抗郎飞结抗体在相关免疫介导的周围神经病的研究进展
朗飞结是有髓神经纤维的重要结构,通过在中枢和外周神经系统的轴突上进行“跳跃式”传导实现神经信息的传递。
传统观点认为髓鞘相关糖蛋白、髓鞘蛋白0和髓鞘蛋白2等髓鞘抗原是脱髓鞘疾病中自身抗体的可能靶点,然而这些抗体虽然广泛存在于常见类型的脱髓鞘性神经病,例如急性炎症性脱髓鞘性多发性神经病(AIDP)、急性运动性轴索型神经病(AMAN)和慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经病(CIDP)等,但相关研究仍无突破性进展。
近年来,随着在分子生物学水平上对郎飞结的深入研究,人们发现其分子组成极其复杂,含有大量离子通道、结构蛋白和黏附分子,并且其中一些细胞外结构域蛋白更易与自身抗体结合,使得郎飞结成为免疫攻击的可能靶点。
因此,学者们把注意力转向郎飞结/结旁区域,提出郎飞结/结旁疾病这一概念,为理解自身免疫性神经疾病的发病机制提供了全新的角度。
1 郎飞结分子结构与分区
目前为便于研究,将郎飞结划分为3个区域:结区、结旁区、近结旁区和结间区(图1)。髓鞘节段性包裹轴突,间断部分为郎飞结区。结旁区靠近郎飞结两侧的胶质环,其特点是存在轴突-胶质的隔膜样连接,将髓鞘环连接至轴突上[1]。近结旁区靠近结旁区,位于髓鞘环内。每一个区域具有独特的结构,其内排列着不同的离子通道、蛋白和细胞黏附分子,以维持神经冲动正常传导[2]。根据功能不同,可分为4大类:离子通道和离子通道相关蛋白,细胞黏附分子和细胞外基质分子,信号转导蛋白和细胞骨架/结构蛋白。此外,郎飞结外也有诸多蛋白分布,例如髓鞘漏斗切迹、轴突起始部分等。
结区轴膜上聚集着大量电压门控钠(NaV)通道(主要是NaV1.6)和电压门控钾(KV)通道(主要是KV7.2和KV7.3),NaV通道参与动作电位传播,而KV通道及其相关蛋白复合物在抑制神经元兴奋性中起关键作用[3]。同时,神经束蛋白-186(NF186)和神经细胞黏附分子(NrCAM)锚定在细胞骨架上,二者相互作用并与神经胶质蛋白形成复合物附着在轴突上,共同维持郎飞结的稳定和NaV通道聚集[4,5]。
结旁区结构的完整及功能的稳定依赖于轴突-胶质的隔膜样连接(图1),其能阻隔结区NaV通道和近结旁区KV通道,将髓鞘胶质环锚定到轴突上。该连接是由3种细胞黏附分子相互作用形成,分别为接触蛋白(CNTN1)、接触蛋白相关蛋白(Caspr1)和神经束蛋白-155(NF155)[6,7,8,9]。缺乏CNTN1、Caspr或NF155的小鼠中不存在隔膜样连接,使得原本被阻隔的近结旁区KV通道错误定位到结旁区,导致神经传导速度下降[2,9]。此外,结旁区还发现有由施万细胞产生的髓鞘相关糖蛋白、少突胶质细胞产生的神经生长抑制因子A、netrin-1和netrin受体DCC等,它们介导施万细胞与轴突相互作用[2]。
近结旁区分布有KV通道、接触蛋白-2(CNTN2)和接触蛋白相关蛋白-2(Caspr2)[2,9]。KV通道主要是KV1.1和KV1.2,参与动作电位复极化。CNTN2也称为短暂轴突糖蛋白-1(TAG1),在轴突和胶质细胞膜上表达,参与神经突起延伸、轴突生长等神经发育过程。CNTN2、Caspr2、突触后致密蛋白93 / 95和细胞骨架相关蛋白4.1(αⅡ/βⅡ血影蛋白)共同形成复合物,将KV通道锚定到轴突细胞骨架上。
2 郎飞结/结旁疾病的病理机制
巨噬细胞破坏并围绕有髓纤维基底膜引发脱髓鞘是既往对脱髓鞘病理改变的经典解释。邻近的巨噬细胞通过胞质延伸将浅表髓鞘从髓鞘层剥离,破坏髓鞘薄片并降解其为小髓鞘碎片,使得相邻的髓鞘表面变得模糊,并且轴突的轴膜皱缩,随后残留的胞质趋于苍白,被新的巨噬细胞胞质取代,形成围绕轴突的独特的“洋葱球”结构,伴单核细胞浸润[1]。
