免疫球蛋白κ鏈的結(jié)構(gòu)功能及其在疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用

杜家興，鄭敏英，費(fèi)飛，張?jiān)娢洹?/p>

免疫球蛋白是人體內(nèi)最重要的免疫分子，有兩種類(lèi)型即分泌型和膜結(jié)合型。分泌型免疫球蛋白構(gòu)成血清抗體在體內(nèi)發(fā)揮免疫防御作用，即抗體活性；膜結(jié)合型免疫球蛋白與兩種跨膜蛋白Ig-α 和Ig-β共同構(gòu)成B識(shí)別細(xì)胞抗原受體。過(guò)去普遍認(rèn)為免疫球蛋白是B 淋巴細(xì)胞的特有產(chǎn)物。然而，近年來(lái)有越來(lái)越多的研究證據(jù)表明一些非B 淋巴細(xì)胞包括（實(shí)體瘤細(xì)胞、上皮細(xì)胞、生精細(xì)胞、心肌細(xì)胞）也可產(chǎn)生免疫球蛋白［1］。而且在其他的一些腫瘤細(xì)胞，如肝癌、乳腺癌、大腸癌、胃癌、皮膚鱗狀細(xì)胞癌也能分泌產(chǎn)生免疫球蛋白IgG、IgM、IgE［2］。

免疫球蛋白含有2條重鏈和2條輕鏈，通過(guò)二硫鍵連接形成四聚體結(jié)構(gòu)。在哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)中，輕鏈由兩個(gè)亞型（κ 和λ）組成。隨著免疫球蛋白的生成和組裝，生理?xiàng)l件下B 淋巴細(xì)胞每天能分泌出約 500 mg 游離輕鏈（FLCs）κ 和 λ，但這些多克隆FLCs 的確切功能尚不清楚。輕鏈病中κ-輕鏈病患者的患病時(shí)間比λ-輕鏈病患者持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，λ-輕鏈病患者病程較短的原因尚不清楚。已有證據(jù)表明，慢性淋巴細(xì)胞白血病和多發(fā)性骨髓瘤患者的血液中FLCs濃度增加［3］，同時(shí)FLCs也可能參與慢性阻塞性肺疾病、心力衰竭、腎功能受損等多種疾病的發(fā)生。一些實(shí)體瘤細(xì)胞也可產(chǎn)生分泌免疫球蛋白κ（Igκ），但是腫瘤細(xì)胞分泌產(chǎn)生的Igκ 在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用尚不清楚［4］。本文主要就Igκ 的結(jié)構(gòu)功能及其在疾病發(fā)生過(guò)程中的作用進(jìn)行綜述。

1 Igκ的發(fā)生與來(lái)源

免疫球蛋白的輕鏈和重鏈基因位點(diǎn)都有可變區(qū)（V）和恒定區(qū)（C）。輕鏈V 區(qū)主要由兩個(gè)不同的DNA來(lái)編碼，分別為v區(qū)與j區(qū)。類(lèi)似的重鏈同樣被DNA編碼，但V區(qū)卻有3個(gè)不同的亞區(qū)，分別是v區(qū)、d 區(qū)、j 區(qū)［5］。在輕鏈和重鏈的 V 區(qū),v 基因分別發(fā)生v-j（輕鏈）或v-d-j（重鏈）重排。而體細(xì)胞高度突變和通過(guò)在v-j 或v-d-j 連接處隨機(jī)插入的不確定核苷酸序列是導(dǎo)致免疫球蛋白基因多樣性的根源［6］。

免疫球蛋白產(chǎn)生過(guò)程和方式是復(fù)雜多變的，B淋巴細(xì)胞增殖和重組必須保持相互排斥，以保持基因組的完整性，并可防止過(guò)度的細(xì)胞死亡和基因異常易位而發(fā)生癌變，Igκ的產(chǎn)生也是通過(guò)類(lèi)似的方式來(lái)形成的。在B淋巴細(xì)胞分裂過(guò)程中，白細(xì)胞介素-7（interleukin-7，IL-7）可為B 淋巴祖母細(xì)胞提供初始信號(hào)使其快速增殖［7］。IL-7 受體（interleukin 7 receptor，IL-7R）通過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子5（signal transducers and activators of transcription 5，STAT5），使其形成四聚體并結(jié)合到Igκ 的關(guān)鍵內(nèi)含子增強(qiáng)子（Eκi），形成多梳抑制復(fù)合物2（polycomb repressive complex, PRC2），進(jìn)而抑制 Igκ 區(qū)域的表達(dá)［8］。在前B淋巴細(xì)胞Igκ重組過(guò)程中，細(xì)胞首先必須避開(kāi)IL-7信號(hào)，然后通過(guò)前B淋巴細(xì)胞受體（pre-B-cell receptor，pre-BCR）上調(diào)干擾素調(diào)節(jié)因子4（interferon regulatory factor，IRF4）和誘導(dǎo)趨化因子受體4（chemokine receptor，CXCR4）的表達(dá)，從而使Igκ得以轉(zhuǎn)錄和重組［9］。

