免疫介導的壞死性肌病(immune-mediated necrotizing myopathy,IMNM)是一種以嚴重的近端肢體無力、肌酸激酶升高、肌肉活檢缺乏炎性細胞浸潤和少見的肌肉外累及癥狀為特征的自身免疫性肌病,目前其發病機制并不清楚。新的歐洲神經肌肉中心標準根據不同的自身抗體將其分為 3 種亞型,提示抗體可能參與了 IMNM 的發病機制,且不同亞型可能具有不同發病機制。該文就目前關于 IMNM 發病機制的研究進行了綜述。
引用本文: 劉陶, 劉歡, 林桑, 黃煜鵬, 謝其冰. 免疫介導的壞死性肌病發病機制研究進展. 華西醫學, 2018, 33(12): 1549-1553. doi: 10.7507/1002-0179.201811173 復制
免疫介導的壞死性肌病(immune mediated necrotizing myopathy,IMNM)是一種新近被認識的特發性炎性肌病類型,是對多發性肌炎、皮肌炎、包涵體肌炎等傳統炎性肌病類型的重要補充。IMNM 以亞急性或隱匿性起病,臨床特點主要為對稱性近端肌無力,血清肌酸激酶升高;肌電圖表現為肌源性損害;MRI 表現以肌肉水腫伴脂肪浸潤為主;肌肉病理特點為肌纖維壞死、萎縮和再生,可見巨噬細胞但少見炎性細胞浸潤。1947 年 McCombs 等[1]首次描述了不伴炎性細胞浸潤的壞死性肌病病例,1963 年波蘭學者 Krolikowska 等[2]首次提出壞死性肌病的概念,此后越來越多相關病例報道相繼出現,然而都未涉及壞死性肌病與免疫學機制的關系。直至 1991 年,Emslie-Smith 等[3]發現了幾例病理改變為毛細血管壁增厚和膜攻擊復合物沉積,臨床表現與結締組織病相關,且免疫抑制劑治療有效的患者,由此揭開了探討 IMNM 免疫發病機制的序幕。IMNM 是一種罕見疾病,在每 100 000 人中僅 9~14 人發病。2017 年歐洲神經肌肉中心(European Neuromuscular Centre,ENMC)根據不同的自身抗體即抗信號識別顆粒(signal recognition particle,SRP)抗體和抗 3?羥基?3?甲基戊二酰輔酶 A 還原酶(3-hydroxy-3 methylglutaryl coenzyme A reductase,HMGCR)抗體將 IMNM 分為抗 SRP 肌病、抗 HMGCR 肌病及抗體陰性肌病[4],這提示了自身抗體在 IMNM 發病機制中的重要作用。目前 IMNM 的發病機制仍未被闡明,我們將國內外近年來關于這方面的研究進展作如下綜述。
1 病因
1.1 遺傳因素/易感性
具有遺傳易感性的個體在特殊環境中持續暴露可能會誘導 IMNM 的發生。全基因組關聯分析研究數據顯示,IMNM 與多種基因相關聯[4]。目前大多數研究側重于抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體陽性的個體。2017 年 Kishi 等[5]在白種人和非裔美洲人中發現,抗 HMGCR 抗體陽性肌病的成人患者與 HLA-DRB1*11:01 相關,兒童患者的 HLA-DBR1*07:01 基因陽性率明顯高于對照組,同時,HLA-DQA1 和 HLA-DQAB6 基因在白人患者中陽性率低于對照組。抗 SRP 抗體陽性肌病與 HLA-DRB1*08:03 和 HLA-DRC1*07:01 相關聯。此外,2013 年有研究觀察到,攜帶自限性他汀類藥物所致肌病相關等位基因 SLCO1B1 的患者,服用他汀類藥物的毒副作用增加[6]。這一等位基因參與了編碼他汀轉運至肝細胞的有機陰離子多肽。但 Patel 等[7]認為 SLCO1B1 基因與抗 HMGCR 抗體介導的壞死性肌病并無明顯關聯。
1.2 環境因素
1.2.1 藥物因素
近年來,隨著他汀類藥物在臨床上的廣泛使用,約有 5% 的他汀類藥物使用者出現肌肉疼痛和肌無力,部分患者發展為近端肌無力和嚴重肌肉萎縮,即使停藥后,癥狀也無好轉[8]。這是因為他汀類藥物可以通過線粒體、細胞凋亡或鈣調蛋白介導的細胞死亡對肌細胞造成直接損傷[9],也可使患者血清中出現抗 HMGCR 抗體,從而通過多個途徑誘導壞死性肌病的發生。
1.2.2 感染性因素
