述评 Open Access
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世界华人消化杂志. 2016-01-18; 24(2): 169-175
在线出版日期: 2016-01-18. doi: 10.11569/wcjd.v24.i2.169
原发性胆汁性胆管炎发病机制的研究进展
张爱平, 杨江华
张爱平, 杨江华, 皖南医学院弋矶山医院感染性疾病科 安徽省芜湖市 241001
杨江华, 副教授, 副主任医师, 主要从事肝病的免疫病理及临床研究.
作者贡献分布: 本研究由杨江华设计; 由张爱平写作完成.
通讯作者: 杨江华, 副教授, 副主任医师, 硕士生导师, 241001, 安徽省芜湖市赭山西路2号, 皖南医学院弋矶山医院感染性疾病科. yjhpath@163.com
电话: 0553-5739406
收稿日期: 2015-11-16
修回日期: 2015-12-07
接受日期: 2015-12-14
在线出版日期: 2016-01-18

原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis, PBC)是慢性进行性胆汁淤积性自身免疫性肝脏疾病. 近年来, PBC的检出率及患病率逐年升高, 但其病因及发病机制至今仍未完全阐明, 目前认为, 遗传易感性、环境因素、免疫耐受缺陷与PBC的发病有关. 为进一步加深对此病的认识, 本文就PBC发病机制的研究进展作一综述.

关键词: 原发性胆汁性胆管炎; 遗传易感性; 环境因素; 免疫耐受; 发病机制

核心提示: 原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis, PBC)的其发病机制十分复杂, 受遗传易感性、环境因素及免疫耐受异常的影响. 在遗传易感性方面, 人类白细胞抗原和白介素-12在PBC的发生中起重要作用; 环境因素可通过分子模拟打破机体对线粒体抗原的自身耐受, 启动自身免疫反应; 机体的免疫耐受缺失(如T细胞、B细胞的免疫调控失衡), 可导致胆管上皮细胞损伤.


引文著录: 张爱平, 杨江华. 原发性胆汁性胆管炎发病机制的研究进展. 世界华人消化杂志 2016; 24(2): 169-175
Advances in understanding pathogenesis of primary biliary cholangitis
Ai-Ping Zhang, Jiang-Hua Yang
Ai-Ping Zhang, Jiang-Hua Yang, Department of Infectious Diseases, Yijishan Hospital, Wannan Medical College, Wuhu 241001, Anhui Province, China
Correspondence to: Jiang-Hua Yang, Associate Professor, Associate Chief Physician, Department of Infectious Diseases, Yijishan Hospital, Wannan Medical College, 2 Zheshan West Road, Wuhu 241001, Anhui Province Province, China. yjhpath@163.com
Received: November 16, 2015
Revised: December 7, 2015
Accepted: December 14, 2015
Published online: January 18, 2016

Primary biliary cholangitis (PBC) is an autoimmune liver disease characterized by chronic and progressive cholestasis. In recent years, the incidence and prevalence of PBC are increasing year by year. However, the etiology and pathogenesis are not fully understood. It is believed that genetic susceptibility, environmental factors, and immunologic tolerance are related with the pathogenesis of PBC. This article reviews the progress in the understanding of the pathogenesis of PBC.

Key Words: Primary biliary cholangitis; Genetic susceptibility; Environmental factors; Immunologic tolerance; Pathogenesis


0 引言

原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis, PBC)是一种病因未明的自身免疫性肝脏疾病. 其病理改变主要以肝内细小胆管的慢性非化脓性破坏、汇管区炎症、慢性胆汁淤积、肝纤维化为特征, 最终发展为肝硬化和肝衰竭. 典型患者具有慢性胆汁淤积、血清抗线粒体抗体(anti-mitochondrial antibody, AMA)阳性的特征. PBC最早由Ahrens等在1950年命名为原发性胆汁性肝硬化, 此后一直沿用, 2015年正式修改为原发性胆汁性胆管炎[1]. 据流行病学统计[2], PBC发病率在(0.33-5.80)/(1000000•年), 患病率在(1.91-40.20)/1000000, 且PBC的发病率具有明显的地区差异, 在英国和美国患病率较高, 我国的发病率虽无大样本流行病学调查结果, 但近年来PBC的发病率及检出率逐渐增多. 然而, 目前PBC的治疗进展缓慢, 熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid, UDCA)是美国食品及药品监督管理局唯一公认的治疗PBC的有效药物[3], 然仍有部分患者对UDCA应答欠佳, 尚无确切有效的方法. 对于合并自身免疫性肝炎的患者, 也缺乏有效治疗方案. 针对这些事实, 迫切需要我们了解PBC的病因及发病机制, 以便探讨新的治疗方法.

