分泌型免疫球蛋白A在黏膜免疫中的作用

柳麗松，柳　彎，李　艷，殷　紅(綜述)，雷　娜(審校)

(云南中醫(yī)學(xué)院，昆明 650500)

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分泌型免疫球蛋白A在黏膜免疫中的作用

柳麗松△，柳彎△，李艷△，殷紅△(綜述)，雷娜※(審校)

(云南中醫(yī)學(xué)院，昆明 650500)

摘要：分泌型免疫球蛋白A(SIgA)是由J鏈連接成的多聚體IgA與分泌片段結(jié)合后形成的復(fù)合物，主要存在于乳汁、胃腸液、呼吸道分泌液等外分泌液中，是黏膜免疫的主要抗體，它能有效地阻斷病原體對深層組織的感染和入侵，是機體抵御有害物質(zhì)的第一道防線。SIgA是黏膜表面分泌量最多的抗體，它能在細胞內(nèi)中和病原微生物，并且可以穿過上皮細胞，有效清除黏膜部位的免疫復(fù)合物及上皮細胞內(nèi)的抗原?，F(xiàn)就SIgA的結(jié)構(gòu)、合成與分泌、生物學(xué)功能以及臨床應(yīng)用等方面作一綜述，以闡明SIgA在黏膜免疫中所起的重要作用。

關(guān)鍵詞:黏膜免疫；分泌型免疫球蛋白A；生物學(xué)特征和功能；臨床應(yīng)用

黏膜免疫系統(tǒng)是指廣泛分布于呼吸道、胃腸道、泌尿生殖道黏膜及一些外分泌腺體處的淋巴組織。黏膜的總面積約有400 m2，是病原體進入機體的主要門戶。黏膜免疫系統(tǒng)不僅具有一般性的屏障作用，還參與機體的體液免疫和細胞免疫過程[1]，是執(zhí)行局部特異性免疫功能的主要場所，在機體內(nèi)環(huán)境中起重要的調(diào)節(jié)作用。分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A，SIgA)是黏膜表面最重要的抗體，它能有效地阻止病原體黏附于黏膜表面，抵御病原體的感染和入侵[2]，局部SIgA的缺失會增加黏膜感染的易患性[3]。SIgA是機體黏膜抵抗感染的重要因素，也是多種黏膜疾病的診斷和預(yù)后評價的重要指標(biāo)?，F(xiàn)就SIgA的結(jié)構(gòu)、合成與分泌、生物學(xué)功能以及臨床應(yīng)用等方面予以綜述。

1SIgA的生物學(xué)特征

1.1SIgA的結(jié)構(gòu)SIgA是20世紀60年代由Tomasi等[3]首先發(fā)現(xiàn)存在于乳汁、胃腸液、呼吸道分泌液等外分泌液中的一種抗體。由于它是黏膜表面分泌量最多的免疫球蛋白，且具有不易被一般的蛋白酶水解的特點，使其成為黏膜免疫系統(tǒng)中的主要效應(yīng)分子[4]。SIgA由2個單聚體IgA、2條多肽鏈(重鏈和輕鏈)、1條J鏈和分泌片段(secretory component，SC)共同組成，其中單聚體IgA、多肽鏈和J鏈都由漿細胞產(chǎn)生，而SC則由黏膜上皮細胞合成[5]。

1.2SIgA合成、分泌過程及影響因素當(dāng)抗原接觸到呼吸道、腸道、泌尿道等部位的黏膜時，首先被黏膜表面專門的抗原識別細胞(M細胞)識別，之后M細胞內(nèi)陷形成一個口袋形狀，將識別過的抗原攝取到“口袋”內(nèi)，再傳遞給巨噬細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞等抗原提呈細胞?？乖蔬f細胞將這些抗原分解成抗原碎片，進一步激活B淋巴細胞，使其成熟、分化為IgA+漿細胞，隨淋巴液引流歸巢入淋巴管，再通過血液循環(huán)至各黏膜組織的內(nèi)皮細胞微靜脈，隨后進入外分泌組織中，如唾液腺、淚腺、乳腺和腸腺等。進入外分泌腺中的IgA+漿細胞經(jīng)mRNA的轉(zhuǎn)錄和加工后，分泌出多聚體免疫球蛋白A(polymeric immunoglobulin，pIgA)，pIgA在黏膜上皮細胞基底面與多聚體免疫球蛋白受體(polymeric immunoglobulin receptor，pIgR)結(jié)合，形成pIgR-pIgA共價復(fù)合物，該復(fù)合物通過跨膜轉(zhuǎn)運的方式穿過上皮細胞。在轉(zhuǎn)運過程中，pIgR被蛋白水解酶裂解，細胞外部分被裂解成SC[6]，SC與pIgA 結(jié)合成為SIgA，SIgA以胞吐方式釋入黏膜腔。