一些研究顯示丙型肝炎病毒和人類免疫缺陷病毒感染患者肌肉病理中可見大量肌肉壞死,少或無炎性細胞浸潤,與 IMNM 的病理表現一致,但目前病毒感染是否為 IMNM 的致病因素尚無定論。Leff 等[10]早在 1991 年就發現抗 SRP 肌病的發展模式存在季節性,在 11 月份達到高峰,這一現象提示病毒感染可能是 IMNM 的觸發因素。此外,SRP(相對分子質量 54×103)和 HMGCR 分別與水痘-帶狀皰疹病毒蛋白和人乳頭瘤病毒蛋白具有同源性,因此暴露于這些病毒之下,可能會通過分子模擬機制對人體蛋白質產生免疫反應。避免微生物感染可能會降低 IMNM 的發病率。
1.2.3 腫瘤因素
部分 IMNM 患者會并發實體腫瘤(例如肺癌、胃腸道腫瘤、前列腺癌等)或者血液系統腫瘤等,提示 IMNM 的發病機制可能與腫瘤有關。在 IMNM 中,研究人員試圖探討自身抗體與惡性腫瘤發生的關系,通過比較 IMNM 患者與普通人群的腫瘤發病率,發現 50 歲以上人群中癌癥相關的 IMNM 優先發生,并且血清抗體陰性肌病患者和抗 HMGCR 抗體陽性肌病患者的癌癥發病率高于一般人群,但是在抗 SRP 抗體陽性肌病患者中沒有觀察到癌癥發病率增高[11]。
2 發病機制
2.1 自身抗體
2.1.1 抗 HMGCR 抗體
2010 年 Christopher-Stine 等[12]在 16 例 IMNM 患者的血清中發現了能識別相對分子質量 200×103和 100×103蛋白質的自身抗體,命名為抗 p200/100 抗體。隨后 Mammen 等[13]確認了該抗體的靶抗原是相對分子質量為 100×103的 HMGCR,而相對分子質量為 200×103的蛋白可能是 HMGCR 的二聚體。HMGCR 是一種普遍存在的細胞內酶,位于內質網中,在生物合成的早期階段催化膽固醇,它包含一個相對分子質量為 97×103的復合蛋白,主要具有 2 個結構域,即面向細胞質并攜帶酶催化結構域的 C-末端結構域,以及攜帶網狀結構的 N-末端結構域[14]。他汀類藥物是主要的降膽固醇藥物,通過抑制 HMGCR 來降低低密度脂蛋白的水平,但他汀類藥物的應用會增加 HMGCR 在肌肉和其他組織中的表達[15-17]。當機體抗原呈遞細胞處理 HMGCR 時,HMGCR 的某些表位(天然的或隱蔽的)可能潛在地觸發機體免疫應答,這可能導致蛋白質異常加工和新抗原的產生,從而進一步誘發免疫反應。除此之外,他汀類藥物也可以增加 HMGCR 衍生肽的免疫原性。例如,他汀類藥物與 HMGCR 抗原的結合可引起蛋白質的構象變化并改變抗原呈遞細胞對其的切割,導致隱藏表位的產生,從而使抗原呈遞細胞更加有效地進行分子呈遞[18]。當存在 HLA 等位基因時,某些源于 HMGCR 的蛋白肽可能具有更加顯著的免疫原性,使之能更好地觸發免疫反應。這些機制表明,HMGCR 在一定程度上可能會加快 IMNM 的發生。目前多項研究表明,抗 HMGCR 抗體與他汀類藥物攝入明顯相關,且抗 HMGCR 抗體可能是直接致病的。Arouche-Delaperche 等[19]的一項研究顯示,在肌細胞體外實驗中,抗 HMGCR 抗體可通過增加一些細胞因子的表達引起肌纖維萎縮,即使不是壞死,也可以顯示出抗 HMGCR 抗體對肌纖維有致病作用。Allenbach 等[20]在對 19 例抗 HMGCR 抗體陽性患者肌肉活檢組織的研究中發現,壞死肌纖維膜上存在 C5b-9 和 C1q(經典途徑的標志),提示抗體可能驅動經典補體激活的級聯反應導致纖維壞死。這表明抗 HMGCR 抗體可通過攻擊肌纖維膜,誘發補體激活來導致肌纖維的持續損傷。
2.1.2 抗 SRP 抗體
SRP 是一種細胞質內 RNA 蛋白復合物,由 7SL-RNA 和 6 種多肽(相對分子質量分別為 72×103、68×103、54×103、19×103、14×103和 9×103)構成,能識別分泌型和膜結合型蛋白并通過內質網調節蛋白轉位。Reeves 等[21]于 1986 年首次在特發性炎性肌病患者血清中發現抗 SRP 抗體,2002 年美國學者 Miller 等[22]發現 7 例 IMNM 患者血清中抗 SRP 抗體陽性,提示此類患者可能為 IMNM 的一個新的亞型,此后 2017 年 ENMC 將此類亞型定義為抗 SRP 肌病。該亞型通常肌肉損害嚴重,治療效果不佳。