1 遗传易感性

据报道[4], 同卵双胞胎同时患PBC概率高达63%, 一级亲属的发病率达4%, 且患病的妇女其姐妹发病风险是普通人的14倍. 女性患病率较高, 男女比例为1:9. 这些证据都表明PBC存在遗传易感性. 目前有关PBC的易感基因主要分为人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)和非HLA类.

1.1 HLA

HLA位于6号染色体的短臂6P21.31, 是具有高度多态性的同种异体抗原, 按其结构、分布和功能分为Ⅰ类抗原和Ⅱ类抗原. 至今, 已有20多项研究显示HLA与PBC的发生有关[5]. 根据全基因组关联分析(genome-wide association analysis, GWAA)显示, HLAⅡ与PBC的相关性最强[6]. 其中, HLAⅡDRB1*08等位基因家族PBC的联系最紧密, DRB1*0801和DRB1*0803分别在欧美和日本都有相关报道[7,8]. Hirschfield等[9]进一步发现HLADQB1DPB1DRB1DRAc6orf 10BTNL2等基因与PBC也联系密切, 对这些突变基因的单倍体研究发现单核苷酸序列多态性(single nucleotide polymorphisms, SNP)(rs2395148、rs3135363、rs2856683和rs9357152)或许是导致PBC的危险基因, 特别是DQB1中的rs2856683, 但这一发现还有待进一步研究. HLA上除了可促使PBC发生的危险基因, 还存在保护基因. 据多项研究发现[8,10], HLAⅡDQA1*0102、DQB1*0602、DRB1*13及DRB1*11可预防PBC的发生.

1.2 白介素-12

白介素-12(interleukin-12, IL-12)是效应最强的NK细胞激活因子和T淋巴细胞诱导因子, 由p35(由IL12A基因编码)和p40(由IL12B基因编码)2个亚单位组成, 主要由激活的炎性细胞产生, 与其受体IL-12R结合发挥生物学作用, 能够引起Th1、Th2细胞免疫应答, 参与机体的免疫反应[11]. IL-12基因的遗传变异与PBC的关联也已得到证实, 其与PBC的关联仅次于HLA[9]. Yoshida等[12]通过PBC小鼠模型研究发现, 敲除IL-12p40基因的PBC小鼠, 病情可以缓解.

1.3 IL-33

IL-33是近年来新发现的一种前炎症细胞因子, 属于IL-1家族. 他结合IL-1受体家族成员ST2, 促进细胞因子的产生, 参与调控Th2细胞介导的免疫应答和刺激肥大细胞活化等过程, 还具有基因转录调节作用. 已有研究发现IL-33与类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等多种自身免疫性疾病的发生有关. Sun等[13]研究也显示, PBC患者中血清IL-33上升, 其上升水平与碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)正相关, 且IL-33能增强中性粒细胞向肝脏转移, 能显示疾病的严重程度, 提示预后.

1.4 女性易感

女性易感可能与X染色单体相关的免疫缺陷有关[14], 男性缺乏Y染色体可能会增加PBC的发生[15]. 有研究[16]通过DNA甲基化分析PBC患者外周血中CD4+、CD8+ T中的X染色体, 发现CXC趋化因子受体3(CXC chemokine receptor 3, CXCR3)表达增加, CXCR3与其配体CXCL结合, 吸引炎性细胞进入肝脏, 提示CXCR3在PBC的发病在有重要作用. 另外, 低剂量的雌激素(雌二醇)可上调Th2类细胞因子, 下调Th1类细胞因子的表达, 来抑制T细胞依赖性炎性反应. 在女性月经周期中, 随着雌二醇(E2)水平上升, 可使Th1/Th2比例偏移, 上调Th1细胞的表达. 此外, 雌激素α受体(estrogen receptor, ER-α)基因多态性也可影响PBC患者Th1和Th2类细胞因子表达[17]. 由此可看出, 雌激素的水平变化可诱发PBC.

1.5 其他易感基因

据报道, 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)[18]、细胞毒性T淋巴细胞抗原4(cytotoxic T-lymphocyte antigen 4, CTLA-4)[19]、蛋白酪氨酸磷酸酶22(protein tyrosine phosphatase 22, PTPN22)[20]、程序性细胞死亡基因1(programmed cell-death 1, PDCD1)[21]、角蛋白(K8/K18/K19)[22]、维生素D受体(vitamin D receptor, VDR)[23]等基因变异与PBC的发生可能有关, 但还需进一步的研究证明.

