鏈球菌感染與IgA血管炎的相關(guān)性研究

段寧雅， 馬宏

IgA血管炎是一種IgA免疫復(fù)合物沉積的自身免疫病，主要表現(xiàn)為非血小板減少性紫癜，發(fā)病率為每10萬人9.5～10.3人，高峰年齡為6～10歲[1]。目前診斷仍使用歐洲風(fēng)濕病聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，IgA血管炎患者有紫癜或瘀點(主要出現(xiàn)在下肢)，加上4項標(biāo)準(zhǔn)中的一項，包括腹痛、組織病理學(xué)(白細(xì)胞碎屑性血管炎伴IgA沉積或系膜IgA沉積)、關(guān)節(jié)炎或關(guān)節(jié)痛、腎臟受累(蛋白尿/血尿)[2]。IgA血管炎的發(fā)病具有明顯的季節(jié)性，冬春兩季多見，與呼吸道感染相一致，提示感染可能是其觸發(fā)因素。IgA血管炎主要累及皮膚、關(guān)節(jié)、胃腸道和腎臟，腎臟受累的嚴(yán)重程度決定其長期預(yù)后。30%～50%的IgA血管炎患者表現(xiàn)出腎臟受累的癥狀，這些癥狀一般較輕，但有些患者表現(xiàn)為腎病綜合征或腎衰竭。雖然IgA血管炎的其他器官受累通常是良性和自限性的，但I(xiàn)gA血管炎腎損害可導(dǎo)致慢性腎臟疾病和終末期腎臟疾病[3]。

IgA血管炎的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，可能與感染和遺傳有關(guān)，其中最常見的是感染。在一項分析了2015～2017年1 200例IgA血管炎患者的臨床資料的研究中，發(fā)現(xiàn)611例(50.9%)存在潛在感染，其中鏈球菌是最常見的感染源(17.1%)[4]。鏈球菌是革蘭氏陽性兼性厭氧菌，會導(dǎo)致呼吸道和皮膚感染化膿，其中包括咽炎、敗血癥、壞死性筋膜炎、菌血癥、腦膜炎、肺炎、膿毒性關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕性鏈球菌中毒性休克綜合征、急性風(fēng)濕熱/風(fēng)濕性心臟病、猩紅熱等[5]。

1 鏈球菌的致病力

鏈球菌表面生物膜的形成是為了獲得有利環(huán)境、保持營養(yǎng)和增加生存機(jī)會而采取的防御機(jī)制的一部分，主要成分包括有AgⅠ/Ⅱ家族蛋白，脫氧核糖核酸酶(簡稱DNA酶)，脂壁磷酸酶，膠原樣蛋白-1(streptococcal collagen-like protein，SCL-1)，半胱氨酸蛋白酶等。

1.1 AgⅠ/Ⅱ家族蛋白 AgⅠ/Ⅱ家族蛋白是在大多數(shù)口腔鏈球菌表面發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞壁粘連蛋白，其參與宿主定植及生物膜形成[6]。A組鏈球菌蛋白A(A streptococcal protein A，ASPA)是AgⅠ/Ⅱ家族蛋白中的一員，其作用機(jī)制分為以下幾個方面：(1)ASPA可結(jié)合鋅離子。鋅離子穩(wěn)態(tài)對病原菌的入侵和感染至關(guān)重要[7]。AdcA為鋅離子轉(zhuǎn)運載體之一，當(dāng)相關(guān)基因缺失時會導(dǎo)致傳染性降低。大部分細(xì)菌中的鋅離子轉(zhuǎn)運載體可結(jié)合一個鋅離子，而化膿性鏈球菌的雙鋅離子結(jié)合位點可使其傳染性增強(qiáng)[8]。(2)ASPA可以與存在于黏膜表面的糖蛋白gp-340結(jié)合，并介導(dǎo)生物膜的形成。gp-340是一種黏蛋白樣蛋白，可以與其他黏膜成分如黏蛋白、集落素和分泌性IgA等，將微生物從體內(nèi)清除。然而，當(dāng)gp-340與ASPA結(jié)合時，gp-340則作為微生物附著的受體[9]。(3)ASPA可以保護(hù)細(xì)菌不受巨噬細(xì)胞的吞噬、降低中性粒細(xì)胞的殺傷能力及逃避先天免疫的損傷[10]。