目前抗 SRP 抗體相關的 IMNM 機制尚不清楚,大多數研究者認為 SRP 受物理、化學和生物等多因素影響,使其發生免疫原性改變,被機體視為“異己抗原”加以攻擊,繼而激活凋亡蛋白酶,將 SRP 分子切割成多個抗原多肽片段,成為內源性抗原,通過巨噬細胞、T 細胞等啟動免疫應答機制,產生抗 SRP 抗體和細胞因子,致使毛細血管、肌纖維細胞上 C5b-9 沉積,引發 IMNM[23]。R?misch 等[24]的一項體外研究發現,抗 SRP 抗體可以在不同階段影響 SRP 的功能,如干擾 SRP 與肽信號序列的關聯、干擾 SRP 介導的蛋白肽向內質網的轉運、破壞肌纖維細胞中蛋白翻譯和表達,從而影響肌細胞功能。抗 SRP 抗體也可以引起 SRP 在肌纖維表面的再分布,可能會暴露某些隱藏的抗原與抗體結合,激活抗原呈遞細胞,引發免疫反應。Racanelli 等[25]發現,抗原只要釋放到血管內環境或者到達細胞表面,都可以導致抗體攻擊抗原造成細胞損傷,這可能是由于補體激活、調理作用和抗體依賴性細胞介導的細胞毒性造成的。Miller 等[22]在抗 SRP 肌病患者的肌組織毛細血管周圍發現了膜攻擊復合物沉積,提示補體激活途徑介導的免疫損傷是抗 SRP 肌病的病理機制之一。Rojana-Udomsart 等[26]發現抗 SRP 抗體相關的 IMNM 病例活檢組織中肌肉纖維表面的抗 SRP 抗體與相關補體產物結合,用抗 SRP 陽性血清孵育人成肌細胞培養物導致細胞表面 SRP 蛋白異常表達,并通過補體依賴過程誘導細胞裂解。這些發現為抗 SRP 肌病患者的補體依賴性抗體介導的肌毒性機制提供了證據。
以上研究提示抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體對 IMNM 發病機制尤為重要,調控此兩種抗體及細胞靶標有望成為治療 IMNM 的一種新途徑。
2.2 體液/細胞免疫
IMNM 患者可合并出現其他類型結締組織疾病,如系統性紅斑狼瘡、硬皮病、干燥綜合征等,且免疫抑制劑治療 IMNM 有效,均間接證明 IMNM 與自身免疫密切相關。此外,主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)-Ⅰ在 IMNM 肌肉組織表達上調,也表明了免疫因素在 IMNM 的發病過程中起重要的介導作用。
IMNM 肌肉組織活檢可見大量 CD68+ 巨噬細胞,部分可見 CD4+ 或 CD8+ T 細胞及 CD123+ 漿細胞樣樹突狀細胞[27]。巨噬細胞被認為是骨骼肌損害的關鍵因素,且巨噬細胞呈 1 型輔助性 T 細胞炎癥譜,其表面有白細胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、一氧化氮合酶 2、γ-干擾素以及信號轉導和轉錄因子 1 mRNA 的過表達[20]。2013 年 Saclier 等[28]發現,在體內外實驗的骨骼肌再生過程中,不同激活狀態的巨噬細胞與肌源性前體細胞相互作用,由于細胞因子和生長因子的差異性分泌,促炎的巨噬細胞抑制肌源性前體細胞的融合,而抗炎的巨噬細胞促進肌源性前體細胞的分化;在受損肌纖維的再生過程中,巨噬細胞影響了肌纖維的生成。這些結果支持 IMNM 的炎癥反應是通過巨噬細胞激活的。另外,雖然患者病理檢查特點是缺乏炎性細胞的肌肉浸潤,但一些組織活檢中仍可見 CD4+ 或 CD8+ T 細胞,表明 T 細胞在 IMNM 發病機制中也起到一定作用。患者體內抗原異常表達,募集炎癥細胞,引起細胞因子 IL-1 表達上調,誘發 MHC-Ⅰ及黏附因子、趨化因子上調,進而趨化淋巴細胞浸潤,CD4+ T 細胞促進 CD8+ T 細胞成熟,CD8+ T 細胞識別內源性抗原,活化成具有細胞毒性的效應 T 細胞,特異性殺死靶細胞,由此造成機體的免疫失衡。相反,Knauβ等[29]研究表明 IMNM 患者缺乏由 T 細胞介導的天然免疫,可能是由于 T 細胞表面表達程序性凋亡蛋白 1(programmed cell death protein 1,PD1)及其同源復合體 PD1L/PD2L,從而介導了免疫逃逸。這些分子最近被成功應用于某些腫瘤治療的靶標。該研究提示在 IMNM 患者的肌肉組織中,CD3+ 和 CD8+ 的 T 細胞表面表達 PD1,大量巨噬細胞表面表達 PD1L,肌纖維肌膜上表達 PD2L,且 PD2L 與 MHC 共定位。這些數據顯示,PD1 陽性功能缺陷的 T 細胞存在于 IMNM 患者的肌細胞中。