2 环境因素

病毒、细菌、化学物质等可通过分子模拟(molecular mimicry)打破机体对线粒体抗原的自身耐受, 启动自身免疫反应. 丙酮酸脱氢酶E2亚单位(pyruvate dehydrogenase E2 complex, PDC-E2)是人类自身主要的抗线粒体抗原, 广泛存在于不同物种中, 且与细菌、病毒等微生物的PDC序列具有高度的一致性, 他们可能刺激人体产生AMA, 诱发PBC[24]. 目前研究认为, 大肠杆菌、新鞘氨醇杆菌属溶芳烃单胞菌、幽门螺杆菌、克雷伯杆菌、奇异变形杆菌和金黄色葡萄球菌、分支杆菌、乳酸菌等细菌都可能为PBC的诱因. EB病毒、巨细胞病毒、人β逆转录病毒等也可能引发PBC. 吸烟也可诱发PBC. Smyk等[25]研究证实了这一点. 原因可能为烟草中的化学物质会使机体免疫耐受失衡, 或通过影响Th-1细胞分泌细胞因子而诱发PBC, 控制吸烟量可能是预防原发性胆汁性胆管炎发病的重要措施. 另外, 化妆品(指甲油)、杀虫剂、清洁剂中可见到类似人类PDC样物质, 频繁接触他们可诱发PBC. 异噁唑青霉素在肝脏中转化成的活性中间产物, 释放到胆管中可致BEC凋亡, 引起胆汁淤积, 诱发PBC[26]. 也有人提出辐射可诱发PBC, 有关机制有待进一步研究.

3 免疫耐受缺陷

免疫耐受缺陷在PBC发病机制中起重要作用, 细胞和体液免疫均参与PBC发病. 抗原特异性T细胞与自身抗原、病原体发生交叉反应使T细胞打破自身耐受, 激活的CD4+和CD8+淋巴细胞持续损伤胆小管, 肝细胞和胆管上皮细胞HLAⅡ类分子表达上调, 使其激活的T淋巴细胞敏感性增强, 加重了免疫介导的细胞损伤. 此外, 90%以上的PBC患者AMA阳性, 此抗体主要识别线粒体内膜上的PDC-E2, 通过形成免疫复合物, 参与PBC的发生.

3.1 细胞免疫

3.1.1 Th1/Th2比例失衡: Thl细胞产生干扰素(interferon, IFN)-γ、TNF、IL-2, 主要介导细胞免疫应答. Th2细胞产生IL-4、IL-5、IL-10、IL-13, 主要促进B细胞发育和介导体液免疫应答. 正常状态时, Th细胞互为抑制, 处于动态平衡, 维持机体的稳态, 一旦这种平衡被打破, 将导致疾病的发生. 已有研究证实, PBC患者Th1细胞活性明显增强, IL-2和TNF-α的水平与肝功能损伤指标γ-谷氨酰转肽酶(γ-glutamyl transpetidase, γ-GT)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)呈正相关, 表明Th1细胞活性的细胞因子水平增高参与肝细胞的免疫损伤; 经治疗的PBC患者Th2细胞活性较治疗前明显增强, IL-4和IL-10的水平增加可以阻止胆管损害和纤维化. 表明Th1/Th2比例失衡对于PBC发生有重要作用.

3.1.2 CD8+ T淋巴细胞: PBC的组织学特征是胆管破坏伴门脉淋巴细胞浸润. 据研究[27], PBC患者肝组织炎症部位中浸润的淋巴细胞主要是CD8+ T细胞, 导致胆管上皮细胞(BEC)的凋亡. 这个过程中CD8+ T淋巴细胞主要是通过表达Fasl及分泌穿孔素引起BEC的凋亡. 更有进一步研究[28,29]发现, 在PBC患者中, CD8+ T细胞表面的阴离子交换蛋白(AE2)表达减弱, 使得CL-/HCO3-运输失衡, 导致胆管碳酸氢盐屏障减弱和胞内pH值上调, 提示AE2的缺失可诱发PBC. 也有人认为, CD8+ T可以通过CD40-CD40L信号通路产生一系列细胞因子, 诱导PBC的发生, 因此用CD40L单抗治疗PBC, 取得一定的疗效, 但仍需进一步研究[30].

