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糖基相關(guān)酶基因表達(dá)異常或?yàn)橄到y(tǒng)性紅斑狼瘡等發(fā)病的關(guān)鍵因素
——兼論自身免疫病治療的優(yōu)化及以維生素A預(yù)防腫瘤

2021-01-06 04:52張海鵬王志湖陳生弟楊秉輝王曉燕楊子軍
關(guān)鍵詞:糖蛋白糖基化糖脂

張海鵬,王志湖,陳生弟,楊秉輝,王曉燕,楊子軍

(1.涿鹿縣醫(yī)院神經(jīng)外科ICU,河北 張家口 075600;2.涿鹿縣醫(yī)院放射醫(yī)學(xué)與應(yīng)用物理研究所,河北 張家口 075600;3. 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院腦病中心,上海 200025;4.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院中山醫(yī)院腫瘤內(nèi)科、全科醫(yī)學(xué)科,上海 200032)

提要:提出系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)等結(jié)締組織病的糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷水解酶等相關(guān)酶的基因和表達(dá)異??赡苁瞧浒l(fā)病的關(guān)鍵,而其自身抗體是針對(duì)糖基化異常的糖蛋白、糖脂及蛋白聚糖形成的。提出感染后自身免疫病的異常糖基化的神經(jīng)節(jié)苷脂、糖蛋白等可能具備半抗原的特點(diǎn)。提出SLE等治療的優(yōu)化措施:造血干細(xì)胞或T細(xì)胞基因表達(dá)干預(yù)、甘草素、促紅素、自身間充質(zhì)干細(xì)胞移植等等。提出干燥綜合征(及黑熱病、瘧疾)比SLE有更高的噬血細(xì)胞綜合征的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。提出維生素A(AD膠丸)可有效地預(yù)防及治療惡性腫瘤。

0 引言

前些時(shí),筆者在探索吉蘭-巴雷綜合征(GBS)時(shí),關(guān)注了李春巖教授命名的“急性運(yùn)動(dòng)神經(jīng)軸索性神經(jīng)病[1]”的主要自身抗體——抗神經(jīng)節(jié)苷脂抗體。而神經(jīng)節(jié)苷脂是人體及哺乳動(dòng)物體內(nèi)主要的糖脂(化合物)即脂類的糖基化產(chǎn)物之一;1995年筆者就讀張家口醫(yī)學(xué)院(現(xiàn)河北北方學(xué)院醫(yī)科中心)大二時(shí),曾發(fā)表蛋白質(zhì)糖基化對(duì)長(zhǎng)時(shí)記憶的影響的研究結(jié)果(筆者科技生涯中發(fā)表的第一篇著述[2],而筆者投稿的第一個(gè)課題是1994年寒假投稿的血紅蛋白液晶的撓曲電效應(yīng)在其攜氧或釋氧中的作用[3],當(dāng)時(shí)法國(guó)科學(xué)家德熱納剛獲諾氏物理獎(jiǎng)不久)。為什么GBS的“前驅(qū)”感染者很多而僅少部分人發(fā)病(特別是腹瀉相關(guān)溶血性尿毒綜合征更是如此)?推測(cè)其可能與神經(jīng)節(jié)苷脂(GM)中的糖基化異常的內(nèi)因有關(guān),而后者則應(yīng)該與GBS患者的免疫遺傳學(xué)異常有關(guān)。而神經(jīng)內(nèi)外科患者應(yīng)用GM營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)時(shí),部分患者會(huì)發(fā)生藥源性GBS,體內(nèi)產(chǎn)生抗GM抗體[4],對(duì)此,我們推測(cè)可能與藥用GM系從?;蜇i腦中提取[4]有關(guān):即哺乳動(dòng)物腦中的GM的糖基化特征可能與人GM不同。誠(chéng)然,則進(jìn)一步支持前驅(qū)感染后急性GBS的GM的糖基化相關(guān)免疫遺傳學(xué)異常。ABO三種血型抗原的糖鏈結(jié)構(gòu)基本相同,只是糖鏈末端的糖基有所不同[5];而異種器官移植后超急性排斥反應(yīng)就是α-1,3-半乳糖抗原介導(dǎo)的[6]。由此不難看出糖(鏈)基在免疫中的極度重要性。