2.3 細胞因子
IMNM 中不僅炎性細胞和自身抗體對肌纖維細胞有直接損傷作用,一些細胞因子的產生或缺乏對肌纖維也可造成損傷。Arouche-Delaperche 等[19]體外研究發現,將抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體與分化的肌細胞一起孵育時,可通過減少 IL-4 和 IL-13 的分泌來削弱肌細胞的融合,若在孵育過程中加入重組 IL-4 和 IL-13,將會拯救肌細胞的融合,證實了 IL-4 和 IL-13 在肌細胞體外再生過程中的重要作用。同時該研究還發現,抗 HMGCR 和抗 SRP 抗體可能通過增加促炎因子如腫瘤壞死因子、IL-6 和活性氧等的表達,增加泛素連接蛋白酶基因(MAFbx 和 TRIM63)的過表達和轉錄,使與其一起孵育的肌細胞發生明顯的萎縮。這表明抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體對肌肉細胞可能產生直接毒性作用,但這一毒性作用尚未在動物模型中得到證實。綜上顯示,不同的免疫細胞及細胞因子在 IMNM 發病過程中均起到一定的作用。
2.4 高遷移族蛋白 1(high mobility group box 1 protein,HMGB1)
HMGB1 是一種經典的核內非組蛋白,可通過已活化細胞的主動分泌和壞死細胞的被動釋放兩種方式到達細胞外,通過直接抑制下游炎癥因子 IL-6、C 反應蛋白等發揮作用,或通過 Toll 樣受體(Toll-like receptor4,TLR4)和糖基化終產物受體信號通路來調節干預免疫反應,因此它是一種重要的炎性介質[30]。許靜等[31]在研究 HMGB1 在 IMNM 發病機制中的作用時發現,HMGB1 可能獨立參與 IMNM 肌病的發病過程,但未描述具體機制。目前 Wan 等[32]發現單核細胞 TLR4-HMGB1 信號通路通過調節 MHC-Ⅰ和其他炎性細胞因子(如 γ-干擾素、IL-6)的表達來影響自身免疫性肌病的炎性過程。
2.5 內質網應激系統
內質網是蛋白質合成與折疊、維持鈣離子動態平衡以及合成脂類和固醇的場所。遺傳或環境損傷引起內質網功能紊亂導致內質網應激(endoplasmic reticulum press,ERS),從而激活未折疊蛋白反應。未折疊蛋白反應是一種細胞自我保護性措施,但是 ERS 強或持續時間過久可引起細胞凋亡。有研究表明,即使在沒有炎癥的情況下,通過非免疫機制如 ERS 和誘導未折疊的蛋白質應答,也可以造成肌纖維細胞的損傷[33]。MHC-Ⅰ在肌纖維中的表達不僅與抗原的加工與表達有關,MHC 的過表達也是誘發 ERS 系統的關鍵因素,即使在沒有淋巴細胞介導下也能導致肌纖維功能障礙和損傷[34-35]。
2.6 線粒體自噬
線粒體自噬是 Lemasters[36]在 2005 年首次提出的概念,主要是指在活性氧、營養缺乏、細胞衰老等刺激下,細胞內線粒體發生損傷,損傷的線粒體被特異性包裹進自噬體中,并與溶酶體融合,從而進一步損傷線粒體。2018 年 Matsubara 等[37]發現,在 2 例抗 HMGCR 肌病患者肌肉活檢中有退化的線粒體,線粒體中有糖原顆粒和自噬泡的積累,同時還發現參與線粒體自噬的蛋白質 B 細胞淋巴瘤 2/腺病毒 E1B 相互作用蛋白 3 的上調。線粒體中自噬泡作為包涵體肌炎的特征性病變[38],提示線粒體自噬在 IMNM 的肌纖維損害中可能也起重要作用。
2.7 免疫蛋白酶體
免疫蛋白酶體是在 γ-干擾素誘導下合成的免疫蛋白酶體亞基 2、7、10 替換標準蛋白酶體中的 β1、β2、β5 亞單位形成的復合體。它在 MHC-Ⅰ類分子抗原提呈途徑、細胞信號轉導中發揮重要作用,影響炎性因子的表達,在自身免疫性疾病中發揮著重要作用。近年研究表明,許多自身免疫病如干燥綜合征、多發性硬化、類風濕關節炎等患者血清或動物模型中的免疫蛋白酶體亞單位組分表達增加[39-41]。Bhattarai 等[42]在 2016 年首次證明了免疫蛋白酶體參與特發性炎性肌病的發病過程,同時發現免疫蛋白酶亞基 β1i(LMP2)和 β5i(LMP7)在包涵體肌炎、IMNM 和皮肌炎的肌纖維中表達顯著上調,說明蛋白酶體可能參與 IMNM 的發病過程。