3.1.3 CD4+CD25+ T细胞/Th17细胞: CD4+CD25+ T细胞是一类调节性T细胞(regulatory T cells, Treg), 通过细胞直接接触和分泌具有抑制作用细胞因子(如IL-10、TGF-β)来维持自身免疫耐受和抑制过度免疫反应. Th17细胞由CD4+ T细胞分化而来, 可分泌IL-17、IL-6、IL-8、CSF、TNF-α等, 参与机体的炎症反应和某些自身免疫性疾病的发生. 近年来, Treg/Th17在PBC发病机制中的作用引起国内外高度关注. 当机体处于稳定状态或无病原体刺激的情况下, TGF-β能诱导初始T细胞分化为CD4+CD25+ Treg细胞, 维持免疫耐受, 防止自身免疫性疾病的发生. 当机体受到感染或病原入侵时, IL-6和其他炎症因子大量分泌, 与TGF-β共同作用抑制Treg细胞分化, 并促进Thl7细胞分化, 从而介导炎症反应. 唐学良[31]研究发现, PBC患者外周血CD4+CD25+ T细胞比例显著低于正常对照组, 且CD4+CD25+ T细胞的数量与肝功能损伤指标ALP、GGT呈负相关. 也有学者认为PBC外周血Tregs数量的减少与病变程度无相关性[32]. 然而邓日辉等[33]研究也发现, PBC患者Naive T细胞与乙型肝炎肝硬化患者、正常人相比在基因上已存在差别, 从基因水平证明Th17细胞在PBC发病机制中起重要作用. 以上提示, 在PBC患者中Treg数量下降, Th17表达水平升高, 打破了两者之间的动态平衡, 维持自身免疫应答的稳态遭到破坏, 最终引发PBC病症.

3.1.4 自然杀伤性T细胞: 自然杀伤T细胞(nature killer T cell, NKT)主要分布于肝脏、骨髓和胸腺中, 是一类天然存在的介导先天免疫和获得性免疫的免疫调节细胞, 可识别CD1分子所提呈的糖脂类抗原, 分泌IL-12、IFN-γ等多种细胞因子, 参与机体的免疫反应. Wu等[34]研究表明, NKT细胞是打破免疫耐受的始动者, 分泌多种细胞因子, 激活CD4+、CD8+等多种细胞, 诱发PBC. 并通过清除NKT细胞, 来证明NKT在PBC中的作用. Chang等[35]通过敲除CD1d基因小鼠模型发现, NKT细胞能够加重肝脏的炎症反应, 促进PBC的进展.

3.1.5 B淋巴细胞: B淋巴细胞是由哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中的淋巴干细胞分化发育而来. 成熟的B细胞主要定居于外周淋巴器官的淋巴小结内, 通过产生抗体、提呈抗原和产生细胞因子发挥免疫调节作用. Migita等[36]研究发现, PBC患者的血清B淋巴细胞活化因子水平相比健康人群及丙型肝炎患者均显著升高, 提示B淋巴细胞可能在PBC的发病过程中起重要作用. CD20在B淋巴细胞表面表达. Jin等[37]研究显示PBC患者肝脏组织中CD20+细胞与胆管上皮细胞的损害相关. 并且有研究应用Anti-CD20治疗PBC小鼠模型, 可引起肝组织中B淋巴细胞和CD8+ T淋巴细胞数量减少, 肝损害减轻[38]. 此外, 机体内还存在少量的调节性B淋巴细胞(regulatory B cells, Bregs), 这类细胞主要通过分泌IL-10, 发挥免疫调节功能[39]. 有研究发现, Bregs的缺乏或功能缺陷会导致多种自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎[40]、多发性硬化[41]、系统性红斑狼疮[42]等)的症状恶化. 但有关Bregs在PBC中的发病机制还有待进一步研究.

3.2 体液免疫

3.2.1 AMA: AMA是PBC的特征性自身抗体, 见于95%以上的PBC患者, 且随着检测技术的提高, AMA的阳性检出率也明显升高, 而正常对照AMA阳性率不足1%[43]. AMA可分为9个亚型, 其中M2为PBC特异性抗体. AMA-M2主要针对线粒体内膜上的PDC-E2抗原. 这种抗原广泛存在于体内有核细胞中, 但AMA为何仅作用于肝胆管线粒体抗原却仍不清楚. 有研究[44]发现, 线粒体抗原可能来源于胆管上皮细胞的凋亡小体, 也可能来自感染小分子或异源物质. 血清AMA在疾病的早期阶段即可被检出, 但其水平与疾病进展无关, 经治疗后的PBC患者AMA水平无明显变化[45]. 另外, 约5%AMA阴性的PBC患者同样具有典型的PBC特征, 提示AMA可能并不是PBC的致病因素, 有关机制有待进一步研究.

