球蛋白的作用(综述| 静脉注射免疫球蛋白的作用机制及在肾移植中的应用)

球蛋白的作用
欧志宇  贺裕  苗芸
摘要
静脉注射免疫球蛋白(IVIG)是从健康人血浆中分离得到的免疫球蛋白(Ig),其主要成分是IgG。IVIG作用机制复杂,可以通过多种途径发挥作用,如IgG的Fc段与多种Fc段γ受体(FcγR)结合调控炎症反应以及自身抗体代谢,IgG的Fab段中和多种抗原和其它分子,IVIG还可以阻碍补体激活、影响免疫细胞间抑炎和促炎平衡。IVIG在疾病治疗中常通过多种机制同时发挥作用,并在不同疾病中以某一种机制为主。IVIG在肾移植中常用于致敏患者的脱敏治疗、ABO血型不相容肾移植、抗体介导的排斥反应以及部分感染性疾病的治疗。本文对IVIG的作用机制及其在肾移植中的应用做一综述。
静脉注射免疫球蛋白(intravenous immunoglobulin,IVIG)是一种从血浆分离得到的生物制剂,最早用于治疗原发性免疫缺陷病。随后,人们发现IVIG的治疗作用并不局限于抗体替代治疗,其在炎症性疾病、自身免疫性疾病和肾移植中也发挥着免疫调节作用。如今IVIG在肾移植中已广泛用于致敏患者的脱敏治疗、ABO血型不相容(ABO incompatible,ABOi)肾移植、抗体介导的排斥反应(antibody-mediated rejection,AMR)以及部分感染性疾病的治疗。然而,IVIG作用机制复杂,尚无法用统一的机制解释,可能通过多种机制同时发挥作用,如免疫球蛋白(immunoglobin,Ig)G的Fc段与受体结合调控炎症反应和自身抗体代谢,IgG的Fab段中和特异性分子,IVIG阻碍补体激活等。本文对IVIG的作用机制及其在肾移植中的应用进行综述,旨在为临床治疗提供参考。
1   IVIG的成分与适应证IVIG是以1 000人份以上的健康人血浆为原料分离得到的,1 g IVIG中约含107种抗体分子[1]。现代的分子生物学技术并不足以生产出效果堪比人源性IVIG的广谱Ig,因此IVIG是特殊且不可替代的。IVIG由95%以上的IgG,及少量IgM、IgA、IgD、IgE、细胞因子、趋化因子和细胞因子受体等可溶性分子组成。不同厂家的IVIG中IgG含量和亚型比例均接近正常血清,而除IgM外,IgA、IgD、IgE等含量差异较明显[2]。
IVIG的使用方法包括小剂量替代治疗和大剂量免疫调节治疗。小剂量替代治疗常用于治疗原发性免疫缺陷病,其作用在于为机体补充Ig。而大剂量的IVIG往往用于治疗自身免疫性疾病和炎症性疾病[3]。美国食品与药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的IVIG适应证包括慢性淋巴细胞白血病、儿童人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染、川崎病、异体骨髓移植、慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经病、高致敏受者的肾移植或ABOi肾移植和多发性运动神经病等。
2  IVIG的作用机制IVIG的主要成分IgG由两条轻链和两条重链组成,其空间结构为“Y”字型,可以被木瓜蛋白酶或胃蛋白酶分解成Fab段和Fc段。Fab段和Fc段能与相应的抗原、补体、受体或配体结合而发挥作用(图 1)。
2.1   Fc段介导的作用机制2.1.1   封闭激活性Fc段γ受体Fc段γ受体(Fc gamma receptor,FcγR)是人类IgG Fc段主要的结合受体,其分为3个亚型FcγRⅠ、FcγRⅡ和FcγR Ⅲ,其中Ⅱ型分为a、b、c 3个亚型,Ⅲ型分为a、b 2个亚型。在人类6种FcγR中,FcγRⅡb是唯一的抑制性受体,而其它的FcγR均为激活性受体。