那么,GBS之外的其它自身免疫病,特別是全身性(“系統(tǒng)性”)紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus,SLE)[3,7,8,9]、干燥綜合征、類風(fēng)濕等全身性自身免疫病即結(jié)締組織病是否與脂類、蛋白質(zhì)的糖基化異常有關(guān)呢?既往認(rèn)為,SLE等結(jié)締組織病與感染、遺傳、藥物等相關(guān),并發(fā)現(xiàn)了MHC/HLA基因等多個(gè)遺傳位點(diǎn)的異常,然而,SLE等的共性基因變異并沒(méi)有發(fā)現(xiàn);而結(jié)締組織病的多個(gè)自身抗體——也不是感染導(dǎo)致可解釋的,前者與感染后急性腎小球腎炎、感染后兒科溶血性尿毒綜合征、急性腦脊髓炎、Bickerstaff腦干腦炎、1型糖尿病、GBS等截然不同,前者也沒(méi)有明顯的前驅(qū)感染史;而盡管部分藥物可以導(dǎo)致“藥物性狼瘡”,但后者臨床表現(xiàn)輕微、可逆,與典型的SLE明顯不同。總之,感染、藥物及HLA基因變異難以解釋結(jié)締組織病的多自身抗體,因此,需尋求其它的、更合理的解釋。

檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),2009年之前即已發(fā)現(xiàn),類風(fēng)濕患者的免疫球蛋白G(IgG)中糖鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,其結(jié)果是異常的糖鏈作為抗原,誘導(dǎo)了自身免疫[10];王健等學(xué)者(2021)綜述提到SLE存在組蛋白的糖基化異常[11],我們推測(cè)其可能與抗核抗體及抗DNA抗體有關(guān);而且實(shí)驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn),抑制GnT5糖基轉(zhuǎn)移酶(后者促進(jìn)T淋巴細(xì)胞受體糖蛋白分子的N-聚糖分支的合成)則易于患SLE等全身自身免疫病/結(jié)締組織病。此有力地支持我們推測(cè)的糖基化異常相關(guān)免疫遺傳學(xué)異常是結(jié)締組織病的關(guān)鍵因素[12];而且,我們進(jìn)一步推測(cè),結(jié)締組織特別是漿膜細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)糖基化異?!芸赡芷鹬匾淖饔?盡管有待于進(jìn)一步證實(shí)或證否)。

糖鏈比蛋白質(zhì)有著密度更大的信息[10,13],如脂多糖就是革蘭陰性菌的著名的抗原,可導(dǎo)致膿毒血癥、休克及DIC。而蛋白質(zhì)的糖基化異常,不僅改變糖蛋白的信息特征,而且改變其空間結(jié)構(gòu),因此所謂的自身抗體實(shí)際上更可能是對(duì)變異的糖蛋白或糖脂及蛋白聚糖產(chǎn)生抗體。而其主要原因是糖基化相關(guān)酶基因的變異或表達(dá)異常而表現(xiàn)為錯(cuò)誤的糖基化、過(guò)度糖基化或糖基化不足。