3 結語
IMNM 是一種自身免疫性肌病,作為特發性炎性肌病中發現較晚的一種類型,確切的發病機制仍不清楚。現在認為 IMNM 至少包括 3 種不同的血清學定義的亞型,雖然每種亞型都以肌纖維壞死、少炎性細胞浸潤為主要組織學特征,但不同亞型在環境因素、遺傳因素、免疫因素等方面存在明顯的異質性,提示它們可能具有不同的發病機制,這有待風濕病臨床研究者的進一步探索。
免疫介導的壞死性肌病(immune mediated necrotizing myopathy,IMNM)是一種新近被認識的特發性炎性肌病類型,是對多發性肌炎、皮肌炎、包涵體肌炎等傳統炎性肌病類型的重要補充。IMNM 以亞急性或隱匿性起病,臨床特點主要為對稱性近端肌無力,血清肌酸激酶升高;肌電圖表現為肌源性損害;MRI 表現以肌肉水腫伴脂肪浸潤為主;肌肉病理特點為肌纖維壞死、萎縮和再生,可見巨噬細胞但少見炎性細胞浸潤。1947 年 McCombs 等[1]首次描述了不伴炎性細胞浸潤的壞死性肌病病例,1963 年波蘭學者 Krolikowska 等[2]首次提出壞死性肌病的概念,此后越來越多相關病例報道相繼出現,然而都未涉及壞死性肌病與免疫學機制的關系。直至 1991 年,Emslie-Smith 等[3]發現了幾例病理改變為毛細血管壁增厚和膜攻擊復合物沉積,臨床表現與結締組織病相關,且免疫抑制劑治療有效的患者,由此揭開了探討 IMNM 免疫發病機制的序幕。IMNM 是一種罕見疾病,在每 100 000 人中僅 9~14 人發病。2017 年歐洲神經肌肉中心(European Neuromuscular Centre,ENMC)根據不同的自身抗體即抗信號識別顆粒(signal recognition particle,SRP)抗體和抗 3?羥基?3?甲基戊二酰輔酶 A 還原酶(3-hydroxy-3 methylglutaryl coenzyme A reductase,HMGCR)抗體將 IMNM 分為抗 SRP 肌病、抗 HMGCR 肌病及抗體陰性肌病[4],這提示了自身抗體在 IMNM 發病機制中的重要作用。目前 IMNM 的發病機制仍未被闡明,我們將國內外近年來關于這方面的研究進展作如下綜述。
1 病因
1.1 遺傳因素/易感性
具有遺傳易感性的個體在特殊環境中持續暴露可能會誘導 IMNM 的發生。全基因組關聯分析研究數據顯示,IMNM 與多種基因相關聯[4]。目前大多數研究側重于抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體陽性的個體。2017 年 Kishi 等[5]在白種人和非裔美洲人中發現,抗 HMGCR 抗體陽性肌病的成人患者與 HLA-DRB1*11:01 相關,兒童患者的 HLA-DBR1*07:01 基因陽性率明顯高于對照組,同時,HLA-DQA1 和 HLA-DQAB6 基因在白人患者中陽性率低于對照組。抗 SRP 抗體陽性肌病與 HLA-DRB1*08:03 和 HLA-DRC1*07:01 相關聯。此外,2013 年有研究觀察到,攜帶自限性他汀類藥物所致肌病相關等位基因 SLCO1B1 的患者,服用他汀類藥物的毒副作用增加[6]。這一等位基因參與了編碼他汀轉運至肝細胞的有機陰離子多肽。但 Patel 等[7]認為 SLCO1B1 基因與抗 HMGCR 抗體介導的壞死性肌病并無明顯關聯。
1.2 環境因素
1.2.1 藥物因素
近年來,隨著他汀類藥物在臨床上的廣泛使用,約有 5% 的他汀類藥物使用者出現肌肉疼痛和肌無力,部分患者發展為近端肌無力和嚴重肌肉萎縮,即使停藥后,癥狀也無好轉[8]。這是因為他汀類藥物可以通過線粒體、細胞凋亡或鈣調蛋白介導的細胞死亡對肌細胞造成直接損傷[9],也可使患者血清中出現抗 HMGCR 抗體,從而通過多個途徑誘導壞死性肌病的發生。
1.2.2 感染性因素
一些研究顯示丙型肝炎病毒和人類免疫缺陷病毒感染患者肌肉病理中可見大量肌肉壞死,少或無炎性細胞浸潤,與 IMNM 的病理表現一致,但目前病毒感染是否為 IMNM 的致病因素尚無定論。Leff 等[10]早在 1991 年就發現抗 SRP 肌病的發展模式存在季節性,在 11 月份達到高峰,這一現象提示病毒感染可能是 IMNM 的觸發因素。此外,SRP(相對分子質量 54×103)和 HMGCR 分別與水痘-帶狀皰疹病毒蛋白和人乳頭瘤病毒蛋白具有同源性,因此暴露于這些病毒之下,可能會通過分子模擬機制對人體蛋白質產生免疫反應。避免微生物感染可能會降低 IMNM 的發病率。