免疫复合物(immune complex,IC)与巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cell,DC)或中性粒细胞表达的激活性FcγR结合后会启动炎症反应。应用IVIG能使患者血浆内IgG滴度上升,而高滴度的IgG与IC竞争激活性FcγR,使得IC和受体的结合减少,从而减少炎症反应发生。封闭激活性FcγR是IVIG治疗特发性血小板减少性紫癜(idiopathic thrombocytopenic purpura,ITP)的机制之一[4]。
2.1.2   上调抑制性FcγRⅡb表达IVIG中部分IgG在Fc段带有一个唾液酸化的糖蛋白,唾液酸化的Fc段在IVIG中含量较低,能与小鼠巨噬细胞上的细胞内特异性黏附分子捕获非整合素(specific intracellular adhesion molecule-grabbing nonintegrin,SIGN)受体1或者人类DC上的DC-SIGN分子结合,使细胞释放可溶性介质,这些可溶性介质作用于效应细胞,使效应细胞上的FcγRⅡb表达增加[5]。增加的抑制性受体会与激活性受体竞争结合IC,从而导致启动炎症反应所需要的IC浓度升高,提高了炎症阈值,最终起到减轻炎症反应的作用。
2.1.3   结合新生儿Fc受体新生儿Fc受体(neonatal Fc receptor,FcRn)在血管内皮细胞上高表达,是一种保护性受体,可保护与其结合的IgG,避免被降解。未与FcRn结合的IgG被胞饮入内皮细胞后会被送到溶酶体中降解,而与FcRn结合的IgG则不会进入溶酶体,因此FcRn与IgG的代谢密切相关[6]。研究表明IVIG在部分自身抗体或IC介导的疾病中是有效的,如吉兰-巴雷综合征[7]。应用IVIG后,大量IgG结合FcRn使其处于饱和状态,减少自身抗体或IC与FcRn结合,从而加速自身抗体或IC的代谢。
2.1.4   影响DC、T细胞、B细胞和细胞因子DC在启动适应性免疫反应中有着重要的作用,能影响T细胞分化和细胞因子释放。据文献报道,IVIG可通过DC抑制T细胞活化,从而影响其增殖分化[8]。Trinath等[9]发现IVIG在DC中可通过诱导环氧合酶(cyclooxygenase,COX)-2依赖的前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)来扩增Treg,而Treg能抑制T细胞和B细胞介导的免疫反应,起到减轻炎症反应的作用。同时,B细胞表面高表达抑制性受体FcγRⅡb,IVIG能与该受体结合而抑制B细胞的增殖活化,从而影响抗体的产生[10]。另外,IVIG可以减少促炎因子白细胞介素(interleukin,IL)-12的生成,而增加抑炎因子IL-10的生成。IL-10在抑制巨噬细胞激活中起着重要作用,研究发现应用IVIG的ITP患者血清中IL-10水平增加[11]。总的来说,IVIG对DC的免疫调节作用可概括为抑制DC成熟、影响T细胞增殖分化以及影响抑炎因子和促炎因子之间的平衡。
2.1.5   阻碍补体激活补体是先天性免疫的重要组成部分,能介导自身免疫性组织损伤和炎症反应,因此IVIG对补体的调节作用可以解释部分抑炎和免疫调节机制。研究发现IVIG可结合C3b阻断膜攻击复合物(membrane attack complex,MAC)在毛细血管内膜上的组装和沉积,从而阻止激活的C3与C5转化酶结合,减轻补体介导的损伤[12]。另外,IVIG对补体的调节作用还在于减弱C3扩增[13]。C3扩增在补体激活旁路途径中占有非常重要的地位,而C3扩增有赖于C3转化酶的形成。C3转化酶可以被描述成X-C3bBb,X是IC,只有当IC与C3b和Bb结合后才能形成高活性的转化酶。IVIG中Ig与C3结合所形成的C3转化酶因缺少了IC,其空间结构发生改变而活性较低,无法促进C3扩增,从而减少补体的活化,降低了补体介导的损伤。
2.2   Fab段介导的作用机制Fab段介导的作用机制主要是基于Fab段的特异性,其能与相应的抗原或自身抗体相结合而发挥作用,类似于单克隆抗体。IVIG抑炎作用的解释之一是IVIG中存在中和致病性自身抗体的独特型抗体[14]。除了与抗原、抗体特异性结合,IVIG中还含有中和趋化因子、炎症因子以及凋亡诱导分子的抗体[14]。这表明,由健康人血浆收集制备的IVIG中已经含有低水平的自身反应性天然抗体。将这种天然抗体注入患者体内,可以通过这种抗体的交叉反应能力来治疗某些疾病。