Igκ 進(jìn)化過(guò)程的多樣性主要受到表觀遺傳學(xué)的調(diào)控。ssIL-7R 下游的STAT5 四聚體招募組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶Ezh2，該轉(zhuǎn)移酶可對(duì)Igκ 局部進(jìn)行抑制性H3K27me3修飾［10］。但上述表觀遺傳調(diào)控機(jī)制僅適用于Jκ 和Cκ，而不涉及到Vκ 區(qū)，Vκ 區(qū)的調(diào)節(jié)機(jī)制尚未清楚。IgκC 的基因序列特征是染色體2p12 上存在 3 個(gè) KM 等位基因（KM1、2、3）的分離。超過(guò)98%的KM1型陽(yáng)性者同時(shí)含有KM2等位基因，但純合的KM3等位基因非常罕見(jiàn)［11］。

2 游離Igκ的性質(zhì)與功能

2.1 游離的免疫球蛋白在體內(nèi)存在的情況 正常生理情況下在體內(nèi)存在許多游離的免疫球蛋白輕鏈。人體內(nèi)κ 與λ 輕鏈的正常比例約為2∶1。健康人群每天產(chǎn)生約500 mg輕鏈，由于輕鏈的相對(duì)分子質(zhì)量小于重鏈，故其合成速率大于重鏈，除了與重鏈形成完整的免疫球蛋白分子外，另有近40%的輕鏈未能與重鏈結(jié)合，處于游離狀態(tài)，即FLCs［12］。正常人血清中FLCs的含量極少，通常為每升幾毫克至十幾毫克。血清FLCs可自由通過(guò)腎小球，然后在近曲小管幾乎全部被重吸收和代謝，因此，一般情況下終尿中只有1～10 mg的輕鏈。由于游離κ鏈通常保持單體狀態(tài)，而λ 鏈更易形成二聚體，κ 單體在腎小球的濾過(guò)速率是λ二聚體的近3倍，雖然κ型輕鏈的總量約為λ型的2倍，但最終血清中FLCs κ/λ比值小于2［13］。既往觀點(diǎn)認(rèn)為 FLCs 沒(méi)有任何功能，但是現(xiàn)在越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)表明這些FLCs 與炎癥疾病的進(jìn)展和嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

2.2 游離的Igκ 的主要功能 FLCs 是一種酶蛋白酶，一方面能刺激白細(xì)胞增強(qiáng)其功能。另一方面，F(xiàn)LCs在多種細(xì)胞和組織中引起氧化應(yīng)激，直接損傷腎上皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞。FLCs同樣也會(huì)聚集，按同類(lèi)型集合產(chǎn)生有害的物質(zhì)。雖然淀粉樣變中積累的輕鏈?zhǔn)铅随湥菐缀跛械妮p鏈沉積疾病都是由κ鏈引起的［14］。