而從細(xì)胞生物學(xué)看,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及高爾基體是真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)之糖基化的細(xì)胞器而原核(單細(xì)胞)微生物并不具備;由此推測(cè),真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞不僅在于線粒體的有氧呼吸,而且還在于蛋白質(zhì)及類脂的糖基化,糖蛋白及更加復(fù)雜的糖脂所體現(xiàn)的糖基化是二者分子水平的主要區(qū)別。而脂多糖相關(guān)的糖基化相關(guān)酶可能就是糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖的糖基化相關(guān)酶的起源,而更古老的糖基化相關(guān)酶則可追溯到催化核苷酸合成的相關(guān)酶——不妨稱之為“五碳糖轉(zhuǎn)移酶”。糖基化之進(jìn)化,應(yīng)該是真核細(xì)胞分子信息識(shí)別、轉(zhuǎn)導(dǎo)的精細(xì)化、復(fù)雜化的客觀要求。而且,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),人類基因組高達(dá)約0.5%~1%的基因參與糖基化[13],而人類基因組計(jì)劃的重要成果之一是發(fā)現(xiàn)人類與大猩猩基因組僅有1%的區(qū)別,我們認(rèn)為,一方面,這兩個(gè)1%可能有較大的重合而不僅僅是巧合;另一方面,這1%的基因涉及海馬、額葉、扣帶回(涉及自我意識(shí))[14,15]與屏狀核神經(jīng)元的蛋白、類脂的糖基化,后者與自我意識(shí)、與長(zhǎng)時(shí)記憶緊密相關(guān)[2];因此推測(cè),自身免疫病特別是結(jié)締組織病是人類進(jìn)化中蛋白質(zhì)及脂類糖基化尚不穩(wěn)定(可變異)、尚不完善(可退行性)導(dǎo)致的,其根源或在于糖基化相關(guān)酶基因,特別是結(jié)締組織的漿膜、內(nèi)皮細(xì)胞的糖基化基因的變異、錯(cuò)誤糖基化、過(guò)度糖基化或糖基化位點(diǎn)減少等,此應(yīng)該是SLE等結(jié)締組織病(及GBS等急性自身免疫病)之發(fā)病機(jī)制的未來(lái)研究的方向;遺憾的是,國(guó)外新近的SLE全基因組分析[16]尚未提出這一點(diǎn)。我們推測(cè),SLE患者的雌激素及孕激素受體信號(hào)可能與糖基化相關(guān)酶的表達(dá)密切相關(guān);而從香港學(xué)者盧煜明發(fā)明的從孕婦血液取樣、加熱對(duì)胎兒基因測(cè)序看,孕婦發(fā)生SLE還可能與胎兒的血型等有關(guān)[15]。

蛋白質(zhì)糖基化是長(zhǎng)時(shí)記憶蛋白質(zhì)合成的最后環(huán)節(jié)[2],因此推測(cè)糖基化異??赡茉诎柎暮D?AD)中有重要作用;而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)AD患者的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)異常[17]客觀上支持這一點(diǎn)。而急性腦脊髓炎、急性腦干腦炎等很可能與髓鞘的糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖的糖基化異常有關(guān),后者可能是潛在的半抗原(如糖基化異常的半乳糖腦苷脂和硫酸腦苷脂)。而糖皮質(zhì)激素對(duì)這些疾病治療效果好而對(duì)GBS療效一般,則提示中樞神經(jīng)與周圍神經(jīng)的糖脂等的結(jié)構(gòu)并不相同。上述糖基化異常的半抗原假說(shuō)同樣可以解釋兒科腹瀉患者很常見(jiàn)而溶血性尿毒綜合征則僅少數(shù)。需注意的是,糖鏈異常相關(guān)疾病并不罕見(jiàn),翁心植院士診斷的國(guó)內(nèi)首例高雪病(屬溶酶體貯積癥)就是基于患者β-葡糖苷酶、葡糖腦苷酯酶基因缺陷(常染色體隱性遺傳)。

腫瘤的抗藥株是否與糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖的異常糖基化有關(guān)?肌萎縮側(cè)索硬化的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的糖脂、糖蛋白及蛋白聚糖是否存在異常?千年老山參與普通人參的人參皂苷的區(qū)別是否與糖鏈有關(guān)?均值得研究。