1.2.3 腫瘤因素
部分 IMNM 患者會并發實體腫瘤(例如肺癌、胃腸道腫瘤、前列腺癌等)或者血液系統腫瘤等,提示 IMNM 的發病機制可能與腫瘤有關。在 IMNM 中,研究人員試圖探討自身抗體與惡性腫瘤發生的關系,通過比較 IMNM 患者與普通人群的腫瘤發病率,發現 50 歲以上人群中癌癥相關的 IMNM 優先發生,并且血清抗體陰性肌病患者和抗 HMGCR 抗體陽性肌病患者的癌癥發病率高于一般人群,但是在抗 SRP 抗體陽性肌病患者中沒有觀察到癌癥發病率增高[11]。
2 發病機制
2.1 自身抗體
2.1.1 抗 HMGCR 抗體
2010 年 Christopher-Stine 等[12]在 16 例 IMNM 患者的血清中發現了能識別相對分子質量 200×103和 100×103蛋白質的自身抗體,命名為抗 p200/100 抗體。隨后 Mammen 等[13]確認了該抗體的靶抗原是相對分子質量為 100×103的 HMGCR,而相對分子質量為 200×103的蛋白可能是 HMGCR 的二聚體。HMGCR 是一種普遍存在的細胞內酶,位于內質網中,在生物合成的早期階段催化膽固醇,它包含一個相對分子質量為 97×103的復合蛋白,主要具有 2 個結構域,即面向細胞質并攜帶酶催化結構域的 C-末端結構域,以及攜帶網狀結構的 N-末端結構域[14]。他汀類藥物是主要的降膽固醇藥物,通過抑制 HMGCR 來降低低密度脂蛋白的水平,但他汀類藥物的應用會增加 HMGCR 在肌肉和其他組織中的表達[15-17]。當機體抗原呈遞細胞處理 HMGCR 時,HMGCR 的某些表位(天然的或隱蔽的)可能潛在地觸發機體免疫應答,這可能導致蛋白質異常加工和新抗原的產生,從而進一步誘發免疫反應。除此之外,他汀類藥物也可以增加 HMGCR 衍生肽的免疫原性。例如,他汀類藥物與 HMGCR 抗原的結合可引起蛋白質的構象變化并改變抗原呈遞細胞對其的切割,導致隱藏表位的產生,從而使抗原呈遞細胞更加有效地進行分子呈遞[18]。當存在 HLA 等位基因時,某些源于 HMGCR 的蛋白肽可能具有更加顯著的免疫原性,使之能更好地觸發免疫反應。這些機制表明,HMGCR 在一定程度上可能會加快 IMNM 的發生。目前多項研究表明,抗 HMGCR 抗體與他汀類藥物攝入明顯相關,且抗 HMGCR 抗體可能是直接致病的。Arouche-Delaperche 等[19]的一項研究顯示,在肌細胞體外實驗中,抗 HMGCR 抗體可通過增加一些細胞因子的表達引起肌纖維萎縮,即使不是壞死,也可以顯示出抗 HMGCR 抗體對肌纖維有致病作用。Allenbach 等[20]在對 19 例抗 HMGCR 抗體陽性患者肌肉活檢組織的研究中發現,壞死肌纖維膜上存在 C5b-9 和 C1q(經典途徑的標志),提示抗體可能驅動經典補體激活的級聯反應導致纖維壞死。這表明抗 HMGCR 抗體可通過攻擊肌纖維膜,誘發補體激活來導致肌纖維的持續損傷。
2.1.2 抗 SRP 抗體
SRP 是一種細胞質內 RNA 蛋白復合物,由 7SL-RNA 和 6 種多肽(相對分子質量分別為 72×103、68×103、54×103、19×103、14×103和 9×103)構成,能識別分泌型和膜結合型蛋白并通過內質網調節蛋白轉位。Reeves 等[21]于 1986 年首次在特發性炎性肌病患者血清中發現抗 SRP 抗體,2002 年美國學者 Miller 等[22]發現 7 例 IMNM 患者血清中抗 SRP 抗體陽性,提示此類患者可能為 IMNM 的一個新的亞型,此后 2017 年 ENMC 將此類亞型定義為抗 SRP 肌病。該亞型通常肌肉損害嚴重,治療效果不佳。目前抗 SRP 抗體相關的 IMNM 機制尚不清楚,大多數研究者認為 SRP 受物理、化學和生物等多因素影響,使其發生免疫原性改變,被機體視為“異己抗原”加以攻擊,繼而激活凋亡蛋白酶,將 SRP 分子切割成多個抗原多肽片段,成為內源性抗原,通過巨噬細胞、T 細胞等啟動免疫應答機制,產生抗 SRP 抗體和細胞因子,致使毛細血管、肌纖維細胞上 C5b-9 沉積,引發 IMNM[23]。