整合素与自身免疫病

整合素与自身免疫病
2016-09-26 来源：中华风湿病学杂志
文章作者：晏波 邢艳

整合素是一种普遍存在于细胞表面的跨膜糖蛋白，它是黏附分子大家族中的一员，主要通过介导细胞与细胞外基质间的相互作用而调控细胞的运动、增殖和凋亡，从而参与多种重要生理和病理过程，如胚胎的发育和分化、维持体内正常的组织结构、凝血过程、炎症反应、血栓形成、肿瘤的生长浸润和转移等。

1 整合素

1．1整合素的结构与分类：整合素是由1个α亚基和1个β亚基经非共价键连接而成的异源二聚体，d、B两种亚基均为跨膜糖蛋白，并且都具有胞膜外区、跨膜区和胞质区三部分。但2种亚基的细胞膜外区占整个亚基区段的90%以上。

脊椎动物中的整合素家族由18种α亚基和8种B亚基组成，理论上这2种亚基可以组合成100多种整合素，但目前经证实的只有24种。任何组织或细胞都至少存在一种整合素，多数细胞还可表达多种整合素，某些整合素可与多种配体结合，某些配体也可被不同整合素识别。

不同的整合素家族是根据其表达的主要部位进行分类，如通常只表达于白细胞的白细胞整合素家族拥有共同的82亚基可分别与αL、αM、αX和αD四种亚基结合形成LFA-1、Mac-I、P150/95和αDβ2。

1．2整合素的信号转导机制：整合素信号转导的主要方式是一种被称作“双向信号转导”的方式，该信号转导过程包括2个方面：①由内向外：细胞内配体与整合素结合即可将活化信号传导至整合素，并促使其活化、变构之后黏附于细胞外基质配体，此种信号主要参与调控整合素与其配体结合的亲和性。②由外向内：整合素与细胞外基质配体结合之后，细胞骨架蛋白和信号转导分子便聚集于细胞质的一侧，随即将细胞外信号向内传导至细胞核，此类信号主要通过激活相关基因的转录而参与调控细胞的活化、增殖、分化、分泌、迁移和凋亡等生理或病理过程。

1．3整合素与疾病：整合素通过与信号酶、适配器蛋白等相互作用而参与调节细胞多方面的功能，这对机体正常的发育和功能非常重要：当整合素结构和功能发生异常时，会导致疾病的发生：研究发现，负责编码β2亚基的ITGB2基因突变，使白细胞的黏附功能发生障碍，引起1型白细胞黏附缺陷症。

血小板无力症的发病机制是血小板αⅡbβ3整合素与纤维蛋白原、纤维蛋白的结合缺陷导致血小板功能障碍和出血时间延长。αvβ3整合素的过表达参与肿瘤细胞的生成和转移，缺陷性αMβ2整合素可促进炎性细胞和炎性因子的产生而参与系统性红斑狼疮的发生发展。

2 整合素与自身免疫病

2．1整合素与SLE：SLE是一种以免疫复合物介导的组织损伤为特点的多系统自身免疫病。SLE的潜在病因仍不完全清楚，而遗传因素是其主要致病因素之一。

Mac-1(即αMβ2，CD11b/CD18)是一种主要表达于髓细胞(包括中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞等)的整合素，它能结合多种配体如细胞间黏附分子(intercellular cell adhesion molecute，ICAM)家族成员和补体因子iC3b等，并能参与某些基本免疫反应(如白细胞的外渗和吞噬作用。

另外，Mac-1与其配体结合后还能负性调控免疫细胞信号转导，进而参与抑制树突状细胞产生炎性因子，以及T细胞的活化和Thl7细胞的生成。

ITGAM基因负责编码Mac-l的αM亚基，其基因多态性与SLE密切相关，其中rs1143679多态性77位的精氨酸替换为组氨酸(R77H)而合成缺陷性αMβ2与SLE关联性最强。

虽然这种变异在健康人群中也比较常见(约为10％)，但正常机体存在多个调控子的监控作用，所以这种变异产生的影响极小；而SLE存在多方面的免疫应答功能失调，所以SLE更容易受到R77H变异的影响(如促进炎性因子的生成，降低细胞的黏附性、吞噬细胞的作用和凋亡细胞的清除效率等)。