2 結(jié)締組織病的臨床免疫學(xué)特征

SLE等自身免疫病不一定是文獻(xiàn)[18]所述的免疫過(guò)度或亢進(jìn);從SLE患者的白細(xì)胞介素2(IL-2)降低[19]即可推測(cè)SLE患者對(duì)感染的免疫力降低,而后者與糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑的應(yīng)用無(wú)關(guān),盡管后二者更進(jìn)一步降低了患者對(duì)感染的免疫力、并可發(fā)生機(jī)會(huì)性感染。此外,我們于2009年已提出結(jié)締組織病本身增高腫瘤的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[8],而后者之所以少見(jiàn),可能主要與SLE患者大多生存期較短有關(guān)。

全身性自身免疫病是一種免疫系統(tǒng)(細(xì)胞免疫、體液免疫)“刀刃向內(nèi)”的疾病,“對(duì)外”免疫力降低可能也和其免疫資源耗竭有一定的關(guān)系。SLE很少見(jiàn)線粒體自身抗體,這是免疫力下降的佐證:因?yàn)榫€粒體被認(rèn)為起源于原核微生物,而如果線粒體內(nèi)合成的蛋白質(zhì)沒(méi)有糖基化,則進(jìn)一步證實(shí)其起源[20];此系原核細(xì)胞不能合成糖蛋白[21]。

3 結(jié)締組織病治療之優(yōu)化的前瞻

3.1 調(diào)節(jié)糖基化

3.1.1 中藥提取物

甘草素(glycyrrhizin),通過(guò)封閉血管內(nèi)皮細(xì)胞表面E-選擇素(后者為人類糖鏈結(jié)合蛋白基因)抗炎[13],因此我們認(rèn)為其可以防治SLE血管炎。此外,通過(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葡萄糖苷酶II 活性治療乙型肝炎的N-nonyl deoxynojirimycin (NNDNJ)[13]對(duì)結(jié)締組織病有何影響?青蒿素已用于SLE的治療,其能否調(diào)節(jié)糖基化、其對(duì)腫瘤是否有效?均值得研究。

3.1.2 造血干細(xì)胞或T淋巴細(xì)胞的基因表達(dá)干預(yù)

從患者外周血提取造血干細(xì)胞或T細(xì)胞后,以TALENs(轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶)[22]促進(jìn)GnT5糖基轉(zhuǎn)移酶基因轉(zhuǎn)錄、表達(dá),然后回輸體內(nèi)。

3.2 機(jī)會(huì)性感染的預(yù)防

糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑導(dǎo)致的機(jī)會(huì)性感染是SLE等死亡的主要原因之一。給SLE等結(jié)締組織病患者接種卡介苗及真菌疫苗、卡氏肺孢子蟲-菌疫苗、巨細(xì)胞病毒、EB病毒疫苗(可參考筆者文獻(xiàn)[15]中的疫苗設(shè)計(jì)、研制)可大大減少這些機(jī)會(huì)性感染[12],而這些感染還可加大結(jié)締組織病并發(fā)致死性噬血細(xì)胞綜合征(HLH)[23]的風(fēng)險(xiǎn)。而三分之一的干燥綜合征患者出現(xiàn)脾腫大[24],因此推測(cè)其有著更高的HLH風(fēng)險(xiǎn)。同理,瘧疾、黑熱病亦有較高的并發(fā)HLH的風(fēng)險(xiǎn)。

上述疫苗接種短期內(nèi)有可能加重SLE病情,但其風(fēng)險(xiǎn)可控,且遠(yuǎn)期收益遠(yuǎn)比風(fēng)險(xiǎn)大。

3.3 血漿置換

血漿置換雖已用于狼瘡性腎炎治療,但并不普遍。對(duì)SLE等結(jié)締組織病的早期、活動(dòng)期均應(yīng)予以血漿置換[15],及早清除自身抗體及抗原,預(yù)防狼瘡性腎炎、神經(jīng)精神性狼瘡等。

