风湿性疾病的分类史就是一部医学进步史。18世纪晚期到19世纪初,医生们开始认识到痛风跟尿酸盐结晶的关系(参考《痛风------王者之病!》),此后认识到抗O,从而开始了解风湿热和链球菌感染后关节炎。而最经典的例子是年代认识到类风湿因子(rheumatoidfactors,RF)。因发现类风湿因子(RF)为契机,曾经放在一块的疾病“类风湿关节炎和强直性脊柱关节炎”被拆分为两个疾病(参考《类风湿因子阳性就一定是类风湿关节炎吗?》)。然而,由于很多没有类风湿关节炎(rheumatoidarthritis,RA)的人会有RF阳性,因此并不能很好的区分“有病或没病”。
类风湿关节炎示意图
一,抗CCP抗体的由来
1,发现抗核周因子(APF)
年荷兰学者Nienhuis和Mandema用颊黏膜细胞作为底物,采用间接免疫荧光法监测抗核抗体。(参考《是治疗红斑狼疮,还是治疗抗核抗体?》)他们偶然发现细胞核周围的胞质内有均质形球状荧光颗粒。他们称之为「核周荧光」,导致这个荧光发生的因子被称为「抗核周因子」(antiperinuclearfactor,APF)。当时的研究证实,只要有这个「抗核周因子」,几乎全是RA病人。而且它跟病情的严重度有关。病情越重,这个抗体的滴度越高。很显然,做「抗核周因子」监测是必须用人的颊黏膜细胞做反应底物,并不是所有病人愿意取自己的颊黏膜细胞给你检查。
抗核周因子抗体
2,发现抗角蛋白抗体(AKA抗体)
年Young等用大鼠的食管为底物,用免疫荧光法测「抗角蛋白抗体」。结果发现「抗角蛋白抗体」可以很好的提示类风湿关节炎。跟「抗核周因子」类似,有这个抗体的人绝大多数是类风湿关节炎病人,而类风湿关节炎病人则未必有「抗角蛋白抗体」。后来进一步分析研究证实这是一个误会。类风湿关节炎病人的血清识别的并非先前以为的角蛋白,而是聚丝蛋白(filaggrin)。在当时,通过人体表皮提取了一个40kD的聚丝蛋白异构体。类风湿关节炎病人血清既可以对该蛋白发生反应,也能跟AKA反应,最关键还能跟APF反应。从而开始探讨到AKA跟APF之间的关系。
3,APF跟AKA抗体的内在联系
年,Hoet等提出APF跟原聚丝蛋白(profilaggrin)共同存在于颊黏膜细胞的透明角质颗粒中。针对filaggrin(聚丝蛋白)的单克隆抗体跟APF一样可以导致「核周荧光」显象。所以,他认为APF针对的靶点跟profilaggrin是一回事。
磷酸化的profilaggrin被去磷酸化,然后降解为若干个filaggrin。降解过程里,精氨酸一部分由肽基精氨酸脱亚胺酶(PAD)转化为瓜氨酸。年Schellekens等证实瓜氨酸残基是抗filaggrin抗体识别的底物必须成分。如没有瓜氨酸残基则含APF抗体血清不能与之结合,同样类风湿关节炎病人血清也不能与之结合。
不过,要强调的是,类风湿关节炎(rheumatoidarthritis,RA)病人的血清并不能识别游离的瓜氨酸,但能识别位于氨基酸序列里的瓜氨酸残基。也就是说,类风湿关节炎病人血清识别的是有「瓜氨酸残基的聚丝蛋白」(瓜氨酸残基的profilaggrin)。
4,抗CCP抗体的正式诞生
实际上Schellekens等在当时就发现同样的聚丝蛋白肽链,由于瓜氨酸残基所处位置不同,类风湿关节炎病人血清与之反应的比例不同,大致在20%到48%。也就是说,瓜氨酸残基不是决定是否与抗体反应的唯一因素。瓜氨酸残基所处的周围氨基酸序列和结构特征也在参与「病人血清与底物识别游戏」。如果将所有不同的聚丝蛋白肽链集合起来,可以识别76%的类风湿关节炎血清。
