血清阴性类风湿关节炎的发病机制
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血清阴性类风湿关节炎的发病机制
类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是1种累及关节为主、同时伴有全身多系统、多脏器损害的自身免疫性疾病,临床上主要表现为受累关节的滑膜炎及骨质破坏。根据最新的 2010 年美国风湿病学会/欧洲抗风湿病联盟(ACR/EULAR) 联合修订的RA分类标准,RA中类风湿因子((rheumatoid factor,RF)和抗环瓜氨酸蛋白抗体(anti-citrullinated protein antibod,ACPA)均是阴性称为SNRA。相比于RF或ACPA阳性的RA(SPRA),SNRA诊断困难,易漏诊、误诊,药物干预往往更晚,易错过治疗窗口期。SNRA与SPRA是同1种疾病的不同亚型,SNRA并不是SPRA的轻症型或早期病变。患者在确诊RA以后,由SNRA转化为SPRA的情况并不常见。
1 遗传易感性
2 个小型双胞胎样本研究[1]显示,遗传因素对ACPA阳性和阴性RA易感性的作用最初估计是相同的。然而,在随后的1项大样本研究[2]中,遗传度得到了修正,结果显示,ACPA阳性RA的遗传度为50%,阴性RA为20%。尽管如此,一级亲属中,SNRA仍存在显著聚集[3]。这表明遗传因素仍是SNRA的重要病因。
人类白细胞抗原基因通常对遗传性疾病的易感性起主要作用,是RA的最强遗传位点,特别是含有共同表位的HLA-DRB1等位基因,该基因位于第6号染色体的主要组织相容性复合体(MHC)区域,可解释大多数(30%~50%)RA的遗传风险[4]。目前,人类白细胞抗原的基因区域可解释部分SNRA的遗传性,全基因组的关联研究已证明有些基因片段有统计学意义。
除人白细胞抗原易感基因,目前已发现100多个非人白细胞抗原基因位点与RA相关,约80%与非编码区相关[5],有些非人类白细胞抗原易感基因位点(如AFF3、CCR6、CCL21、IL2RA和CD28)似乎与ACPA阳性RA更具相关性, TNFAIP3、C5orf30、STAT4、ANKRD55、BLK和PTPN22与自身抗体血清型无关,还CLYBL、SMIM2、SPP1、CLEC16A、IRF5和DCIR与SNRA更加相关[6]。在ACPA阴性RA中报告的标记中,ANKRD55是在全基因组显著水平上唯一相关的基因位点,ANKRD55的单核苷酸多种形态是多种自身免疫疾病的危险因素,包括多发性硬化症、克罗恩病、糖尿病和炎症性肌病。最近,与维生素D代谢相关的新的非叠加基因作用的位点,如DHCR7和IFR4的突变,已被提出可能与SNRA有关[7],但与SNRA的关联机制仍有待研究。
2 环境和生活方式的因素
2.1 吸烟、其他肺刺激物和呼吸系统疾病
研究显示,吸烟与SPRA呈正相关,吸烟会增加含有HLA-DRB1共享表位的个体患SPRA的易感性,然而,吸烟与SNRA的相关性要么缺乏,要么很低[8]。与吸烟不同,其他的肺部刺激物,如空气污染、有机粉尘、石棉和二氧化硅不仅与SPRA风险增加有关,且与SNRA的风险增加亦有关,机制可能是肺部炎症形成了新的抗原促进了RA进展,此外还可能存在其他的机制,如细胞因子产生、T细胞极化、表观遗传变化及局部微生物群调节等。瑞典1项队列研究[8]表明,既往存在肺部疾病与RA发生有相关性,且与自身抗体阴性还是阳性无相关性。
2.2 微生物菌群失调和黏膜炎症
肠道菌群及其代谢产物对宿主免疫系统形成起重要作用,当肠道菌群失衡时,可导致多种自身免疫性疾病的发生。研究[10]表明,RA有很强的肠道微生物-免疫-关节相互作用。在RA患者口腔、肺部、肠道等部分黏膜区存在菌群失调,且在多个时间点对自身T细胞和B细胞的激活有影响。菌群失调与人体免疫系统的相关性体现在多个方面,包括影响Toll样受体(toll-like receptors,TLR)信号、中性粒细胞胞外陷阱的形成、黏膜来源的固有免疫细胞的扩张和T细胞极化等[11]。菌群失调在SNRA中也起到支持作用,缺乏IL1受体拮抗剂的小鼠表现出肠道微生物多样性减少,并通过TLR激活和Th17诱导而发展为自发性关节炎,这个过程与自身抗体无关[12]。最新的研究表明, 纠正SNRA/SPRA患者菌群失调, 如使用益生菌、粪便移植及改变饮食等均得到了显著效果[13],具体机制尚需深入探讨。
2.3 体重和饮食
体重指数(body mass index,BMI)与RA的关系在许多研究中被提及,结果却不尽相同。Pedersen[14]的小型病例对照研究首次报道了超重或肥胖的相关性仅限于ACPA阴性RA,此结果后来被其他独立的大型队列研究证实。欧洲1项前瞻性研究[14]中指出,在BMI>30 kg/m2的人群中,SNRA的患病率增加了3倍,而对SPRA患病率无影响。国内一些临床研究也表明,SNRA患者肥胖率高于SPRA患者,由于脂肪细胞和脂肪组织产生的代谢因子有促炎作用,可能造成肥胖与RA相关。许多饮食成分也会与RA有关,如ACPA阳性健康受试者体内的omega-3脂肪酸能降低进展为SPRA的风险,而一定剂量的酒精能降低RA的风险[16],无论ACPA阳性还是ACPA阴性。
3 激素因素