2.3 游離的Igκ在肥大細(xì)胞及其在T細(xì)胞免疫反應(yīng)中的作用 最近一些研究發(fā)現(xiàn)在不依賴(lài)免疫球蛋白抗原特異性的情況下，F(xiàn)LCs可以促進(jìn)小鼠肥大細(xì)胞的活化［15］。目前，參與免疫球蛋白輕鏈誘導(dǎo)的肥大細(xì)胞活化的蛋白受體特性尚不清楚。除了免疫球蛋白外，F(xiàn)LCs還通過(guò)抗原特異性刺激肥大細(xì)胞而引發(fā)炎癥。研究發(fā)現(xiàn)特發(fā)性肺纖維化和慢性超敏性肺炎早期階段FLCs可通過(guò)結(jié)合FC受體從而導(dǎo)致肥大細(xì)胞產(chǎn)生炎癥［16］。另有研究顯示人非特異性哮喘和特異性哮喘患者血清中κ游離輕鏈水平明顯高于沒(méi)有哮喘的患者，認(rèn)為這是一種多克隆B 淋巴細(xì)胞反應(yīng)［17］。上述研究提示抑制FLCs 可以阻止肥大細(xì)胞的活化并抑制變態(tài)反應(yīng)的發(fā)展，從而為疾病的治療提供依據(jù)和潛在治療靶點(diǎn)。此外，研究顯示B 淋巴細(xì)胞對(duì)于改善這種典型的T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答是必需的，將細(xì)胞表面蛋白與FLCs 交聯(lián)后，可激活原代小鼠肥大細(xì)胞釋放含有β-己糖氨基酶和生成白三烯的顆粒［18］。Esparvarinha 等［19］提出肺肥大細(xì)胞通過(guò)受體與FLCs 結(jié)合而被激活，B 淋巴細(xì)胞可以分泌足夠的白細(xì)胞介素6（interleukin 6，IL-6）來(lái)啟動(dòng)自身免疫。因此，F(xiàn)LCs的濃度可以用來(lái)監(jiān)測(cè)適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的活性。

2.4 FLCs 與近端小管上皮細(xì)胞（proximal tubular epithelial cells，PTECs）的關(guān)系 PTECs 可以攝取和分解代謝消除FLCs，在FLCs負(fù)荷超過(guò)PTECs再吸收能力的情況下，大量FLCs 通過(guò)遠(yuǎn)端腎單位，導(dǎo)致尿FLCs 水平升高。Megalin 和cubilin 是廣泛分布于極化的上皮細(xì)胞內(nèi)的受體糖蛋白，通過(guò)胞吞作用在介導(dǎo)蛋白質(zhì)和許多維生素的吸收方面發(fā)揮著重要的生理功能，并且Megalin 和cubilin 鄰接各種配體，如白蛋白和輕鏈。Megalin 和cubilin 通過(guò)對(duì)輕鏈的內(nèi)吞作用激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路并啟動(dòng)一系列炎癥過(guò)程，包括絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和轉(zhuǎn)錄因子，核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB），激活蛋白-1復(fù)合物和炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生并激活相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終導(dǎo)致多種促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生［19］。

輕鏈內(nèi)吞及其在腎小管上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用可誘導(dǎo)過(guò)氧化氫（H2O2）的分泌，導(dǎo)致炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，纖維化和基質(zhì)沉積。單克隆FLCs 激活MAPK 后通過(guò)調(diào)節(jié)激酶 1（regulates kinase 1，ASK1）啟動(dòng)凋亡信號(hào)。ASK1 是一種重要的細(xì)胞氧化還原傳感器，是氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的重要組成部分。ASK1 是與硫氧還蛋白連接的細(xì)胞質(zhì)組分。硫氧還蛋白氧化后，ASK1 釋放并磷酸化，從而導(dǎo)致其激活［20］。

2.5 FLCs與不同疾病發(fā)生之間的關(guān)系

2.5.1 腎臟疾病 大多數(shù)腎臟疾病與輕鏈代謝有關(guān)。在慢性腎臟疾病中，輕鏈經(jīng)腎小球過(guò)濾，然后被鄰近的腎小管吸收。腎損傷與腎臟細(xì)胞外基質(zhì)中的單克隆抗體病有關(guān)，在嚴(yán)重腎病患者中，F(xiàn)LCs 的腎小球?yàn)V過(guò)使近端小管的清除機(jī)制飽和；因此，遠(yuǎn)端小管中過(guò)多的輕鏈沉積在Tamm-Horsfall蛋白內(nèi)，從而導(dǎo)致炎癥過(guò)程的終止。FLCs可能通過(guò)阻斷葡萄糖、氨基酸或磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體，進(jìn)而對(duì)近端腎小管上皮細(xì)胞具有潛在毒性，且升高的FLCs可能比C反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）更能引起腎臟的損傷［21］。

2.5.2 淀粉樣變和輕鏈沉積病 輕鏈沉積病的特點(diǎn)是單克隆FLCs 在腎臟、肝臟、心臟或周?chē)窠?jīng)等器官中沉淀［22］，而淀粉樣變則是將不溶性纖維與單克隆FLCs 結(jié)合在一起，從而導(dǎo)致器官損傷，例如腎功能衰竭和心力衰竭［23］。淀粉樣變的輕鏈通過(guò)系膜細(xì)胞被吸收并大量沉積。其β-折疊片狀結(jié)構(gòu)刺激金屬蛋白酶，并最終破壞原有的系膜基質(zhì)。在此過(guò)程中，由系膜細(xì)胞表型改變?yōu)榫奘杉?xì)胞表型。最終，淀粉樣物質(zhì)在成熟的溶酶體中被分解，而輕鏈沉積病中的FLCs主要在內(nèi)小體內(nèi)被吞噬［24］。