1.2 DNA酶 中性粒細(xì)胞外陷阱(neutrophil extracellular traps，NETs)由染色質(zhì)、組蛋白、蛋白水解酶和其他多肽組成，細(xì)菌一旦被捕獲，其分泌的陽離子抗菌肽就會攻擊侵入者并中和毒性因子[11]。NETs的DNA結(jié)構(gòu)可被細(xì)菌的DNA酶水解，從而將NETs里的細(xì)菌釋放出來進(jìn)而損傷宿主細(xì)胞。鏈球菌DNA酶的主要作用是破壞免疫細(xì)胞(如中性粒細(xì)胞)產(chǎn)生的細(xì)胞外陷阱，以誘捕細(xì)菌并殺死它們。DNA酶也可減少Toll樣受體-9信號以抑制免疫反應(yīng)，并產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的脫氧腺苷以限制吞噬作用[12]。

1.3 脂壁磷酸酶 脂壁磷酸酶是一種主要的疏水蛋白，由聚磷酸甘油酯通過磷酸二酯鍵連接形成的甘油聚合物，通過糖脂固定在細(xì)胞質(zhì)膜上[13]。細(xì)菌表面的疏水性是細(xì)菌黏附于宿主和形成生物膜的主要因素。

1.4 SCL-1 鏈球菌膠原樣蛋白廣泛存在于致病性鏈球菌中，包括化膿性鏈球菌、無乳鏈球菌、肺炎鏈球菌和馬鏈球菌。SCL-1在組織中和血液中有不同的作用。在組織中，SCL-1可特異性識別傷口微環(huán)境，促進(jìn)粘連和細(xì)胞生物膜的形成，減少NETs對細(xì)菌的殺滅[14]。在血液中，SCL-1可與血漿脂蛋白和纖溶酶原激活物抑制因子(thrombin-actixatable fibrinolysis inhibitor，TAFI)結(jié)合[15]。血漿脂蛋白被認(rèn)為是先天免疫成分，其水平升高可能對人類的細(xì)菌感染和敗血癥具有保護(hù)作用。相反，低密度脂蛋白和高密度脂蛋白可以作為調(diào)理素，通過CD36介導(dǎo)的內(nèi)吞作用增加化膿鏈球菌的吞噬和殺傷[16]。而大約一半的化膿性鏈球菌菌株表達(dá)的一種血清因子可以破壞高密度脂蛋白結(jié)構(gòu)[17]，從而保護(hù)化膿性鏈球菌免受脂蛋白介導(dǎo)的調(diào)理作用。顯然，在感染過程中，SCL-1與脂蛋白相互作用可能具有多種功能，需要進(jìn)行體內(nèi)研究來確定這些相互作用對宿主的影響；TAFI的功能是在血凝塊形成過程中從纖維蛋白中去除暴露的c端賴氨酸殘基，從而阻止組織型纖溶酶原激活劑對這些殘基的識別和裂解，最終抑制纖維蛋白溶解或凝塊的分解。因此，SCL-1與TAFI的結(jié)合證明了細(xì)菌與纖維蛋白凝塊保持關(guān)聯(lián)并逃避免疫防御識別的機(jī)制。此外，化膿性鏈球菌細(xì)胞表面TAFI的激活通過調(diào)節(jié)激肽酶/激肽系統(tǒng)誘導(dǎo)炎癥的發(fā)生[18]。

1.5 半胱氨酸蛋白酶 鏈球菌致熱性外毒素B(streptococcal pyrogenic exotoxin B，SpeB)是一種半胱氨酸蛋白酶，能夠切割宿主和細(xì)菌蛋白，導(dǎo)致組織損傷和傳播。具體作用分為以下幾個方面：SpeB可以通過阻止免疫球蛋白和C3b來逃避宿主細(xì)胞的免疫應(yīng)答反應(yīng)[19];SpeB可能使中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對化膿性鏈球菌的清除受到抑制，還可能誘導(dǎo)這兩種吞噬免疫細(xì)胞凋亡[20];SpeB通過裂解激活宿主蛋白，如白細(xì)胞介素-1β前體，使組織發(fā)生炎癥及損傷進(jìn)而使化膿性鏈球菌從感染部位擴(kuò)散[21]。SpeB還可以降解細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，如纖維連接蛋白，也有助于組織損傷和細(xì)菌定植[22]。