但并不是所有的脱髓鞘疾病的神经活检都能观察到经典的“洋葱球”结构。Koike 等[1,10]发现NF155或CNTN1抗体阳性的CIDP患者的腓肠肌神经活检中没有巨噬细胞诱导的脱髓鞘及“洋葱球”结构,取而代之的是结旁区连接髓鞘和轴突的隔膜样连接消失(图2),造成神经传导速度减慢、郎飞结区扩大及结旁区脱髓鞘。这一发现表明抗体攻击结旁区导致其结构破坏也是脱髓鞘性神经病的发病机制之一。
3 各型抗体阳性相关脱髓鞘疾病的临床特点
近年来,多个研究报道了不同抗郎飞结抗体亚型阳性的患者具有不同的临床特征和治疗效果的差异。因此,抗郎飞结抗体所致的郎飞结/结旁疾病逐渐成为自身免疫性神经病的研究热点。
3.1 抗NF186抗体阳性
在郎飞结区轴突上,NF186、NrCAM和施万细胞分泌的基质蛋白(又称神经胶质蛋白)相互作用,形成复合体共同锚定在细胞骨架上,并与NaV通道相互作用,共同维持朗飞结结构稳定[5,11]。在小鼠中,敲除编码NF186的基因会使轴突上锚定蛋白G和NaV通道消失,导致神经传导速度与野生型小鼠相比明显降低[5]。
Devaux等[12]报道郎飞结区是Guillain-Barré综合征(GBS)和CIDP患者免疫攻击的主要部位,临床症状与IgG抗体滴度以及结区IgG沉积密切相关;并且发现部分GBS患者存在抗NF186和抗神经胶质蛋白抗体,二者可导致NaV通道的分散和传导的改变,统计分析显示抗NF186抗体与AMAN显着相关,而抗神经胶质蛋白抗体更常见于AIDP患者。
Notturno等[13]在多灶性运动神经病患者血清中同样检测到上述IgG抗体,并推测其与运动神经传导阻滞和肌无力症状有关。目前认为上述疾病相关致病机制可能与抗NF抗体与致脑炎性T细胞共转移有关,其会选择性地靶向郎飞结区,导致补体沉积、轴突损伤和疾病恶化[14]。
3.2 抗NF155抗体阳性
作为NF186的同型异构体,NF155由神经胶质细胞产生,分布于结旁区,与轴突上CNTN1/Caspr1复合体结合,共同组成结旁区复合体(即隔膜样连接),影响着郎飞结附近各种离子通道和细胞黏附分子的正常分布,确保神经冲动的正常传导。抑制NF155的表达会阻碍CNTN1/Caspr1复合体组装,导致结旁区髓鞘-轴突的隔膜样连接改变[15]。此外,NF155在CNS髓鞘形成过程中能够促进少突胶质细胞沿轴突迁移[16]。
近期,先后有多位学者报道脱髓鞘性神经病中有极小比例的患者抗NF155抗体阳性。2012年,Ng等[17]在AIDP和CIDP患者中检测到4%患者IgG1或IgG3抗NF155 抗体阳性。2014年,Querol等[18]在CIDP(2/53)患者中发现NF155 IgG4 抗体阳性。
2016年,Devaux等[7]对CIPD患者检测发现7%(38/533)患者IgG4抗NF155抗体阳性。在对其临床特征分析中发现[7,17,18],抗NF155抗体阳性(尤其是IgG4型)患者发病年龄较小,以远端肢体无力起病为主,多伴感觉性共济失调、意向性或位置性震颤。CSF蛋白含量显著升高,神经电生理提示早期出现轴索损害。治疗上,由于IgG4型抗体较少结合Fc受体,且不参与补体激活途径,因此静脉注射免疫球蛋白(IVIg)疗效较差,而给予利妥昔单抗效果较好,糖皮质激素次之。
3.3 抗CNTN1抗体阳性
CNTN1是结旁区轴突端细胞黏附分子,对结区和近结旁区离子通道发挥隔离作用[19]。与抗NF155抗体致病机制类似,IgG4抗CNTN1抗体可能通过与有髓神经纤维结旁区特定的结构结合,从而阻断Caspr-CNTN1-NF155复合物对轴突的介导。此外,CNTN1特异性N连接糖苷键的精细改变或突变虽不会引起严重的结构异常,但其可能通过影响与CNTN1结合的选择,干扰结旁区复合物形成以及诱导脱髓鞘改变[20]。