3.  IVIG在肾移植中的应用3.1   脱敏治疗器官资源共享网络(United Network for Organ Sharing,UNOS)的数据显示约30%的肾移植等待者处于高致敏状态[15],其群体反应性抗体(panel reactive antibody,PRA) > 30%,通常与多次输血、妊娠以及移植有关。而高水平PRA易引发排斥反应,这部分患者在肾移植术前需将体内的PRA滴度降低至允许阈值之内,临床上常用的方法是IVIG+血浆置换(plasmapheresis,PP)联合治疗。研究表明,与单纯透析或等待肾移植的患者比较,接受IVIG+PP联合治疗的患者肾移植术后1年的生存率更高[16]。
3.2   抗体介导的排斥反应AMR是最常见的移植肾失功的原因之一,其发生与人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)不相容相关,发生AMR的受者体内含有供者特异性抗体(donor specific antibody,DSA)。目前IVIG已成为治疗AMR的基础方案[17]。有研究证实,与单用高剂量IVIG比较,IVIG+PP+利妥昔单抗联合治疗后,受者体内的DSA滴度下降速度更快,移植肾存活率更高[18]。
3.3   ABOi肾移植ABOi一直被认为是肾移植的禁忌证,然而ABOi肾移植受者在术前和术后接受联合治疗(如IVIG+PP),通过降低抗A抗体和抗B抗体滴度来防止排斥反应发生,使得ABOi肾移植成为可能。一项荟萃分析显示,虽然ABOi肾移植术后5年内的器官丢失率和受者病死率高于ABO血型相容(ABO compatible,ABOc)肾移植,但术后5年的数据表明两者在器官丢失率和受者病死率方面差异无统计学意义[19]。在目前器官短缺的情况下,ABOi肾移植为活体肾移植提供了更多的选择机会。
3.4   BK病毒感染免疫抑制剂的使用可引起部分机会致病病原体在受者体内激活,导致相应疾病发生,如BK病毒感染。BK病毒激活时,临床上可以表现为BK病毒尿症、BK病毒血症以及BK病毒相关性肾病(BK virus-associated nephropathy,BKVAN)。文献报道BKVAN发生率为1.0%~5.8%[20-21],免疫抑制剂减量是逆转BKVAN病情的有效方法,但此方案对部分患者疗效不佳。此时若加用IVIG,则可使BK病毒载量快速下降,估算肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)逐渐上升至接近感染前基线水平[22]。此外,有研究证实,与单纯免疫抑制剂减量比较,免疫抑制剂减量+IVIG可使BK病毒载量清除率提高,且清除时间缩短[23]。
3.5   人类细小病毒B19感染人类细小病毒B19(human parvovirus B19,HPV B19)隐性感染在普通人群中常见,但再激活率低,再激活常发生于实体器官移植受者中。肾移植术后HPV B19 DNA阳性率为10.3%,其传播途径包括呼吸道、移植物或输血传播[24]。HPV B19感染后能通过结合红细胞P抗原而直接攻击和破坏红系祖细胞[25],引起纯红细胞再生障碍性贫血(pure red cell aplasia,PRCA),表现为贫血伴网织红细胞减少。常用治疗方法包括输血、减少免疫抑制剂用量和使用IVIG。先前的研究已证实制作IVIG的血浆池内包含HPV B19的中和抗体[26],肾移植术后感染HPV B19导致PRCA患者在使用IVIG后病毒载量迅速下降,血红蛋白逐渐恢复到正常水平[27-28],但部分患者存在感染复发的情况,复发率约为35%[29]。文献报道,对于复发患者采用多个疗程IVIG+免疫抑制剂减量方案后可得到长期缓解[30]。HPV B19感染中IVIG的最佳剂量和持续时间尚不清楚,临床上常用方案为400 mg/(kg·d),连续5 d,而1 g/(kg·d)或更高剂量似乎与较高的不良反应发生率有关。
