自身免疫性疾病中的鐵蛋白抗體及可能的產(chǎn)生機制

郝山鳳

摘要：多項研究發(fā)現(xiàn)多種自身免疫性疾病中存在鐵蛋白抗體，并且推測抗體的產(chǎn)生可能是由于某種微生物的鐵蛋白與體內(nèi)的鐵蛋白產(chǎn)生了交叉抗原反應(yīng)。本文就自身免疫性疾病中發(fā)現(xiàn)鐵蛋白抗體的研究以及微生物鐵蛋白對宿主免疫的影響兩方面進行綜述。

關(guān)鍵詞：鐵蛋白;自身抗原;微生物鐵蛋白;宿主免疫

一、前言

血清鐵蛋白在沒有感染及炎癥的情況下可以反映體內(nèi)的鐵儲備，也可以作為急性反應(yīng)相蛋白判斷炎癥反應(yīng)的嚴重程度[1]，但鐵蛋白作為自身抗原的角色鮮為人知，多項研究發(fā)現(xiàn)多種自身免疫性疾病中存在鐵蛋白抗體，并且推測抗體的產(chǎn)生可能是由于某種微生物的鐵蛋白與體內(nèi)的鐵蛋白產(chǎn)生了交叉抗原反應(yīng)。本文就自身免疫性疾病中發(fā)現(xiàn)鐵蛋白抗體的研究以及微生物鐵蛋白對宿主免疫的影響兩方面進行綜述。

二、多種自身免疫性疾病中發(fā)現(xiàn)鐵蛋白抗體

D.Mewar等運用噬菌體文庫展示技術(shù)篩選出鐵蛋白重鏈（FTH）為風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）患者的自身抗原，并用ELISA檢測了血清鐵蛋白抗體水平，發(fā)現(xiàn)16%RA患者血清鐵蛋白抗體陽性，而健康獻血者的陽性率僅有2.7%，病例對照骨關(guān)節(jié)炎及系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）患者的陽性率均為2.1%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義;并且鐵蛋白抗體水平與關(guān)節(jié)損傷的嚴重性呈正相關(guān)[2]。

Baerlecken NT等運用蛋白芯片也篩選出鐵蛋白可能為巨細胞動脈炎/風(fēng)濕性多肌痛（GCA/PMR）的自身抗原。并用ELISAs檢測患者、健康對照、病例對照血清中的針對FTH N-末端27個氨基酸肽段的抗體水平以及針對的人表皮葡萄球菌鐵蛋白N-末端27個氨基酸肽段的抗體水平。

結(jié)果顯示：92%未治療的GCA和/或PMR患者（n = 36）、69%的疾病爆發(fā)期患者（n = 32）、55%的治療后和非活動患者（n = 117）抗體陽性;而病例對照組SLE抗體陽性率為29%（n = 38），RA 3%（n = 36），遲發(fā)性RA 0%（n = 31），非霍奇金淋巴瘤（B細胞性）6.5%（n = 46）;正常對照組抗體陽性率僅為1%（n = 100）。在使用表皮葡萄球菌鐵蛋白肽的ELISA結(jié)果顯示，89%未經(jīng)治療的GCA和PMR患者抗體為陽性（n = 27）[3]。

之后K.Gro?e等進一步確定鐵蛋白的抗原表位，將FTH分割成五個小的肽段，分別檢測GCA/PMR患者、病例對照及正常對照血清中針對上述五個肽段的抗體水平。結(jié)果顯示將不同肽段的抗體水平聯(lián)合分析與FTH蛋白抗體相比較，可使GCA/PMR爆發(fā)期患者診斷敏感性由53%提升至74%同時沒有增加假陽性[4]。隨后該研究小組又使用大動脈炎（TA）患者的血清進行上述試驗，發(fā)現(xiàn)使用不同肽段抗體聯(lián)合檢測的陽性率為62%，正常對照未檢出[5]。

免疫相關(guān)性血細胞減少癥是由T淋巴細胞調(diào)控失衡導(dǎo)致B淋巴細胞數(shù)量、亞群、功能異常，進而產(chǎn)生抗骨髓造血細胞自身抗體并破壞或抑制之，最后導(dǎo)致外周血細胞減少[6]。本課題組使用重組cDNA表達文庫血清學(xué)分析技術(shù)篩選出鐵蛋白輕鏈（FTL）可能為患者的自身抗原[7];并且進一步篩選出抗原表位，用抗原表位肽段與外周血單個核細胞共培養(yǎng)能明顯刺激IL-4產(chǎn)生，即能激活Th2細胞[8]。