2 鏈球菌感染與IgA血管炎及IgA血管炎腎損害

2.1 鏈球菌感染與IgA血管炎的相關(guān)性 在30%～50%的病例中，IgA血管炎患者一般會發(fā)生上呼吸道感染，常見的感染因素包括A組β-溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌、幽門螺桿菌、肺炎支原體、流行性感冒病毒、EB病毒、微小病毒B-19、腺病毒等[23]。其中鏈球菌是最常見的感染源(17.1%)[4]。在1963年的研究中，對1～2周前有咽痛史的42例IgA血管炎患者在入院時進(jìn)行的咽拭子檢查中發(fā)現(xiàn)有高達(dá)38例為溶血性鏈球菌陽性，提出了鏈球菌感染與IgA血管炎之間存在一定的聯(lián)系[24]。而Schmitt等[25]對17例HSP患者的皮膚和腎活檢進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，在80%的皮膚活檢和54%的腎活檢中分別檢測到IgA結(jié)合鏈球菌M蛋白的沉積，進(jìn)一步證明了兩者之間存在相關(guān)性，并提出了IgA血管炎腎損害的發(fā)展有鏈球菌的參與。齊?；ǖ萚26]的研究中發(fā)現(xiàn)感染組患兒治療過程中并發(fā)癥發(fā)生率及治療后復(fù)發(fā)率均高于非感染組，說明鏈球菌感染影響IgA血管炎預(yù)后。但關(guān)于鏈球菌在IgA血管炎發(fā)病中的具體機(jī)制仍不清楚。有研究表明鏈球菌感染的IgA血管炎患者存在更為嚴(yán)重的T細(xì)胞功能紊亂(Th1功能降低，Th2優(yōu)勢活化)[26]。

CD4+T細(xì)胞可分化為不同的輔助性(Th)亞群，包括Th1、Th2、Th17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)[27]。Th1/Th2的平衡在調(diào)節(jié)炎癥中有著重要的作用。當(dāng)Th1/Th2平衡破壞時，Th1/Th2細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子會異常表達(dá)，從而導(dǎo)致炎癥的發(fā)展[28]。Th1細(xì)胞是宿主對抗細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌和原生動物的免疫效應(yīng)體，它們由白細(xì)胞介素-12和白細(xì)胞介素-2觸發(fā)，其效應(yīng)細(xì)胞是γ干擾素[29]。γ干擾素的表達(dá)下調(diào)可誘導(dǎo)傳統(tǒng)T細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，進(jìn)而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)[28]。Th2細(xì)胞是宿主對抗細(xì)胞外寄生蟲感染的適應(yīng)性免疫反應(yīng)中的關(guān)鍵細(xì)胞。Th2細(xì)胞還與一些哮喘和過敏性炎癥疾病的發(fā)展有關(guān)[30]。Th2細(xì)胞由白細(xì)胞介素-4觸發(fā)，其效應(yīng)細(xì)胞是白細(xì)胞介素-4，-5，-9，-10，-13，關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子是GATA結(jié)合蛋白3(GATA binding protein-3，GATA-3)[31]。GTAT-3主要負(fù)責(zé)大部分Th2特異性基因位點的表觀遺傳變化和直接轉(zhuǎn)錄激活。白細(xì)胞介素-4不僅可以誘導(dǎo)GATA-3表達(dá)，從而產(chǎn)生白細(xì)胞介素-4，它還通過上調(diào)白細(xì)胞介素-4受體的表達(dá)，增強(qiáng)Th2細(xì)胞對白細(xì)胞介素-4刺激的敏感性[32]。

也有研究發(fā)現(xiàn)抗鏈球菌溶血素O(anti streptolysm O，ASO)陽性組C3、C4低于ASO陰性組，說明補(bǔ)體參與了鏈球菌感染誘發(fā)的IgA血管炎[33]。鏈球菌屬中IgA1蛋白酶可特異性切割I(lǐng)gA1鉸鏈區(qū)，導(dǎo)致IgA1介導(dǎo)的補(bǔ)體依賴途徑產(chǎn)生的保護(hù)效應(yīng)消失，從而減少吞噬細(xì)胞對鏈球菌的殺傷作用，進(jìn)而在呼吸道上皮大量增殖[34]。補(bǔ)體激活有三種不同的途徑：經(jīng)典途徑、凝集素途徑和替代途徑。其中IgA可以激活替代途徑。在補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)中，C4和C2在經(jīng)典和凝集素途徑中被激活，產(chǎn)生C3轉(zhuǎn)化酶(C4b2a)和C4a。在替代途徑中，水解的C3與因子B結(jié)合，形成不同的C3轉(zhuǎn)化酶(C3bBb)。隨后，C3和C5-9依次參與了所有三條通路的后幾步，產(chǎn)生C3a和C5a。有研究發(fā)現(xiàn)急性期IgA血管炎患者血漿中C3a、C5a和Bb明顯高于對照組，說明在IgA血管炎中補(bǔ)體主要通過替代途徑被激活[35]。