在此過程中SIgA合成、分泌受到眾多因素的影響。首先，漿細胞的數(shù)量對SIgA的合成有影響。漿細胞來源于B淋巴細胞，當(dāng)抗原刺激時，B淋巴細胞進入快速增殖期，成熟并分化為漿細胞，而漿細胞的生命周期大約是20 d。在這個過程中，如果B淋巴細胞歸巢數(shù)量減少，漿細胞又持續(xù)消耗，會導(dǎo)致漿細胞數(shù)量減少，合成和貯存抗體的功能降低，最終影響SIgA的合成。漿細胞的數(shù)量與IgA的分泌水平呈正相關(guān)[7]。

其次，輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)分泌的細胞因子能影響SIgA的分泌。Th細胞分為Th1和Th2兩種類型，Th1細胞主要分泌白細胞介素(interleukin,IL)2和干擾素γ等細胞因子；Th2分泌的細胞因子主要有IL-4、IL-5、IL-6和IL-10，它們在促進SIgA分泌方面起重要作用[4]。Amin等[8]在HT-29單層細胞的體外實驗中發(fā)現(xiàn)，細胞因子干擾素γ和IL-4可共同促進IgA穿過HT-29單層細胞，增加IgA的跨膜轉(zhuǎn)運。IL-5能促使表面SIgA+B細胞分化成為SIgA[9]，但是在相同的細胞培養(yǎng)環(huán)境中，IL-6對IgA分泌水平的影響遠大于IL-5[10]。小鼠體內(nèi)實驗證實，正常小鼠經(jīng)口免疫卵清蛋白后能引起腸道IgA的應(yīng)答，但是IL-4基因敲除小鼠(IL-4-/-)口服卵清蛋白后，腸道內(nèi)沒有IgA應(yīng)答反應(yīng)，表明腸道黏膜表面IgA對抗原的反應(yīng)取決于IL-4的存在與否[11]。Ramsay等[10]觀察正常小鼠和IL-6基因敲除小鼠(IL-6-/-)小腸固有層中IgA漿細胞數(shù)量，發(fā)現(xiàn)IL-6-/-小鼠比正常小鼠小腸內(nèi)IgA漿細胞數(shù)量減少40%，證實IL-6能影響SIgA的分泌。

此外，SC是SIgA的重要組分，參與SIgA的分泌和轉(zhuǎn)運。SC能抵抗蛋白酶的降解，使SIgA不易被消化液中的蛋白酶水解，增強SIgA的防御能力。在SC基因敲除小鼠(SC-/-)中，由于SC基因缺失，不能對plgA進行跨膜運輸，影響SIgA的分泌，使該小鼠喪失黏膜免疫功能[6]。

2SIgA的生物學(xué)功能

2.1阻止抗原黏附及抗原排除SIgA分泌到黏膜表面形成一層保護膜，通過凝集并捕獲黏膜表面的抗原，與抗原表面的特異性結(jié)合位點結(jié)合后[12]，抑制抗原的運動活力，使其不能附著于黏膜，從而有效地抵御抗原入侵。對于已經(jīng)侵入到上皮細胞內(nèi)的抗原，pIgA抗體能與之結(jié)合并形成免疫復(fù)合物，一部分免疫復(fù)合物被單核吞噬細胞吞噬，其余的pIgA-抗原復(fù)合物則與pIgR結(jié)合，通過pIgR介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運將其排出，隨后經(jīng)呼吸道纖毛運動或腸蠕動排除體外[13]。Corthésy[14]用實驗證實,SIgA可以介導(dǎo)體內(nèi)的免疫清除作用。由于SIgA與抗原結(jié)合后不會引起炎癥反應(yīng)，因此SIgA也被稱為非炎性抗體，這也是SIgA能清除黏膜上抗原的一個重要優(yōu)勢，也是其成為黏膜上主要抗體的原因之一。