2.5.3 風(fēng)濕性疾病 包括類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）和 系 統(tǒng) 性 紅 斑 狼 瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）在內(nèi)的風(fēng)濕性疾病患者血清FLCs水平明顯升高。RA是一種慢性炎癥性疾病，自身免疫在其慢性和進(jìn)展過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。研究發(fā)現(xiàn)在RA發(fā)病前5年，F(xiàn)LCs每年增加1%，在后續(xù)疾病的發(fā)展中一直保持高水平［25］。同樣的，血清FLCs的表達(dá)水平可能是SLE是否處于活動(dòng)期的潛在生物標(biāo)志物，與dsDNA、補(bǔ)體和免疫球蛋白等常用的生物標(biāo)志物相比，其與疾病進(jìn)展的關(guān)系可能更密切。?ychowska等［26］研究認(rèn)為，SLE患者的FLCs 水平高于 RA 患者，且尿 FLCs 是 SLE 復(fù)發(fā)的標(biāo)志。

2.5.4 炎性腸疾?。╥nflammatory bowel disease，IBD） IBD 定義胃腸道慢性復(fù)發(fā)性炎癥性疾病，潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病是其兩大代表性病變。IBD實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥C實(shí)IBD 患者血清和組織中FLCs 水平升高，而免疫抑制藥物治療可降低IBD 患者血清和組織中FLCs 水平。提示FLCs 可作為IBD 的診斷和治療靶點(diǎn)［15］。

2.5.5 心力衰竭（heart failure，HF） FLCs 同樣在HF病理生理過(guò)程中起著重要作用。HF患者炎性因子特別是細(xì)胞因子的含量與HF 嚴(yán)重程度存在密切的相關(guān)性。FLCs可以激活肥大細(xì)胞，肥大細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮核心作用，通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞因子等介質(zhì)，加速HF 的進(jìn)展［27］。此外，淀粉樣變中沉積的FLCs可導(dǎo)致HF患者心肌組織發(fā)生嚴(yán)重的危害［28］。

2.6 FLCs 臨床應(yīng)用與治療 體內(nèi)FLCs的變化可以預(yù)測(cè)多種疾病的發(fā)生和發(fā)展，在系統(tǒng)性輕鏈型淀粉樣變性患者中，血清FLCs濃度下降50%的患者其存活率明顯升高［29］。同樣在輕鏈型多發(fā)性骨髓瘤的診斷中，受累/非受累血清中FLCs 比值≥100 提示腫瘤進(jìn)展加速，需要盡快治療。而且FLCs對(duì)骨髓瘤早期診斷敏感性高，可同時(shí)定量和定性分析M蛋白，是免疫固定電泳的重要補(bǔ)充，尤其在監(jiān)測(cè)微小腫瘤負(fù)荷中有重要價(jià)值，并可對(duì)患者的體液免疫狀態(tài)作出早期判斷［30］。在 FLCs 相關(guān)疾病的治療中，F(xiàn)991 作為FLCs 的特定拮抗劑，可選擇性地阻斷FLCs 介導(dǎo)的超敏反應(yīng)，在非特應(yīng)性哮喘中應(yīng)用F991可完全消除氣道阻塞和肺部炎癥，抑制中性粒細(xì)胞在支氣管肺泡液中的浸潤(rùn)和氣管高反應(yīng)性的發(fā)展。此外Ma等［15］通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)F991能顯著減輕結(jié)腸炎的發(fā)展，包括減輕腹瀉和腫瘤負(fù)擔(dān)，提高存活率，大大降低結(jié)腸炎的發(fā)展速度，抑制炎性細(xì)胞（如中性粒細(xì)胞）的浸潤(rùn)，減少結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)腸癌發(fā)生。

