎縮、間質(zhì)纖維化等病變使低蛋白血癥在LN 患者中十分常見,腎小球基膜孔的擴(kuò)大導(dǎo)致大量血清白蛋白濾過,而腎小管病變對(duì)白蛋白攝取及降解減少,從而導(dǎo)致大量蛋白尿及低蛋白血癥,鈣與蛋白結(jié)合隨尿丟失,最終導(dǎo)致血清中結(jié)合鈣的降低。 LN 患者發(fā)生腎臟損害時(shí),腎臟羥化1,25-(OH)2-VitD3減少,一方面使腸道吸收鈣減少,血清總鈣水平降低,另一方面腎小管損害導(dǎo)致Ca2+重吸收減少,最終導(dǎo)致血清總鈣減少。 LN患者發(fā)生慢性腎衰竭時(shí),腎小球?yàn)V過率減小,磷排出減少,血磷濃度升高,與血鈣形成磷酸鈣沉積,從而造成血清總鈣水平降低。

SLE 患者中高鈣血癥雖然罕見但也有病例報(bào)道,此類患者出現(xiàn)高鈣血癥表現(xiàn)時(shí),病情往往也處于活動(dòng)期,不同的發(fā)病機(jī)制已被提出來解釋這些患者的高鈣血癥,比如甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白的產(chǎn)生,可能與潛在但尚未發(fā)現(xiàn)的惡性腫瘤有關(guān)。 此外,活動(dòng)期SLE患者體內(nèi)釋放的某些細(xì)胞因子,如白介素6、白介素1、前列腺素E 等,可刺激破骨細(xì)胞性骨吸收,導(dǎo)致高鈣血癥[22]。

五、展 望

通過血清鈣水平可以判斷SLE 的疾病活動(dòng)度,其血鈣水平降低可能與細(xì)胞內(nèi)外鈣離子波動(dòng)以及狼瘡性腎損害導(dǎo)致結(jié)合鈣排出增多、鈣的吸收及重吸收減少有關(guān)。 血清總鈣測(cè)定相對(duì)于判斷SLE 病情活動(dòng)的其他指標(biāo)具有價(jià)格低廉、方便快速的特點(diǎn),對(duì)于我國(guó)現(xiàn)在推行的三級(jí)診療制度有一定意義,因?yàn)榛鶎俞t(yī)療機(jī)構(gòu)常常不能做到自身抗體的檢測(cè),但血清總鈣檢測(cè)在大多數(shù)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)已普及,對(duì)SLE 患者進(jìn)行血清總鈣的監(jiān)測(cè)可以幫助判斷病情活動(dòng)度,當(dāng)SLE患者出現(xiàn)腎損害相關(guān)指標(biāo)升高,考慮是否行腎臟穿刺時(shí),血清總鈣也可作為輔助性的指標(biāo)為臨床工作者提供判斷依據(jù)。