研究证实，R77H缺陷性αMβ2既不能介导细胞与其配体结合，也不能抑制细胞的信号转导和炎性因子的产生，所以转染R77H-CD11b的树突状细胞和巨噬细胞的CD11b表达水平虽然与转染野生型CD11b的细胞相同，但转染R77H-CD11b的细胞产生IL-6的量明显高于转染野生型CD11b的细胞，由此可推断具有活性的αMβ2才能够抑制炎性因子的产生。

进一步的研究表明，与功能性αMβ2均匀分布于野生型细胞表面的现象截然不同，R77H缺陷性αMβ2在SLE患者单核细胞表面的分布高度极化，这种异常分布导致其对靶蛋白的识别能力下降、与配体的亲和力降低。

另有研究表明，SLE产生靶器官损伤的关键步骤不仅包括免疫复合物的沉积，而且与中性粒细胞的聚集有关。αMβ2能够负性调控Fc-YRⅡA(1球蛋A Fc受体ⅡA)介导的中性粒细胞聚集，而R77H缺陷性αMβ2则无此作用。

凋亡细胞的吞噬清除对于维持机体免疫耐受非常重要，细胞凋亡增强和(或)凋亡细胞清除障碍在SLE的发生发展中具有重要作用，因为凋亡细胞作为自身抗原可导致树突状细胞的活化、自身反应性T细胞的生成和炎性因子的分泌。

αMβ2是介导表面含有iC3b的凋亡细胞被吞噬的重要整合素，R77H缺陷性αMβ2严重阻碍了凋亡细胞与其配体的结合，进而影响吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用。同时，炎性因子(如IL-6、IFN-1和TNF-α)在SLE的发生发展中具有关键作用，αMβ2可以从多方面抑制这些炎性因子的产生，故含R77H缺陷性αMβ2的自身免疫病动物模型表现为病情进行性恶化。

另外，除了αMβ2与SLE的发生、发展密切相关，其他整合素如VLA-4(即α4β1)与SLE也有一定的相关性。研究表明，活动期SLE患者外周血淋巴细胞(peripheral bloodlymphocyte，PBLC)上的α4β1表达率与健康人相比显著降低。

这可能是由于活动期SLE内皮细胞上的α4β1配体血管黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule，VCAM-1)表达增高，从而使外周血中表达α4β1的淋巴细胞向高表达VCAM-1的内皮细胞定向迁移。

2．2整合素与RA：RA是一种病因未明的以慢性滑膜炎为主的自身免疫病，其主要病理改变是以四肢小关节为主的多关节性、对称性、侵袭性和进行性滑膜炎症，炎症反应亦可波及关节外的其他结缔组织，RA晚期的典型症状表现为关节畸形及功能障碍。RA的炎性环境促使成纤维样滑膜细胞(fibroblast-like synoviocytes，FLS)的整合素表达水平明显增高。

深入研究发现，一方面，整合素介导迁移的中性粒细胞能刺激单核细胞、树突状细胞和巨噬细胞等分泌B细胞活化因子(B cellactivating factor belonging to the TNF family，BAFF)；另一方面，α5β1整合素的刺激不但能诱导BAFF的合成和释放，而且α5β1的配体成分(如蛋白Ⅰ/Ⅱ，一种从草绿色链球菌提取的黏附素)也能够诱导活化的FLS释放BAFF和炎性细胞因子IL-6、IL-8；此外，研究表明，RA滑膜中B细胞的隔离可能与整合素介导的BAFF分泌以及由BAFF介导的整合素上调(正反馈调节回路)有关，而这种BAFF和整合素的相互调控可能促进FLS的增殖；BAFF还能够通过调控B细胞的成熟和自身抗体的合成而参与自身免疫反应。

由此可推断α5β1整合素和BAFF的相互作用与自身免疫病密切相关。

α1整合素是某些免疫过程的必需物质，参与淋巴细胞迁移至胶原蛋白丰富的外周部位、活化的T细胞在外周的增殖、外周记忆性T细胞的长期生存等。

Hemler等先发现RA患者关节中的一个T细胞亚群过表达VLA-1(即α1β1)，并将其命名为α1+T细胞。其他研究者后来也证实α1+T细胞在RA关节中作为一种寡克隆细胞群的数量明显增高。由此可推断RA与α1整合素相关。