R?misch 等[24]的一項體外研究發現,抗 SRP 抗體可以在不同階段影響 SRP 的功能,如干擾 SRP 與肽信號序列的關聯、干擾 SRP 介導的蛋白肽向內質網的轉運、破壞肌纖維細胞中蛋白翻譯和表達,從而影響肌細胞功能。抗 SRP 抗體也可以引起 SRP 在肌纖維表面的再分布,可能會暴露某些隱藏的抗原與抗體結合,激活抗原呈遞細胞,引發免疫反應。Racanelli 等[25]發現,抗原只要釋放到血管內環境或者到達細胞表面,都可以導致抗體攻擊抗原造成細胞損傷,這可能是由于補體激活、調理作用和抗體依賴性細胞介導的細胞毒性造成的。Miller 等[22]在抗 SRP 肌病患者的肌組織毛細血管周圍發現了膜攻擊復合物沉積,提示補體激活途徑介導的免疫損傷是抗 SRP 肌病的病理機制之一。Rojana-Udomsart 等[26]發現抗 SRP 抗體相關的 IMNM 病例活檢組織中肌肉纖維表面的抗 SRP 抗體與相關補體產物結合,用抗 SRP 陽性血清孵育人成肌細胞培養物導致細胞表面 SRP 蛋白異常表達,并通過補體依賴過程誘導細胞裂解。這些發現為抗 SRP 肌病患者的補體依賴性抗體介導的肌毒性機制提供了證據。
以上研究提示抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體對 IMNM 發病機制尤為重要,調控此兩種抗體及細胞靶標有望成為治療 IMNM 的一種新途徑。
2.2 體液/細胞免疫
IMNM 患者可合并出現其他類型結締組織疾病,如系統性紅斑狼瘡、硬皮病、干燥綜合征等,且免疫抑制劑治療 IMNM 有效,均間接證明 IMNM 與自身免疫密切相關。此外,主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)-Ⅰ在 IMNM 肌肉組織表達上調,也表明了免疫因素在 IMNM 的發病過程中起重要的介導作用。
IMNM 肌肉組織活檢可見大量 CD68+ 巨噬細胞,部分可見 CD4+ 或 CD8+ T 細胞及 CD123+ 漿細胞樣樹突狀細胞[27]。巨噬細胞被認為是骨骼肌損害的關鍵因素,且巨噬細胞呈 1 型輔助性 T 細胞炎癥譜,其表面有白細胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、一氧化氮合酶 2、γ-干擾素以及信號轉導和轉錄因子 1 mRNA 的過表達[20]。2013 年 Saclier 等[28]發現,在體內外實驗的骨骼肌再生過程中,不同激活狀態的巨噬細胞與肌源性前體細胞相互作用,由于細胞因子和生長因子的差異性分泌,促炎的巨噬細胞抑制肌源性前體細胞的融合,而抗炎的巨噬細胞促進肌源性前體細胞的分化;在受損肌纖維的再生過程中,巨噬細胞影響了肌纖維的生成。這些結果支持 IMNM 的炎癥反應是通過巨噬細胞激活的。另外,雖然患者病理檢查特點是缺乏炎性細胞的肌肉浸潤,但一些組織活檢中仍可見 CD4+ 或 CD8+ T 細胞,表明 T 細胞在 IMNM 發病機制中也起到一定作用。患者體內抗原異常表達,募集炎癥細胞,引起細胞因子 IL-1 表達上調,誘發 MHC-Ⅰ及黏附因子、趨化因子上調,進而趨化淋巴細胞浸潤,CD4+ T 細胞促進 CD8+ T 細胞成熟,CD8+ T 細胞識別內源性抗原,活化成具有細胞毒性的效應 T 細胞,特異性殺死靶細胞,由此造成機體的免疫失衡。相反,Knauβ等[29]研究表明 IMNM 患者缺乏由 T 細胞介導的天然免疫,可能是由于 T 細胞表面表達程序性凋亡蛋白 1(programmed cell death protein 1,PD1)及其同源復合體 PD1L/PD2L,從而介導了免疫逃逸。這些分子最近被成功應用于某些腫瘤治療的靶標。該研究提示在 IMNM 患者的肌肉組織中,CD3+ 和 CD8+ 的 T 細胞表面表達 PD1,大量巨噬細胞表面表達 PD1L,肌纖維肌膜上表達 PD2L,且 PD2L 與 MHC 共定位。這些數據顯示,PD1 陽性功能缺陷的 T 細胞存在于 IMNM 患者的肌細胞中。
2.3 細胞因子