2.2促進吞噬細胞的抗原吞噬作用SIgA的F(ab′)2與病原微生物上的特異性抗原結(jié)合，游離的Fc部分與吞噬細胞上的Fc受體結(jié)合，從而促使吞噬細胞吞噬和清除病原微生物[15]。SIgA可以激活補體的C3旁路途徑，補體C3的降解產(chǎn)物C3b片段，其N端不穩(wěn)定結(jié)合點容易與微生物顆粒結(jié)合，結(jié)合后的C3b分子C端的穩(wěn)定結(jié)合點變得容易與吞噬細胞膜上C3b受體結(jié)合，從而導(dǎo)致細菌被溶解。

3SIgA的臨床意義

3.1在感染性疾病中的作用SIgA是機體黏膜抵抗感染的重要因素，新生兒機體免疫功能尚未健全，呼吸道、腸道黏膜SIgA水平低下，導(dǎo)致新生兒易患呼吸道、腸道感染[16]。初乳中的SIgA是主要的免疫球蛋白，隨乳汁進入新生兒的胃腸道，為新生兒抗感染提供被動免疫保護，Walker[17]證實，母乳喂養(yǎng)新生兒能降低上述感染的發(fā)生率。鮑廣君[18]研究表明，初發(fā)尿路感染患者尿液中SIgA明顯升高，而反復(fù)發(fā)作尿路感染患者尿液中SIgA水平較低，這可能是由于初發(fā)尿路感染患者尿道受到細菌侵襲后，尿道黏膜增加了SIgA的分泌，有效抑制細菌黏附，防止尿路感染的發(fā)生，反復(fù)發(fā)作患者全身免疫或尿道局部免疫功能低下，是反復(fù)發(fā)作尿路感染的主要原因。以上研究均提示，SIgA在感染性疾病中具有重要作用。

3.2作為疾病的診斷和預(yù)后評價指標(biāo)Nakashima等[19]對綠膿假單胞菌感染引起角膜炎患者的淚液進行檢測，發(fā)現(xiàn)角膜炎患者淚液中SIgA水平明顯低于正常人，經(jīng)治療后淚液SIgA水平逐漸趨于正常，提示角膜炎患者淚液SIgA水平的變化對臨床觀察預(yù)后有重要價值。

在多種呼吸道感染性疾病過程中，唾液SIgA水平的變化也有重要的臨床意義。在一項健康兒童與哮喘兒童的臨床觀察中發(fā)現(xiàn)[20]，健康兒童唾液SIgA的水平明顯高于哮喘初診及治療組，提示健康兒童黏膜免疫功能強于哮喘初診及治療組，哮喘兒童存在黏膜免疫功能低下。Hewson-Bower和Drummond[21]研究發(fā)現(xiàn)，呼吸道黏膜中較低的SIgA水平會增加機體對上呼吸道感染的易患性,高水平的SIgA水平與上呼吸道抗感染能力直接相關(guān)。與該結(jié)果一致的是，1998年Akopian[22]也發(fā)現(xiàn)唾液SIgA水平低下容易引起口腔慢性炎癥及感染。因此，通過測定唾液SlgA的水平不僅可以了解患者黏膜局部的免疫狀態(tài)，在某種程度上還有助于疾病的早期診斷。

體內(nèi)SIgA水平的低下或缺乏，還容易引起變態(tài)反應(yīng)或自身免疫性疾病的發(fā)生，這可能與黏膜屏障的功能減弱，導(dǎo)致體內(nèi)固有的細菌菌群失調(diào)有關(guān)，如谷蛋白敏感性腸炎或炎性腸病的發(fā)生均與腸黏膜功能紊亂有關(guān)，也與患者體內(nèi)選擇性IgA缺乏密切相關(guān)[23]。

4SIgA與藥物研發(fā)

4.1重組SIgA的臨床研究SIgA在黏膜免疫中的作用不僅僅體現(xiàn)在上述診斷指標(biāo)的應(yīng)用上，還為進一步尋求臨床治療提供了方向。將SIgA應(yīng)用到黏膜，可以較好地防止致病菌對黏膜上皮的黏附，有效地預(yù)防感染的發(fā)生[1]。Ma等[24]發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植物能產(chǎn)生組合SIgA所需的成分，利用轉(zhuǎn)基因植物表達了鼠源SIgA抗體的κ鏈、鼠-人A-G重鏈、J鏈和兔SC，并在土豆中成功組裝了SIgA。然而，植物的糖基化部分與哺乳動物的是完全不同的，異源性可能會引起的一系列免疫問題，為了避免異源性引起的免疫反應(yīng)，需要進一步探索使用哺乳動物細胞合成并組裝SIgA。但SIgA是一個大分子量復(fù)合物，約為400 000，組裝起來相當(dāng)困難。天然的SIgA還涉及到兩種不同的細胞參與生成等問題，使用基因工程重組SIgA并廣泛應(yīng)用于臨床治療目前還有一段距離。