2.3整合素与多发性硬化症(multiplesclerosis，MS)：MS是一种以中枢神经系统白质脱髓鞘病变为特点的自身免疫病。其主要病理过程为：T细胞被血管周围的抗原递呈细胞激活后，经毛细血管后微静脉进入中枢神经系统并诱导其他炎性细胞浸润中枢神经系统，如活化的自身反应性CD4+T细胞通过识别神经的髓鞘成分而启动对神经系统的自身免疫反应，并最终导致髓鞘破坏。

实验性变态反应性脑脊髓炎(experimental aliergic encephalitis，EAE)是利用髓鞘自身抗原免疫小鼠或转入髓特异性CD4+T细胞而诱导小鼠产生的一种中枢神经系统自身免疫病，人类MS大部分的临床表现和组织学特征均能在EAE小鼠动物模型中复制出来，因此EAE小鼠是研究人类MS理想的动物模型。

研究证实，某些整合素的存在或过表达可抑制EAE小鼠病情的进展和严重程度，如在小鼠患病的急性期(而非缓解期)通过抑制或阻断0c281整合素的抗体，显著缓解了其脊髓损伤的严重程度和炎症刺激的脱髓鞘反应。

而另一些整合素的存在或过表达则可促进EAE小鼠病情的发生发展。EAE中的CD4+T细胞从外周向中枢神经系统归巢涉及到某些特异性黏附分子，如表达于所有造血细胞的α4整合素(包括α4β1和α4β7)，它们能够调控血液中的细胞外渗至炎症组织(该外渗过程主要包括滚动、捕获、黏附和穿出)以及T细胞的增殖、发育与分化。

研究发现，将α4整合素特异性抗体注入EAE小鼠，在几分钟内即可减缓T细胞在软脑膜血管中和管腔表面的滚动，并且侵入小鼠中枢神经系统的T细胞数量和相应的临床症状也得到了控制俐。由此可以推断T细胞侵入中枢神经系统必须依赖于α4整合素。

一种名为那他珠单抗(Natalizumab)的药物曾应用于临床治疗人类MS，并取得了一定疗效。那他珠单抗是一种抗d4整合素的人源化单克隆抗体，主要是阻断α4β1与各器官(包括中枢神经系统)内皮细胞表面的VCAM-1的结合而参与干扰T细胞的外渗。

那他珠单抗在阻止EAE的进程中，不仅能抑制Thl细胞向中枢神经系统迁移，还能使调节性T细胞持续迁移至中枢神经系统并参与抑制病理性Thl7细胞(攻击EAE中枢神经系统的主要致病细胞之一)。

2．4整合素与Ⅰ型糖尿病：Ⅰ型糖尿病又称胰岛素依赖型糖尿病，其确切的病因及发病机制尚不完全清楚，已经证实自身反应性T细胞介导的自身免疫反应是其主要的致病机制之一。

自身反应性T细胞可浸润胰腺的胰岛并破坏胰岛13细胞，从而阻断机体内胰岛素的唯一来源和调节血糖的能力。而整合素介导的信号又控制着T细胞的存活、增殖、黏附和迁移，由此可以判定整合素与Ⅰ型糖尿病之间也存在密切的联系。

非肥胖型糖尿病(NOD)zb鼠是研究人类1型糖尿病的一种重要动物模型：与普通小鼠相比，NOD小鼠的胸腺细胞和巨噬细胞均有α4β1和α5β1 (二者属于纤维粘连蛋白受体类整合素)的表达异常和功能障碍，而α4β1和α5β1的表达缺陷引起白细胞迁移异常，并使这些异常迁移的白细胞持续存在并刺激其他细胞，最终可导致局部组织微环境损伤.