有研究观察到妊娠期RA的发病率较低,这可能与免疫耐受和免疫调节通路激活的复杂机制有关。研究[17]显示,RA患者大多在怀孕期间有所改善,其中以 ACPA阴性RA中更为明显,而产后风险增加可能仅限于ACPA阴性RA。此外,在NHS和NHSII的大型前瞻性队列[18]中,绝经因素与SPRA的风险相关,而绝经后女性自身抗体阴性疾病的风险是绝经前的2倍多,发生SNRP的风险峰值大多观察到在绝经之后。另1项小型研究[19]也显示,绝经早期与RF阴性类风湿关节炎风险增加有相关性。
4 抑郁和创伤后应激障碍
最近1项大型纵向研究[20]发现,抑郁与发生RA的风险增加相关,值得注意的是,无论测量的因素是否包括吸烟年限、BMI、饮食摄入量、更年期状态或体力活动等,抑郁症与SNRA风险的相关性都会增加63%。
在1项针对美国军人的研究[21]发现,创伤后应激障碍(posttraumaticstressdisorder,PTSD)与突发自身免疫性疾病的风险增加有关,最常见的是RA。抑郁症患者和创伤后应激障碍患者与健康对照组相比,全身炎症标记物水平升高,如IL-6和CRP,这种促炎环境可促进SNRA发展。
5 药物
免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIS)通常作用于下调T细胞激活的共抑制途径,如细胞毒性T淋巴细胞抗原-4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)、程序性死亡1(programmed death,PD-1)或其配体PD-L1。通过阻断这些共抑制途径,ICIS促进T细胞介导的抗肿瘤免疫,但可能导致自身耐受性的打破[21],表现为全身或器官特异性自身免疫。炎症性关节炎(inflammatoryarthritis, IA)是最常见的风湿性疾病,其中PD-1信号失调在SNRA中发挥重要作用。另外,迟发性二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase-4,DPP-4)抑制剂可能会通过细胞因子诱导的炎症导致SNRA[23]。
6 自身抗体
随着检测技术的进步,过往许多RA患者被错误归类为SNRA。研究[23]表明,在传统定义为SNRA患者中,仍可能检测到自身抗体,如抗氨甲酰化蛋白抗体(抗CARP抗体)阳性率为16%,这些抗体在RA发病前几年就存在。自身抗体产生的主要过程是蛋白质的翻译后修饰(protein post-translational modification,PTM)如瓜氨酸化、氨甲酰化和糖基化。
ACPA与RA的关节破坏和骨侵蚀相关,在有疼痛或关节炎的人群中,即使没有ACPA或RF,抗CARP的存在也是RA发展的有力预测因素,抗CARP存在预示着更具侵袭性的疾病进程,且可能被用作预后生物标记物,特别是在ACPA阴性的患者中。吴滔等研究[25]显示,增加抗CARP抗体的检测可使SNRA患者减少17.4%,对RA的诊断有一定补充价值。
肽基精氨酸脱亚胺酶(peptidyl-arginine deiminase,PAD)是一类催化瓜氨酸化的钙依赖家族,PAD需高浓度钙,针对PAD4和PAD3的抗体增强了这类酶的活性,使之在体内不需高浓度钙也能进行催化,PAD4不仅在瓜氨酸化中产生作用,其本身也是一种抗原,能产生对应抗体。抗PAD4和抗PAD3确实可以在ACPA阴性的患者中发现,比例不一,在关节损害和关节外受累方面,它们似乎与最差的疾病预后相关。如抗PAD4抗体是在RA临床症状出现前检测到,其水平与影像学改变的程度相关,并预示着更高的进展风险和抗TNF-α治疗的耐药性。抗PAD3抗体与影像学变化的关系也已得到证实。
抗瓜氨酸化α烯醇化酶多肽1(citrullinatedα-enolasepeptide1,CEP1)抗体在SNRA患者中阳性率达50%[26],肽聚糖识别蛋白2(peptidoglycan recognition protein 2,PGLYRP2)可识别30%~40%的早期RA(病程<2年)和SNRA[27], 正五聚蛋白3(pentraxins3, PTX3)是先天免疫的重要组成部分[28],抗PTX3与CRP浓度呈正相关,两者联合检测也可提高SNRA的诊断敏感性。
7 细胞因子
细胞因子介导的免疫反应贯穿了RA发生发展的整个过程,其中TNF-α抑制剂的有效性与自身抗体状态无关,这种细胞因子可能代表了1种共同效应途径,作用于许多炎症过程的下游。SNRA的记忆型B细胞增多,提示其活化存在障碍,患者炎性细胞因子更多地依赖于活化的淋巴及单核-巨噬细胞[29],SNRA的滑膜和全身性炎症可能对TNF-α拮抗剂反应更好,对B细胞耗尽剂的反应低。SNRA致病过程中还有炎症小体的激活和IL-1β过度产生[30]。
8 滑膜病理学
SNRA与SPRA在滑膜中均主要以B细胞浸润为主,且两者滑膜中包括记忆细胞和浆细胞在内的不同B细胞亚群相似[31],因此,尽管SNRA与SPRA的初始致病途径可能不同,但传递的是共同的炎症机制。与ACPA阳性RA相比,ACPA阴性的巨噬细胞的抗原处理和提呈活性较低,但巨噬细胞的促炎活性增加。RA发病机制的多样性,也诠释了不同作用机制靶向药物的不同治疗反应,基于不同自身抗体状态来制定更为精确的治疗策略。
9 小结与展望
SNRA为RA的亚型,由于缺乏特异性自身抗体易造成误诊。SNRA的发生发展及预后可能不同于SNRA,但目前对其了解尚不充分,只有对其发病机制不断探索及完善,才能进一步制定科学合理的个体化治疗方案。