IMNM 中不僅炎性細胞和自身抗體對肌纖維細胞有直接損傷作用,一些細胞因子的產生或缺乏對肌纖維也可造成損傷。Arouche-Delaperche 等[19]體外研究發現,將抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體與分化的肌細胞一起孵育時,可通過減少 IL-4 和 IL-13 的分泌來削弱肌細胞的融合,若在孵育過程中加入重組 IL-4 和 IL-13,將會拯救肌細胞的融合,證實了 IL-4 和 IL-13 在肌細胞體外再生過程中的重要作用。同時該研究還發現,抗 HMGCR 和抗 SRP 抗體可能通過增加促炎因子如腫瘤壞死因子、IL-6 和活性氧等的表達,增加泛素連接蛋白酶基因(MAFbx 和 TRIM63)的過表達和轉錄,使與其一起孵育的肌細胞發生明顯的萎縮。這表明抗 HMGCR 抗體和抗 SRP 抗體對肌肉細胞可能產生直接毒性作用,但這一毒性作用尚未在動物模型中得到證實。綜上顯示,不同的免疫細胞及細胞因子在 IMNM 發病過程中均起到一定的作用。
2.4 高遷移族蛋白 1(high mobility group box 1 protein,HMGB1)
HMGB1 是一種經典的核內非組蛋白,可通過已活化細胞的主動分泌和壞死細胞的被動釋放兩種方式到達細胞外,通過直接抑制下游炎癥因子 IL-6、C 反應蛋白等發揮作用,或通過 Toll 樣受體(Toll-like receptor4,TLR4)和糖基化終產物受體信號通路來調節干預免疫反應,因此它是一種重要的炎性介質[30]。許靜等[31]在研究 HMGB1 在 IMNM 發病機制中的作用時發現,HMGB1 可能獨立參與 IMNM 肌病的發病過程,但未描述具體機制。目前 Wan 等[32]發現單核細胞 TLR4-HMGB1 信號通路通過調節 MHC-Ⅰ和其他炎性細胞因子(如 γ-干擾素、IL-6)的表達來影響自身免疫性肌病的炎性過程。
2.5 內質網應激系統
內質網是蛋白質合成與折疊、維持鈣離子動態平衡以及合成脂類和固醇的場所。遺傳或環境損傷引起內質網功能紊亂導致內質網應激(endoplasmic reticulum press,ERS),從而激活未折疊蛋白反應。未折疊蛋白反應是一種細胞自我保護性措施,但是 ERS 強或持續時間過久可引起細胞凋亡。有研究表明,即使在沒有炎癥的情況下,通過非免疫機制如 ERS 和誘導未折疊的蛋白質應答,也可以造成肌纖維細胞的損傷[33]。MHC-Ⅰ在肌纖維中的表達不僅與抗原的加工與表達有關,MHC 的過表達也是誘發 ERS 系統的關鍵因素,即使在沒有淋巴細胞介導下也能導致肌纖維功能障礙和損傷[34-35]。
2.6 線粒體自噬
線粒體自噬是 Lemasters[36]在 2005 年首次提出的概念,主要是指在活性氧、營養缺乏、細胞衰老等刺激下,細胞內線粒體發生損傷,損傷的線粒體被特異性包裹進自噬體中,并與溶酶體融合,從而進一步損傷線粒體。2018 年 Matsubara 等[37]發現,在 2 例抗 HMGCR 肌病患者肌肉活檢中有退化的線粒體,線粒體中有糖原顆粒和自噬泡的積累,同時還發現參與線粒體自噬的蛋白質 B 細胞淋巴瘤 2/腺病毒 E1B 相互作用蛋白 3 的上調。線粒體中自噬泡作為包涵體肌炎的特征性病變[38],提示線粒體自噬在 IMNM 的肌纖維損害中可能也起重要作用。
2.7 免疫蛋白酶體
免疫蛋白酶體是在 γ-干擾素誘導下合成的免疫蛋白酶體亞基 2、7、10 替換標準蛋白酶體中的 β1、β2、β5 亞單位形成的復合體。它在 MHC-Ⅰ類分子抗原提呈途徑、細胞信號轉導中發揮重要作用,影響炎性因子的表達,在自身免疫性疾病中發揮著重要作用。近年研究表明,許多自身免疫病如干燥綜合征、多發性硬化、類風濕關節炎等患者血清或動物模型中的免疫蛋白酶體亞單位組分表達增加[39-41]。Bhattarai 等[42]在 2016 年首次證明了免疫蛋白酶體參與特發性炎性肌病的發病過程,同時發現免疫蛋白酶亞基 β1i(LMP2)和 β5i(LMP7)在包涵體肌炎、IMNM 和皮肌炎的肌纖維中表達顯著上調,說明蛋白酶體可能參與 IMNM 的發病過程。
3 結語
IMNM 是一種自身免疫性肌病,作為特發性炎性肌病中發現較晚的一種類型,確切的發病機制仍不清楚。現在認為 IMNM 至少包括 3 種不同的血清學定義的亞型,雖然每種亞型都以肌纖維壞死、少炎性細胞浸潤為主要組織學特征,但不同亞型在環境因素、遺傳因素、免疫因素等方面存在明顯的異質性,提示它們可能具有不同的發病機制,這有待風濕病臨床研究者的進一步探索。