3.6   巨细胞病毒感染巨细胞病毒(cytomegalovirus,CMV)是一种广泛传播的病毒,原发感染后会潜伏在体内重新激活,并在肾移植受者免疫力低下时致病。预防和治疗CMV感染的方案通常为免疫抑制剂减量+抗病毒药物(更昔洛韦、缬更昔洛韦等),该方案对于大多数患者效果良好。若使用抗病毒药物和免疫抑制剂减量后,危及生命的CMV感染(如CMV肺炎)仍得不到控制或出现耐药CMV,则考虑加用IVIG或CMV-Ig。虽尚无严格设计的随机试验研究过IVIG或CMV-Ig的辅助治疗效果,但一项荟萃分析表明,在抗病毒治疗方案中加入Ig制剂可降低CMV所致的病死率[31]。少数临床试验也显示抗病毒药物+免疫抑制剂减量+IVIG或CMV-Ig的三联方案可有效控制CMV在实体器官移植受者中的复制[32-33]。IVIG或CMV-Ig在CMV感染中的疗效尚无定论,因此只作为耐药或严重CMV感染时的备选方案。
3.7   败血症肾移植受者长期使用免疫抑制剂易发生感染,其中最严重的是败血症,其在肾移植术后1年的发生率为5.4%[34]。败血症涉及到促炎和抑炎信号通路的紊乱,而IVIG可调节促炎和抑炎过程,并有助于消除病原体,因此成为治疗败血症的潜在药物。多个关于临床试验的荟萃分析表明,IVIG或富含IgM和IgA的IVIG(IVIGAM)作为败血症的辅助治疗可显著降低患者的病死率[35-37],并且与仅含IgG的IVIG相比,IVIGAM的疗效更好[38]。然而,关于能从IVIG或IVIGAM中获益的败血症患者类型、理想的IVIG或IVIGAM种类、最佳的治疗剂量和时间等问题尚无明确答案[39],这些局限性限制了IVIG或IVIGAM在败血症治疗中的广泛应用。
4  小  结目前为止,关于IVIG机制的研究大多数基于自身免疫性疾病或者炎症性疾病[5, 14],其在肾移植中的应用及其作用机制的研究较少。目前认为,无论是致敏患者体内的PRA,还是ABOi肾移植中抗A抗体、抗B抗体或AMR中的DSA,本质上都是抗主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)抗体。针对以上抗体的治疗方案也是类似的,都是以PP和IVIG为基础的方案。PP可以快速降低血清中病理性抗体水平,但不能阻止抗体继续产生,且因为非选择性清除Ig有降低患者免疫力的风险。IVIG可以抑制B细胞激活和抗体合成,并补充丢失的Ig,因此可与PP互补,有效提高肾移植成功率和移植肾的存活率。此外,IVIG中含有针对BK病毒、HPV B19和CMV等病原体的中和抗体[26, 31, 40],可调节促炎和抑炎过程,减轻炎症反应,因此,IVIG可用于治疗部分感染性疾病。
总而言之,IVIG的作用机制较为复杂,目前无法用统一的机制解释其在各类疾病中的作用,笔者推测是多种机制同时发挥作用,并在具体疾病中以某一种机制为主。IVIG在肾移植中常用于致敏患者的脱敏治疗、ABOi肾移植、AMR的治疗以及部分感染性疾病的治疗。虽然IVIG在上述疾病的治疗中有着较好的疗效,但其来源有限,且价格昂贵,这些局限性限制了其在临床上的进一步应用。因此,阐明IVIG的作用机制不仅有助于临床医师更有针对性地用药,也有助于开发其替代药物,让更多的患者从中受益。
作者单位:南方医科大学第一临床医学院(欧志宇、贺裕);南方医院器官移植科(苗芸)
通信作者:苗芸,博士,主任医师,研究方向为肾移植,Email:[email protected]
【引用本文】  欧志宇, 贺裕, 苗芸. 静脉注射免疫球蛋白的作用机制及在肾移植中的应用[J]. 器官移植, 2021, 12(3): 351-356.

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编    辑:方引超
初    审:林佳美
复    审:邬加佳
终    审:吴秋玲

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