2012年,Devaux等[12]在2%AIDP和2%CIDP患者血清中检测到抗CNTN1抗体阳性。2014年,Querol等[18]报道6.5%(3/46)CIDP患者抗CNTN1 IgG4阳性。随后在2016年大样本调查中,2.4%(13/533)CIPD患者IgG4抗CNTN1抗体阳性[7]。
与抗NF155抗体阳性患者临床特征不同,抗CNTN1抗体阳性患者发病年龄较大,病程进展快,肢体无力症状明显,可伴有震颤和感觉性共济失调,神经电生理提示早期动作电位幅度显著降低(轴索损伤),传导速度降低(脱髓鞘改变)[7,12,21]。因抗CNTN1抗体多为 IgG4型,故治疗上利妥昔单抗、糖皮质激素的治疗效果优于IVIg。
3.4 抗Caspr1抗体阳性
Caspr1由CNTNAP1基因编码,是外周和CNS的结旁区的重要组成部分。若CNTNAP1基因突变,可引发结旁区轴突-胶质之间的隔膜样连接消失,导致髓鞘与轴突之间的附着丧失,出现脱髓鞘改变[22]。
2016年,Doppler等[23]报道了2例抗Caspr1抗体阳性患者,他们以急性或亚急性起病,神经性疼痛为首发表现且症状明显,亦有明显运动神经系统受累;神经电生理提示传导阻滞,符合脱髓鞘改变;利妥昔单抗治疗后症状明显好转。对此类患者病理学检查没有观察到小神经纤维病变,但在结旁区却观察到IgG沉积,并且给予利妥昔单抗治疗后疼痛缓解,因此提示神经性疼痛是抗Caspr1抗体所致的特征性症状[9]。
3.5 抗Caspr2抗体阳性
Caspr2在近结旁区高度表达,促使KV通道(KV1.1和KV1.2)在有髓神经纤维聚集,二者与CNTN2相互作用形成复合物,共同定位至近结旁区以稳定郎飞结功能。抗Caspr2抗体已在脑炎、周围神经功能障碍或Morvan综合征等多种神经系统疾病中检测到,患者症状可能包括认知障碍、记忆丧失、幻觉、妄想、癫痫发作、周围神经高兴奋性和轴索感觉运动神经病变[24]。
尽管在诸多疾病中检测到抗Caspr2 IgG抗体的存在,但其致病机制仍不明确,目前考虑可能与其导致KV通道损伤,造成KV通道密度降低、复极化受损和神经元过度兴奋有关[24,25,26]。Irani等[25]报道抗Caspr2抗体攻击会引发外周神经轴突上Caspr2/KV1.1/1.2复合物的下调,导致神经性肌张力障碍、神经性疼痛和自主神经功能障碍。
Klein等[26]认为治疗上,免疫抑制(糖皮质激素、免疫球蛋白或免疫抑制剂)后部分患者症状好转[24,25,26],具体机制有待进一步研究。
3.6 抗CNTN2抗体阳性
目前,在CIDP、MMN和伴有中枢脱髓鞘的CIDP患者的血清未检测到抗CNTN2抗体,因此CNTN2/TAG1尚未被认为是外周神经病发病机制中的抗基因靶点[27]。但值得注意的是,遗传关联研究表明TAG1基因中存在特异性单核苷酸多态性(SNP),且可能与CIDP患者的IVIg反应性显着相关[28,29];表明遗传可能决定患者对IVIg的敏感性,SNP可能可以作为预测患者对IVIg治疗的反应的生物标志物[30]。此外,Derfuss等[31]发现多发性硬化患者CSF中IgG对人的 CNTN2的反应性高于对照组。Boronat等[32]检测出7.8%复发缓解型多发性硬化患者血清中存在抗CNTN2抗体,并且这些抗体持续时间约9年。因此,抗CNTN2抗体的相关机制有待进一步研究。
4 展望
虽然目前对上述抗郎飞结抗体的研究较少,但这些特异性抗体的发现有助于我们更深入理解抗郎飞结/结旁疾病的病理生理机制和临床表型,并指导临床上治疗方案的选择。随着对各型抗郎飞结蛋白抗体检测的开展,将对自身免疫介导的神经系统疾病的诊断和治疗有巨大的推动。
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