igd在自身免疫病中作用的研究进展
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网络出版时间:2014-2-2413:43 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20140224.1343.001.html
◇讲座与综述◇
IgD在自身免疫病中作用的研究进展
陈文生,黄 琼,吴育晶,魏 伟
(安徽医科大学临床药理学研究所,抗炎免疫药物教育部重点实验室,安徽合肥 230032)
doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2014.03.001
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2014)03-0297-04中国图书分类号:R 05;R392.11;R392.12;R593 203;R977 6摘要:免疫球蛋白D(immunoglobulinD,IgD)最初认为是一类进化产生不久的、仅表达于部分哺乳动物体内的免疫球蛋白。
然而,新近研究表明,IgD在绝大部分有颚脊椎动物体内都表达,且具有重要的免疫功能。
其结构在进化过程中表现出多样性,哺乳类动物通过选择性剪切(alternativeRNAsplicing)和免疫球蛋白类别转换(classswitchrecombination,CSR)表达IgD。
IgD既可以作为受体也可以作为配体参与免疫应答,但由于B细胞上IgD和IgM功能不易区分,且T细胞等免疫细胞上的IgD受体(IgDreceptor,IgD R)未被克隆,
IgD的免疫调节机制尚不明确。
故本文就IgD对T、B淋巴细胞功能的影响及其在自身免疫病中的作用、机制作一简要综述。
关键词:IgD;IgD受体选择性剪切;免疫球蛋白类别转换;配体;受体;自身免疫病
收稿日期:2013-11-11,修回日期:2013-12-20
基金项目:国家自然科学基金重点项目(No81330081);国家自然科
学基金资助项目(
81173075);高校博士学科点专项科研基金(No20113420120006,20123420110003)
作者简介:陈文生(1990-),男,硕士生,研究方向:抗炎免疫药理
学,E mail:cwsstudy@gmail.com;
魏 伟(1960-),男,博士,教授,博士生导师,研究方向:抗炎免疫药理学,通讯作者,E mail:wwei@ahmu.edu.cn
近年来,随着对炎症免疫相关疾病病理机制认识的不断深入,IgD在炎症免疫相关疾病中的作用越来越受到重视。
研究表明,多种自身免疫病的发生伴随着IgD水平的异常及
抗IgD自身抗体的产生[1]
,故IgD可能与自身免疫病的发生
密切相关,并可能成为治疗靶点。
本文将结合IgD结构和功能的特点讨论其与自身免疫病的关联。
1 IgD的结构特点
1.1 人IgD和其他Ig亚型间的结构差异 人IgD由两条重链和两条轻链组成,同其他免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)一样分为可变区(V区)和恒定区(C区),IgD的Cδ1段和Cδ2段与其他Ig的结构相似,但其Cδ3区由于部分脯氨酸的缺失以及N 聚糖的增多而异于其他Ig。
有研究表
明[2]
,正是这种结构上的改变导致了IgD功能上的特异。
人
IgD绞链区由64个氨基酸组成,比其他Ig的绞链区都要长,人IgD以“T”形存在,其他免疫球蛋白亚型以“Y”形存在,如Fig1所示,IgD的两个Fab段可以围绕Fc段旋转,这样的特
殊结构使I
gD有能力结合较低浓度的抗原[3]。
1.2 不同种属间IgD的结构差异 B淋巴细胞通过RNA选择性剪切和免疫球蛋白类别转换(classswitchrecombination,CSR)来表达IgD。
人类和其他灵长类动物的IgD重链有3个Cδ
结构域,啮齿类动物有两个,而偶蹄类动物的IgD由1个Cμ和两个Cδ
结构域嵌合而成,这种嵌合结构在鱼类IgD中常见,可能是为便于重链与轻链发生共价结合而产生[4]。
Fig1 SturcturaldifferencesbetweenIgDandotherIgsubtypes
2 IgD的功能特点
2.1 膜型IgD(membraneIgD,mIgD)的功能特点 IgD是一种B细胞接受抗原刺激后,通过CSR产生的抗原受体,