此外，鏈球菌生物膜的一些特異結(jié)構(gòu)可以通過黏附、定植、組織損傷及逃避宿主免疫反應(yīng)等方式導(dǎo)致機(jī)體損傷。

2.2 鏈球菌感染與IgA血管炎腎損害的相關(guān)性 在IgA血管炎患者中約30%～50%會發(fā)展為IgA血管炎腎損害，一般為輕度腎損傷，但有一部分表現(xiàn)為腎病綜合征或腎功能衰竭[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，A組鏈球菌M血清型表面存在甘油3-磷酸脫氫酶，其是一種關(guān)鍵的糖酵解酶，可以結(jié)合纖維連接蛋白和溶菌酶，以及細(xì)胞骨架肌鈣蛋白和肌凝蛋白，被認(rèn)為參與了A組鏈球菌定植時黏附[37]。而在日本的一項研究中發(fā)現(xiàn)，IgA血管炎腎損害患者ASO滴度明顯高于其他腎病患者，也進(jìn)一步證明了鏈球菌與IgA血管炎腎損害之間存在相關(guān)性，但具體機(jī)制仍不清楚[38]。有研究認(rèn)為IgA血管炎腎損害的發(fā)病機(jī)制可能是半乳糖缺乏的IgA1(Gd-IgA1)聚合物被IgG抗體識別，形成循環(huán)中分子質(zhì)量較大的IgG-IgA1免疫復(fù)合物。免疫復(fù)合物結(jié)合腎系膜細(xì)胞，可能是由轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1介導(dǎo)，導(dǎo)致補(bǔ)體因子(C3，甘露糖結(jié)合凝集素，C4，C5b-9)沉積在系膜細(xì)胞，進(jìn)而刺激系膜細(xì)胞增殖和分泌趨化因子，導(dǎo)致組織損傷[38]。

而Endo等[39]認(rèn)為補(bǔ)體凝集素途徑是IgA血管炎腎損害的主要致病機(jī)制之一。補(bǔ)體的凝集素途徑是通過血漿凝集素、甘露糖結(jié)合凝集素、L-纖維膠凝蛋白或H-纖維膠凝蛋白，與其碳水化合物的配體相互作用而激活[40]。在IgA血管炎腎損害患者活檢中發(fā)現(xiàn)了與凝集素途徑相關(guān)的成分，如甘露糖結(jié)合凝集素，MBL相關(guān)絲氨酸蛋白酶1(MBL-associated serine protease 1，MASP-1)和C4結(jié)合蛋白[39]?，F(xiàn)在公認(rèn)為IgA血管炎腎損害的病理生理與IgA腎病相似或相同。但研究發(fā)現(xiàn)，C4d染色陽性的IgA腎病患者的尿蛋白/肌酐比值顯著升高，系膜增生更嚴(yán)重，而IgA血管炎腎損害患者C4d染色陽性與新月體形成或系膜增生之間無顯著相關(guān)性[41]。也就是說，在IgA腎病的發(fā)展過程中，補(bǔ)體途徑尤其是凝集素途徑是IgA血管炎腎損害的預(yù)后因素的臨床意義與IgA腎病有所不同。

3 總結(jié)

IgA血管炎是由感染等因素作用于有遺傳易感性的患者導(dǎo)致的自身免疫性疾病，關(guān)于鏈球菌感染與IgA血管炎的相關(guān)性研究日益增多，但具體存在什么樣的相關(guān)性仍有待進(jìn)一步研究。以期通過抗鏈球菌感染來控制IgA血管炎的臨床表現(xiàn)及預(yù)防IgA血管炎腎損害的發(fā)生發(fā)展。