3 腫瘤間質(zhì)浸潤(rùn)B淋巴細(xì)胞來(lái)源的IgκC與腫瘤患者的預(yù)后

Igκ 作為免疫球蛋白輕鏈在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中同樣也發(fā)揮著重要作用。不同來(lái)源的腫瘤細(xì)胞常常會(huì)表達(dá)特有的免疫球蛋白重鏈或輕鏈可變區(qū)序列，如上皮來(lái)源的腫瘤傾向于表達(dá)帶有VH5-51/D3-6/JK4的IgG及帶有VK4-1/JK3的κ鏈；急性髓系白血病細(xì)胞傾向于表達(dá)帶有VK1-5/JK3的κ鏈。在急性髓性白血病中Igκ 的IGKV/IGKJ 的重排影響白血病細(xì)胞的遷移能力，但對(duì)其增殖能力無(wú)明顯影響［31］。最近Zhang等［32］研究證實(shí)在TA2小鼠自發(fā)性乳腺癌模型中，MMTV 病毒的LTR 序列插入到小鼠6 號(hào)染色體 Igκ 的 κv2-112 到 κv14-111 區(qū)域，與小鼠自發(fā)性乳腺癌的發(fā)生有關(guān)，并證實(shí)人乳腺癌間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)Igκ 的高低與腫瘤發(fā)生發(fā)展具有密切關(guān)系，Igκ 在乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶中表達(dá)最高，其次是乳腺癌原發(fā)灶、導(dǎo)管內(nèi)癌和乳腺囊性增生癥。而且腫瘤間質(zhì)浸潤(rùn)的B淋巴細(xì)胞分泌的IgκC高低與患者的預(yù)后有關(guān)，其表達(dá)越高腫瘤患者的預(yù)后越好［4］。這是由于κ鏈可以與所有免疫球蛋白重鏈配對(duì)結(jié)合，形成有功能性的免疫球蛋白來(lái)抑制腫瘤的發(fā)展，盡管KM 生物學(xué)功能尚不明確，但該研究結(jié)果為闡述IgκC基因變異KM等位基因在腫瘤相關(guān)抗原體液免疫中的作用提供了理論依據(jù)。

研究證實(shí)IgκC來(lái)自腫瘤浸潤(rùn)的漿細(xì)胞，而且在腫瘤發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中，IgκC 表達(dá)具有體液免疫的保護(hù)作用，其表達(dá)水平與腫瘤患者的預(yù)后成正比［4］。Chen 等［33］發(fā)現(xiàn)高侵襲的腫瘤組織其免疫應(yīng)答也很強(qiáng)，表現(xiàn)為腫瘤間質(zhì)中高濃度的IgκC 陽(yáng)性細(xì)胞浸潤(rùn)，從而使這些雌激素受體（ER）陰性的腫瘤患者預(yù)后更好，并證實(shí)腫瘤浸潤(rùn)的漿細(xì)胞表達(dá)IgκC的高低與乳腺癌患者的無(wú)病生存期和整體生存率密切相關(guān)。雖然IgκC 對(duì)腫瘤保護(hù)具體信號(hào)機(jī)制目前尚不清楚，但腫瘤浸潤(rùn)的漿細(xì)胞作為IgκC的來(lái)源表明了體液免疫在腫瘤發(fā)生中的作用。Pandey等［34］發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中腫瘤浸潤(rùn)的漿細(xì)胞表達(dá)IgκC的KM基因型可以通過(guò)作為B 淋巴細(xì)胞上HER2 表位的識(shí)別結(jié)構(gòu)的一部分來(lái)促進(jìn)該免疫機(jī)制［34］。

4 展望

FLCs 水平高低與腫瘤復(fù)發(fā)、免疫系統(tǒng)活性增高和疾病進(jìn)展具有密切聯(lián)系。評(píng)價(jià)多克隆FLCs 的表達(dá)水平可作為B 淋巴細(xì)胞活化的指標(biāo)，進(jìn)而提示適應(yīng)性免疫系統(tǒng)在炎癥環(huán)境下的活性。B淋巴細(xì)胞分泌的輕鏈可作為自身免疫性疾病的治療靶點(diǎn)，可有助于臨床監(jiān)測(cè)治療的效果。在腫瘤演進(jìn)過(guò)程中，腫瘤間質(zhì)中浸潤(rùn)漿細(xì)胞產(chǎn)生的Igκ 水平高低與腫瘤的生物學(xué)行為及患者的預(yù)后具有密切關(guān)系?？傊?，Igκ不僅在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，而且在體內(nèi)游離的輕鏈對(duì)炎癥也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但是其具體的結(jié)構(gòu)特征、類(lèi)型、理化性質(zhì)、調(diào)控機(jī)制等相關(guān)細(xì)節(jié)有待進(jìn)一步研究。研究結(jié)果可為臨床抗腫瘤治療提供新的思路和依據(jù)。