年,Schellekens等将一个19个聚丝蛋白氨基酸残基里的两个丝氨酸替换掉。替换它们的半胱氨酸。最终合成了一个「环瓜氨酸肽链」,即CCP。用这个CCP作为底物测试类风湿关节炎病人的血清,最终发现有针对CCP的抗体的几乎都是类风湿关节炎病人。年,医院的曾小峰等也完成了CCP的合成,并测试了RA病人血清里的抗CCP抗体。当时证实中国的RA病人里46.6%有抗CCP抗体,而有抗CCP抗体的人里96.6%有RA。
CCP结构
虽然当血清里有了抗CCP抗体几乎都是RA,但RA病人血清却只有46.6%能识别第一代的CCP。为了提高敏感性,根据瓜氨酸与精氨酸结构特征,以及其侧翼氨基酸序列的组成,应用生物信息学相关软件预测其空间结构变化,对已知的瓜氨酸化抗原分析、分类,筛选出含有瓜氨酸的多肽文库。通过将含有瓜氨酸的多肽库与类风湿关节炎病人血清比对,最终筛选出与聚丝蛋白无关的CCP。这就是后来的第二代CCP,以及后来更新一代的第三代CCP。
新一代的CCP能与82.9%的RA病人血清起反应。而凡是跟新一代CCP起反应的血清,那么有93%-94%的概率是RA病人的血清。这点是类风湿因子(RF)不能比拟的。有RF的人大多数并不是类风湿关节炎(RA),虽然大多数RA病人血清里有RF。
二,抗CCP抗体可以预测类风湿关节炎!
目前针对无症状人群血清的检验----比如献血者血库、军队学清库的研究证实,很多自身免疫病患者在出现症状前已经有抗体。在出现症状前,RA患者RF的比率约是20%到60%,而抗CCP抗体是30%到60%。
针对血清里有两个抗体的研究证实:「抗CCP抗体阳性」转变为RA的可能性是「RF阳性」的2倍!实际上,如果未明确诊断的关节炎,但抗CCP阳性,那么3年内他诊断RA的可能性高达90%!
也就是说,有RF阳性的人未必会成为RA,但抗CCP抗体阳性的人有很大可能成为RA。
那么为什么抗CCP抗体能更好预测类风湿关节炎呢?
PAD酶催化的肽基精氨酸脱亚胺作用,但习惯被称为瓜氨酸化。实际上人体关节组织细胞蛋白的瓜氨酸化或许是启动RA的重要一环。
参与这一环的重要环境因素有:吸烟、病毒感染、细菌感染(例如牙龈卟啉菌)等。这些被瓜氨酸化的蛋白跟其他因素一起最终引爆了RA发病。抗CCP抗体是肯定的致病因素。这可以解释为什么抗CCP抗体可以预测RA。
吸烟可诱导出抗CCP抗体
三,抗CCP抗体的临床价值
目前临床通用的是二代或者三代的抗CCP抗体检测。来自国际的数据显示78.6%到82.9%的RA患者有抗CCP抗体,而抗CCP抗体阳性的93%到94%是RA患者。
对于临床症状、体征典型的疑似RA而言,抗CCP抗体阴性也不能排除RA的诊断。毕竟目前的瓜氨酸化蛋白底物较多,目前技术上是人为制造一个「瓜氨酸化蛋白底物」来测人体内的致病性抗体,但这并不能穷尽所有针对「瓜氨酸化蛋白底物」的致病性抗体。
新的类风湿关节炎分类标准
腕关节、掌指关节(MCP)、近端指间关节(PIP)和跖趾关节(MTP)为小关节
类风湿关节炎的小关节肿胀特征
2.抗CCP抗体跟关节侵蚀破坏程度的关系
抗CCP抗体不但可以预测RA的发病,也可以预测RA的关节破坏性。在研究RA发病机理过程里,研究者很早就发现关节滑膜组织蛋白的瓜氨酸化明显。
关节滑膜组织蛋白的瓜氨酸化诱导了针对性的致病性自身抗体。这种致病性抗体最终引起滑膜组织炎症,始侵蚀关节。相对而言,RF因子更多提示炎症活动,RF阳性的心血管风险更高,甚至有高RF相关的类风湿血管炎。
不过要提醒的是,抗CCP预测的是关节的破坏,但不意味着关节病变的活动性。RA患者症状特征是:关节肿胀压痛等炎症活动。抗CCP抗体提示的是关节侵蚀倾向。关节症状提示的是炎性即时活动性。
类风湿关节炎的骨骼侵蚀进程
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