它分布于人和鼠的B细胞表面[5]。
在B细胞成熟前,细胞
仅表达IgM,当B细胞离开骨髓进入二级淋巴器官时,IgD才开始表达。
IgD和IgM在B细胞上共同表达的作用和机制
尚不明确[6]。
有实验表明,抗原在体内与非成熟B细胞上
的IgM结合会导致细胞凋亡,而抗原与IgD结合则不会导致
凋亡的发生[7];另有实验得出了相反的结果,最小剂量的抗IgD抗体能导致成熟静息B细胞的凋亡[8]。
产生这些矛盾
实验结果的原因可能是:B细胞抗原受体(Bcellreceptor,BCR)信号的转导取决于实验所采用的B细胞系种类、B细
胞的成熟程度以及B细胞表面的受体密度[9]。
一些基因敲除小鼠的实验显示,IgD可以替代IgM在B细胞生长早期的功能,且无论IgD或IgM重链缺陷都对小鼠影响轻微,可见IgD和IgM可以很大程度上的补偿彼此的功
能[10]。
IgD、IgM的调节作用与不同的信号分子相关,有研究表
·
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明[11]
:IgD可能通过提高IgM引起细胞活化、无能、死亡所需
的信号强度来调节I
gM的功能,因此,IgD作为受体传递的可能是一类耐受信号。
然而,另有研究认为[12],IgD和IgM
在B细胞上的共同表达可以使得不同浓度的抗原得到最优的结合,这一模型通过IgD晶体结构实验得到了验证。
2.2 SIgD(secretedIgD,sIgD)的功能特点 sIgD的免疫学功能尚不明确,目前的研究主要集中在:sIgD与IgD受体(IgDreceptor,IgD R)相关免疫功能及机制的探索。
上世纪80年代,有研究通过E 玫瑰花结实验证明人淋巴细胞上存在I
gD R[13]
,进一步研究显示IgD R存在于小鼠
CD4+和人CD4+、CD8+
T细胞上,IL 2、IL 4、PHA以及低聚、偶联的I
gD可以上调该类受体的表达[14]。
然而,表达IgD R的T细胞并不直接活化,T细胞特异性激动剂和低聚IgD共同作用于T细胞并不能增强IgD R在T细胞上的表达。
上述实验现象提示:IgD R虽然在T细胞上表达,但却并不直接对T细胞产生效应。
Tamma等
[15]
关于小鼠IgD R+
脾脏T
细胞和IgD R+T细胞杂交瘤的研究部分验证了这一推论,该研究发现这些IgD R+细胞向其所处的生长介质中释放sIgD结合因子(secretedIgDbindingfactor,sIgD BF),而sIgD BF可能是IgD R的效应形态。
故IgD R可能分为两种形态:一种是分布于相关淋巴细胞表面的IgD R,另一种是分布于相关淋巴细胞临近介质中的sIgD BF。
目前,相关研究仅确定了IgD R分布以及表达量,但IgD R的编码基因和分子结构尚不明确,因此IgD与IgD R特异性结合后产生的
相关作用及机制需进一步探究。
Fig2 ModelofhumanIgDregulationandfunction
许多固有免疫细胞可以结合sIgD,体内试验证明嗜碱性粒细胞表面结合了大量的sIgD,肥大细胞表面也可以结合sIgD,这一实验结果在体外试验中也得到了验证
[16]。
目前,
关于上呼吸道黏膜sIgD的研究较为深入,其免疫调节过程如Fig2所示:树突状细胞(dendriticcells,DCs)呈递抗原,激活C
D4+
Th细胞,之后Th细胞在CD40L、IL 2和IL 21的作用下诱导CSR过程,使得滤泡内IgM+IgD+B细胞转换为IgM-IgD+B细胞,这是一条T细胞依赖的通路。
另一方面,B细胞活化因子(B cellactivatingfactor,BAFF)、增殖配体(a
proliferation inducingligand,APRIL)、IL 2和IL 15介导滤泡外I
gM+IgD+B细胞通过CSR转换为IgM-IgD+B细胞,这是一条非T细胞依赖通路。
通过这两条通路形成的IgM-IgD+B细胞分化分泌sIgD的浆细胞。
sIgD可以与嗜碱性粒细胞上的IgD R发生结合,通过释放IL 4、IL 1β
、TNF等促炎症因子及抗病原微生物因子来增强免疫功能[17]。
3 IgD与自身免疫病
3.1 IgD与T细胞相互作用参与自身免疫病 类风湿关节炎(
rheumatoidarthritis,RA)是一种常见的自身免疫病,众多研究显示C
D4+T细胞在RA发病中起着重要作用。
CD4+
T细胞会过量渗透进入炎性滑膜区域,可以提呈自身抗原,