由此可見，多種自身免疫性疾病中均發(fā)現(xiàn)鐵蛋白抗體，鐵蛋白可能為某些自身免疫性疾病的自身抗原。

三、微生物鐵蛋白與宿主免疫

地球上幾乎所有生命形式都依賴鐵，但是游離鐵的芬頓效應(yīng)形成的自由基會導(dǎo)致細胞和組織損傷，而儲鐵蛋白在避免游離鐵的芬頓效應(yīng)及維持生物鐵穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮了重要作用[9]。在微生物中研究更為深入的是細菌的儲鐵蛋白，它主要有以下三種形式。鐵蛋白，細菌鐵蛋白及Dps蛋白（DNA binding proteins from starved cells，饑餓細胞的DNA結(jié)合蛋白）。盡管這三種類型的儲鐵蛋白進化為截然不同的家族，但它們彼此之間仍有著密切的聯(lián)系，因此保留了許多結(jié)構(gòu)和功能上的相似性。它們由24個（鐵蛋白和細菌鐵蛋白）或12個（Dps蛋白）相同（或相似）的亞基組成了近似球形的蛋白殼鐵儲存庫。每個鐵蛋白和細菌鐵蛋白可容納至2000～3000個鐵原子，而每個Dps蛋白僅能儲存500個鐵原子。細菌鐵蛋白（Bfr）比鐵蛋白更常見，并且在鐵蛋白出現(xiàn)前約十年就已在細菌中發(fā)現(xiàn)，但這些蛋白的生理目的尚不完全清楚[10]。第一個Dps蛋白是通過分析培養(yǎng)了3天的大腸桿菌中合成的蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了一種饑餓狀態(tài)下誘導(dǎo)的DNA結(jié)合蛋白，這種蛋白被命名為Dps，它在饑餓細胞中大量存在，是一種非特異性的DNA結(jié)合蛋白，可以避免DNA被氧化還原[11]。Dps如同鐵蛋白一樣可以在其腔內(nèi)以氫氧化物的形式儲存鐵離子，在細菌鐵穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮作用[12]。

鐵蛋白樣蛋白（ferritinlike protein，flp）屬于Dps，有研究顯示在李斯特菌細胞胞漿及細胞壁上檢測到flp，在該菌中稱為Frm，并在感染李斯特菌致病株的小鼠的血清中檢測到針對Frm的特異性抗體，但在感染突變型Frm李斯特菌的小鼠的血清中未檢測到，從而確定李斯特菌Frm為致病性單核細胞增生性李斯特菌感染小鼠體液反應(yīng)的靶抗原。Frm突變的李斯特菌菌株對過氧化氫非常敏感，表明Frm能夠保護李斯特菌免受活性氧的影響，并且動物研究表明，F(xiàn)rm促進了感染李斯特菌小鼠的發(fā)病，因此，F(xiàn)rm基因的調(diào)控表達可能對該細菌的生活方式具有重要意義[13]。之后有研究用Frm-MAb對宿主小鼠進行預(yù)免疫，可促進宿主先天性免疫細胞（例如巨噬細胞，自然殺傷細胞和嗜中性粒細胞）對染菌細胞的吞噬及殺傷作用，從而控制細菌進入宿主器官并減少全身性感染[14]。

結(jié)核分枝桿菌（Mtb）蛋白Rv3841屬于細菌鐵蛋白，它在Mtb的生長中起關(guān)鍵作用。但是，尚不清楚Rv3841是否可以誘導(dǎo)針對Mtb的保護性免疫。Choi等研究了Rv3841在樹突狀細胞（DC）成熟中的作用及其在T細胞免疫發(fā)展中的作用。研究發(fā)現(xiàn)Rv3841可以通過上調(diào)共刺激分子和增加促炎細胞因子的分泌來激活DC，Rv3841對DC的激活是由Toll樣受體4（TLR4）介導(dǎo)的，繼而激活了促分裂原激活的蛋白激酶（MAPK）和NF-κB信號通路;并且成熟的Rv3841 DC細胞可以促使Th0向Th1極化;Rv3841還可特異性地引起Mtb感染小鼠的CD4+CD44highCD62Llow T細胞的擴增;此外，被成熟的Rv3841 DC細胞激活的T細胞可以抑制分枝桿菌的生長，因此Rv3841可以誘導(dǎo)DC成熟和保護性免疫反應(yīng)，這一發(fā)現(xiàn)可能為研發(fā)結(jié)核疫苗提供了新的思路[15]。

Wang等用細粒棘球絳蟲重組抗原鐵蛋白免疫小鼠，可以刺激小鼠BMDC細胞成熟，促進T細胞增殖，釋放大量的Th1型及Th2型細胞因子，激活Th1型或Th2型細胞，引發(fā)免疫應(yīng)答。研究者通過掃描式電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)鐵蛋白較其他抗原可以誘導(dǎo)DC產(chǎn)生更多的樹突數(shù)量;并通過透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)DC中出現(xiàn)了許多溶酶體和吞噬體，它們被抗原刺激。它揭示了DC捕獲了一些外源抗原，并且這些外源抗原被大量吞噬溶酶體分解為一些小片段肽，在細胞中可見大量的細胞器，例如線粒體，高爾基體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并且粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的簇排列在DC的邊緣。而這些外源性抗原即可能為細粒棘球絳蟲的鐵蛋白[16]。

幽門螺桿菌的細菌鐵蛋白是該病原體的主要毒力因子，使用克隆純化幽門螺桿菌細菌鐵蛋白刺激小鼠腹膜巨噬細胞可使巨噬細胞活力的增加[17]。

由此我們不難看出某些微生物鐵蛋白可以作為微生物的致病抗原引起宿主的免疫應(yīng)答，這些免疫應(yīng)答或為體液免疫，或為細胞免疫，或為固有免疫;免疫應(yīng)答有些可以起到保護性免疫的作用，有些作用尚不明確。而在某些人類自身免疫性疾病中檢測出鐵蛋白抗體，而鐵蛋白在生物界屬于具有高度保守序列的蛋白質(zhì)，因此有理由推測抗體的產(chǎn)生可能是由于某種微生物的鐵蛋白與體內(nèi)的鐵蛋白產(chǎn)生了交叉抗原反應(yīng)，但是目前尚無研究證實該推測，未來研究若能證實上述推測并且篩選出具體微生物種類將對揭示某些自身免疫性疾病的病因具有重大意義，進而對其治療也產(chǎn)生重大影響，遂對鐵蛋白的探索之路依舊漫長而任重道遠。

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