3.4 干預(yù)補(bǔ)體

重組人C1抑制劑在發(fā)揮其抑制炎癥和抗移植物損傷作用的同時(shí),保留了旁路途徑和膜攻擊復(fù)合物(C5-9),因此機(jī)體的天然抗菌防御功能保持不變[25]。其可能是治療結(jié)締組織病的很有前景的藥物。此外,尚可以干預(yù)C5[14,15]。

干預(yù)補(bǔ)體,尚可用于急性重癥胰腺炎之治療。

3.5 性激素干預(yù)[15]

對(duì)難治性SLE,可考慮以雄激素等藥物進(jìn)行干預(yù)[15]。但應(yīng)將藥物副作用告知患者,經(jīng)其同意。已知雌激素增加使免疫應(yīng)答增強(qiáng),導(dǎo)致淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病易感性增高有關(guān)[26];而從SLE多發(fā)于育齡女性推測(cè),很可能還與孕激素有關(guān)。此外,對(duì)于男性SLE[27]的發(fā)病原因,我們推測(cè)可能和雄激素水平低有關(guān)。

3.6 促紅細(xì)胞生成素(EPO)

Ahrens 等學(xué)者首次在猴MHC 完全錯(cuò)配的同種異體心臟移植模型中,以高劑量EPO和抗CD8單克隆抗體,成功誘導(dǎo)免疫耐受[25],其機(jī)制與EPO促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的增殖有關(guān)。因此推測(cè),EPO可用于SLE等結(jié)締組織病,特別是并存自身免疫性溶血性貧血的患者(注意血紅蛋白低于8g必須輸注紅細(xì)胞[28]),必要時(shí)加以潘生丁,以防紅細(xì)胞壓積過(guò)高。此外,口服維生素C、靜脈給予谷胱甘肽均可減少溶血。此外,對(duì)肺出血腎炎綜合征,研究膠原蛋白的封閉自身抗體作用[15]。

3.7 特立氟胺等

特立氟胺對(duì)神經(jīng)系自身免疫病多發(fā)性硬化有較好的療效,因此,其可用于神經(jīng)精神性狼瘡的預(yù)防與治療。

對(duì)SLE早期、對(duì)IgG4自身免疫性胰腺炎,均可輔以應(yīng)用苯海拉明類治療[3]。此外,需警惕環(huán)孢素、糖皮質(zhì)激素合用導(dǎo)致的高血壓腦病[9]。

3.8 干預(yù)白細(xì)胞介素

補(bǔ)充IL-2、IL-10,抑制IL-6(托利珠單抗)、IL-21[29]。其中補(bǔ)充IL-2對(duì)SLE患者對(duì)感染、腫瘤的免疫十分重要。

3.9 自體間充質(zhì)干細(xì)胞移植

自體間充質(zhì)干細(xì)胞抑制性調(diào)節(jié)免疫,促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生理性修復(fù)[30],因此可防治狼瘡性腎炎及神經(jīng)精神性狼瘡。而造血干細(xì)胞[31]沒(méi)有這些作用。

上述措施(3.1-3.9)至少大部分未見(jiàn)文獻(xiàn)提出,其有待于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床循證研究驗(yàn)證。此外,清除B淋巴細(xì)胞-漿細(xì)胞的利妥昔單抗的應(yīng)用劑量應(yīng)適度,盡可能不影響正常免疫功能。

4 腫瘤的預(yù)防

結(jié)締組織病使腫瘤風(fēng)險(xiǎn)增高[8]。維生素A(VA)代謝產(chǎn)生全反式維甲酸,后者已被王振義學(xué)者證實(shí)可有力地促進(jìn)腫瘤細(xì)胞重新分化,因此VA可很好地預(yù)防腫瘤[22]。VA還可改善干燥綜合征的角膜干燥癥狀。因此結(jié)締組織病患者應(yīng)服用維生素AD膠丸(每次1粒VA3000單位,每日2次),其中維生素D尚有免疫調(diào)節(jié)作用[15]。

致謝:感謝軍事醫(yī)學(xué)研究院秦伯益教授提出寶貴意見(jiàn)。

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