3.2.2 抗核抗体: 1/3以上的PBC患者可检出抗核抗体(antinuclear antibody, ANA), 其中gp210、p62、SP100、PML等对诊断AMA阴性的PBC患者具有较高的诊断价值[46]. gp210抗原是核孔复合物中分子量为210 kDa的糖蛋白, 对PBC诊断的敏感性为25%左右, 特异性高达99%以上. 有研究[47]显示gp210阳性往往提示PBC预后不良, 可迅速进展为肝衰竭. p62抗原是核孔复合物中分子量为62 kDa的跨膜蛋白, 是PBC的另一种高特异性抗体, 诊断的敏感性约为10%-30%, 特异性在97%以上. 有研究[48]显示p62阳性可能与PBC的病程有关. SP100在25%左右的PBC患者中可被检出, 特异性为94%. PML在19%的PBC患者中可被检出, 其通常与SP100同时存在[49].

3.2.3 其他自身抗体: PBC患者中抗着丝点抗体(anti-centromere antibody, ACA)、抗p97/VCP抗体、抗SP140抗体抗体等可阳性. 抗ACA抗体阳性的患者易发生消化道出血和门静脉高压[50]. PBC患者中约为12.7%可检测到抗p97/VCP抗体, 他们的存在提示病情进展缓慢且预后良好[51]. SP140是近年来新发现的一种对PBC具有高度特异性的自身抗原, 与SP100和PML共同存在于PBC患者中, 但抗SP140阳性的患者并没有特殊的症状[52]. PBC患者体内已发现60余种自身抗体, 他们在PBC出现频率不等, 特异性尚不清楚, 作用机制也有待于研究.

4 结论

PBC的发病机制十分复杂, 受遗传易感性、环境因素及免疫耐受异常的影响. 近年来, 虽有关其发病机制的研究取得不少进展, 但仍未完全阐明, 以至对其从发病机制和免疫异常方面的治疗进展缓慢. PBC是一种自身免疫性肝病, 免疫耐受缺陷无疑仍是今后研究的重点. 如何实现CD4+CD25+ T细胞/Th17细胞的动态平衡? 是否可以通过上调Treg的数量来缓解PBC的进展? 调节性B淋巴细胞如何参与PBC的免疫调控? 且目前有关PBC的动物模型仍不完善. 因此, 对PBC发病机制的深入研究及寻找新的治疗靶点, 还有大量工作需研究人员继续努力.

评价
背景资料

原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis, PBC)是一种病因未明的自身免疫性肝脏疾病. 据流行病学统计PBC的发病率及检出率逐渐增多. 然而, 目前PBC的治疗进展缓慢, 对熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid, UDCA)应答欠佳及合并自身免疫性肝炎的患者, 尚缺乏有效治疗方案. 为探讨新的治疗方法, 迫切需要大家了解PBC的病因及发病机制.

同行评议者

汤朝晖, 副主任医师, 上海交通大学医学院附属新华医院普外科

研发前沿

PBC的遗传易感性和免疫耐受缺失是近年来的研究热点, 人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)、白介素-12(interleukin-12, IL-12)与PBC的关联已经证实, 但有关的危险基因及保护基因还有待进一步研究. 如何实现CD4+CD25+ T细胞/Th17细胞的动态平衡? 是否可以通过上调Treg的数量来缓解PBC的进展? Breg如何参与PBC的免疫调控?这些问题都待进一步研究.

相关报道

为进一步了解PBC的遗传易感性, 全基因组关联分析(GWAS)可更全面的阐述. 有关CD8+ T细胞对胆管上皮细胞的损害Concepcion等进行了更详细的研究.

创新盘点

本文从三个方面对PBC的发病机制进行阐述, 重点说明PBC的遗传易感性及免疫耐受缺陷, 且对近年来的研究热点进行总结, 可以更深入的了解T细胞、B细胞及相关抗体在PBC发病机制中的作用.

应用要点

本文旨在通过了解PBC的发病机制, 探讨新的治疗方法. 如何通过敲除PBC的易感基因、上调Treg细胞的数量、阻断CD40-CD40L的信号通路等来缓解PBC的进展.

名词解释

分子模拟: 有些微生物与人的细胞或细胞外成分有相同或类似的抗原表位, 在感染人体后激发的针对微生物抗原的免疫应答, 也能攻击含有相同或类似表位的人体细胞或细胞外成分, 这种现象称为分子模拟.

同行评价

PBC的发病机制复杂, 涉及遗产易感性、环境因素及免疫耐受异常, 本文对了解PBC的发病机制具有一定的价值.

编辑:郭鹏 电编:闫晋利

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