4.2疫苗采用滅活的細菌、病毒作為疫苗，僅保留其免疫原性，經(jīng)黏膜途徑免疫后，不但能使機體SlgA水平升高，還能引起血清型IgA和IgG的反應(yīng)，有效提高機體免疫功能[25]。Arakawa等[26]用表達了霍亂弧菌B亞基的生馬鈴薯喂養(yǎng)小鼠，結(jié)果小鼠體內(nèi)產(chǎn)生血清型抗體IgG和SIgA，保護小鼠不受霍亂毒素的影響。Adrian等[27]給小鼠鼻腔接種抗假單胞菌疫苗，發(fā)現(xiàn)疫苗能有效誘發(fā)鼻咽部的黏膜免疫和系統(tǒng)免疫應(yīng)答，產(chǎn)生抗體能有效對抗假單胞菌。盡管動物實驗已證實經(jīng)口或經(jīng)鼻免疫能誘導(dǎo)體內(nèi)抗體的產(chǎn)生，但是在臨床應(yīng)用中黏膜疫苗還存在嚴重的不良反應(yīng)，因此目前可用于臨床的口服疫苗僅有幾種[28]。

4.3其他免疫制劑細菌溶解產(chǎn)物(泛福舒)是一種含有8種細菌的凍干溶解物，能加快T淋巴細胞成熟，提高唾液SIgA和支氣管肺泡灌洗液中SIgA水平。泛福舒能增強機體對呼吸道感染的抵抗力。Gutiérrez-Tarango和Berber[29]報道，用泛福舒治療反復(fù)呼吸道感染患兒，在12個月內(nèi)，患兒呼吸道感染發(fā)生率和感染后持續(xù)時間(35.23 d)均少于對照組。此外，泛福舒能減少慢性阻塞性肺氣腫患者急性呼吸道感染的次數(shù)、縮短病程、減輕病情并改善患者的生活質(zhì)量[30]。盡管已有大量的文獻報道泛福舒的治療效果，但是仍然需要進一步收集更多的病例樣本，進行多中心評價，為臨床治療用藥提供確切的理論依據(jù)。

5結(jié)語

隨著近年來人們對SIgA在黏膜免疫中重要地位的深入認識，SIgA已成為藥物調(diào)節(jié)黏膜免疫功能的靶分子,而重組SIgA的臨床應(yīng)用尚待時日。如前文所述，漿細胞的數(shù)量、Th細胞分泌的細胞因子、SC等眾多環(huán)節(jié)均能影響SIgA合成、分泌，是否有藥物能通過干預(yù)SIgA合成、分泌的過程，從而提高SIgA水平來達到防治疾病的目的，對SIgA合成、分泌的機制還需進行深入研究。

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The Role of Secretory Immunoglobulin A in Mucosal ImmuneLIULi-song,LIUWan,LIYan,YINHong,LEINa.(YunnanUniversityofTraditionalChineseMedicine,Kunming650500，China)

Abstract:Secretory immunoglobulin A(SIgA) is a compound composed by a polymer IgA molecule connected with a J chain and secretory component,which mainly exists in the external secretions,such as milk,respiratory secretions,gastrointestinal secretions and so on.Moreover SIgA is the vital antibody of mucosal immunity,which can effectively prevent body from infection and invasion of pathogens.Therefore it serves as a first line of defense from harmful substances.The number of the secretory volume of SIgA is the most on the mucosal surface,and it can neutralize pathogens within cell,and it also can go through the epithelial cells to effectively clear immune complexes and antigens on the mucosal surface.Here is to make a review of the structure,synthesis and secretion,biological functions and clinical application of SIgA,with the aim to illustrate the importance of SIgA in mucosal immunity.

Key words:Mucosal immune; Secretory immunoglobulin A; Biological characteristics and function; Clinical application

收稿日期：2014-09-15修回日期：2014-11-20編輯：伊姍

基金項目：國家中醫(yī)藥管理局“十二五”中醫(yī)藥重點建設(shè)學(xué)科(培育學(xué)科)“中醫(yī)藥微生態(tài)學(xué)”項目；云南省科技計劃青年項目(2013FD035)；云南白藥、云南中醫(yī)學(xué)院中醫(yī)藥教育創(chuàng)業(yè)基金項目(YB2014Y02)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.003

中圖分類號：R392.1

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號：1006-2084(2015)11-1927-03