NOD小鼠胸腺细胞和外周T细胞上的α5β1显著低表达可导致纤维黏连蛋白介导的相关反应出现功能障碍(如自细胞迁移障碍)，这可能是其产生自身免疫的机制之一。

此外，研究发现NOD小鼠中新生胰岛B细胞的凋亡是产生1型糖尿病的一个重要触发因素．正常情况下为了避免产生局部炎症，这些凋亡细胞会被迅速清除。

但NOD小鼠中低表达Q4整合素的巨噬细胞缺乏对凋亡细胞的吞噬作用，进而促发自身免疫反应128I：然而，也有研究发现α4β1和α5β1的过表达也可促发自身免疫反应。因为α4β1和α5β1可介导NOD小鼠中的自身反应性T细胞和调节性T细胞向胰腺炎症部位聚集。

虽然α4β1介导的反应在1型糖尿病的早期和晚期均有关键作用，但主要是α4β1和α5β1的协同作用参与并增强了自身反应性T细胞的胰岛浸润。进一步研究发现，α4β1整合素中α4亚基的过表达不但增强了T细胞黏附至内皮细胞及其归巢至脾脏的能力，还能诱导非抗原依赖性抗原递呈细胞介导的增殖效应和T细胞的自身反应，通过阻断α4整合素能够延迟或阻止糖尿病的发生发展。

研究发现，NOD小鼠和人类l型糖尿病炎性胰岛中“整合素的配体也是过表达的，而阻断0整合素的配体如黏膜地址素细胞黏附分子-1(mucosal addressin cell adhesion molecule-l，MAdCAM-1)同样显著降低了NOD小鼠糖尿病的发病率。

2．5整合素与银屑病：银屑病是一种机体免疫异常引起的以皮肤表面覆盖着银白色鳞片的毁容性红斑损伤为典型特征的慢性皮肤疾病，其发病与遗传和环境2种因素均相关，但具体的致病机制尚未完全明确。

β2整合素的4种异二聚体(αLβ2或CD11a/CD18、αMβ2或CD11b/CD18、αXβ2或CD11c/CD18、αDβ2或CD11d/CD18)均只表达于造血细胞，β2整合素的低表达可使已形成的免疫突触解离，从而引起自身反应性T细胞的持续生成。β2整合素在调节性T细胞的T细胞受体(Tcellreceptor，TCR)信号传导中具有关键作用。

而这种作用的缺失可能会导致自身免疫。对临床上患有l型自细胞黏附缺陷症(1eukocyte adhesion deficiency，LAD-1)患者的研究表明，β2整合素的低表达甚至中度低表达都可导致银屑病皮肤病变。

研究发现，β2整合素的β2亚基(即CD18)的基因多态性使患自身免疫病的倾向更明显，含CD18亚等位基因(CD18hvpo)的PIA小鼠在依赖T细胞的发病机制、遗传基础以及对Ⅰ治疗的反应方面都与人类银屑病的临床表现和组织学变化非常相似，并且纯合型的CD18hypoPUJ小鼠能自发地产生T细胞介导的银屑病，因此CD18hypoPL/J小鼠是研究人类银屑病理想的动物模型。

CD18hypoPL/J小鼠调节性T细胞上CD18的低表达可能参与阻碍TCR的活化，并最终削弱调节性T细胞的增殖、活化和免疫抑制功能。

进一步研究发现，CD18hypoPL/J小鼠体内β2亚基的表达水平明显降低，β2亚基的低表达特异性地阻碍了调节性T细胞与DC细胞结合，从而导致调节性T细胞的功能异常，这种异常的调节性T细胞不但不能抑制病理性T细胞增殖，反而促进银屑病的发展。

总之，整合素的低表达阻碍了DC细胞与调节性T细胞之间的相互作用，从而导致了调节性T细胞的免疫抑制功能丧失和效应T细胞的过度活化。

这些过度活化的病理性效应T细胞可以引起巨噬细胞的聚集、活化和促炎因子的过度产生，最终引起像银屑病皮肤疾病这种炎症过程总体放大的病理反应。

整合素在自身免疫病中的作用近年来逐渐受到关注，虽然已经发现整合素参与多种自身免疫病，但目前人们对其的了解仅仅是冰山一角，因为参与不同自身免疫病的整合素种类不同，不同整合素参与疾病进展的机制也不完全相同．并且鉴于整合素种类繁多，为了全面深入地揭示整合素在自身免疫病中的具体作用，还有大量的研究工作要做。

中华风湿病学杂志2016年5月20卷5期