产生自身抗体;CD4+
T细胞功能与RA易感基因相关,如HLA DRB1等位基因[18]。
CD4+T细胞可分化形成Th1、Th2
和Th17。
最初,生成IFN γ的Th1被认为是RA发病中起主要作用的T细胞,然而,越来越多的相关研究显示Th17才是
起关键作用的细胞亚群[19]。
CD4+
T细胞是IgD R表达较多的细胞亚群,有研究显
示,T细胞上IgD R的偶联可以起到抑制凋亡的保护作用,IgD R可以促进同源T细胞和幼稚B细胞之间形成免疫突
触,从而增强抗原呈递及抗体生成等功能[20]。
然而,病理状
态下,IgD与IgD R过度结合,则可能导致自身抗体生成增多、自身免疫反应增强,从而介导自身免疫病的发生。
3.2 IgD与B细胞相互作用参与自身免疫病 自身反应性
B细胞的失调会导致自身免疫病,相关研究表明[21],自身反
应性B细胞消除能力缺陷是RA和系统性红斑狼疮(system iclupuserythematosus,SLE)的成因之一。
转基因Ig模型也显示抗核染质B细胞和类风湿因子特异性B细胞(rheuma toidfactorspecificBcell,RFB)在发生自身免疫的组织中处于活化状态,这种B细胞的异常活化可能由Th细胞的功能
改变或自身抗原的结合能力改变引起[22]。
B细胞在RA和
SLE等自身免疫病发生和发展过程中的作用可能有:分泌病原性抗体及细胞因子,活化相关T细胞。
B细胞还可能通过非抗体依赖的途径来激活和加剧自身免疫反应:在SLE模型中,抗原特异性B细胞作为一种重要的抗原提呈细胞(an
tigenpresentingcell,APC)为相应的T细胞呈递抗原[23];胶
原性关节炎(collageninducedarthritis,CIA)模型中,在其他种类APC正常存在的情况下,B细胞的缺失导致T细胞反应的明显下降;B细胞产生的一些细胞因子是自身免疫反应
中重要的调节分子。
3.3 抗IgD抗体在自身免疫病治疗中的应用 有研究报道,在病程初期采用抗IgD抗体对小鼠CIA进行治疗,结果显示:抗IgD抗体可选择性地消耗成熟B细胞,而未对调节性B细胞(regulatoryBcell,B reg)产生影响,导致小鼠体内自身抗体含量明显降低,而对T细胞依赖抗原相关的抗体未产生影响。
另外,抗IgD抗体在调节B reg和T reg水平的同时还可增强Th1/Th2细胞介导的适应性免疫反应。
综上,抗IgD抗体治疗可以在不影响T、B细胞适应性免疫反应的情况下,通过选择性的消耗反应性B细胞来发挥抗炎和诱导免
疫耐受作用[24]。
·
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4 展望
T、B淋巴细胞以及固有免疫细胞功能异常是自身免疫病的重要病理机制,研究显示mIgD和sIgD都与上述免疫细胞的功能紧密相关,IgD在自身免疫病发生发展的可能作用机制假设如下:(1)B细胞上mIgD所转导的信号介导了B细胞的过度活化,导致自身反应性增强、自身抗体产生增多。
(2)病理状态下,sIgD相对增多,sIgD与T细胞或其他免疫细胞上的IgD R结合,介导了免疫细胞的异常活化或凋亡减少,导致机体异常免疫应答。
IgD作为一类免疫球蛋白,自发现、至今已近50年,然而其在免疫系统中的作用和机制仍是一个谜。
近年来,一些研究提示了I
gD在自身免疫病的发生发展中可能扮演重要角色。
相信随着对IgD与IgD R以及相关信号通路的不断研究,将会揭示其在自身免疫病中的作用和机制,为自身免疫病的合理治疗和新药研发提供新的思路。
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CHENWen sheng,HUANGQiong,WUYu jing,WEIWei
(InstituteofClinicalPharmacology,AnhuiMedicalUniversity,KeyLaboratoryofAnti inflammatoryand
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,MinistryofEducation,Hefei 230032,China)Abstract:ImmunoglobulinD(IgD)wasinitiallythoughttobea
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