1、抗抗GBM病的背景病的背景 抗抗GBM病：病：循环中出现抗循环中出现抗GBM抗体、抗体、脏器中沉积为特征的自身免疫病脏器中沉积为特征的自身免疫病 1919:Goodpasture首先报道首先报道 1例例18岁男性病人，咯血、急性肾衰竭岁男性病人，咯血、急性肾衰竭 主要累及肺和肾脏：主要累及肺和肾脏：Goodpasture病病 内科危重症：危及生命内科危重症：危及生命 80%就诊时已进入尿毒症（就诊时已进入尿毒症（ESRD）Goodpasure EM.Am J Med Sci 1919;158:863-870Cui Z,Zhao MH.Nat Rev Nephrol.2011 Dec 7:697
2、-706 少见病：少见病：1-2/百万人口百万人口 本研究所：累计诊断本研究所：累计诊断500余例余例 国际上最大的临床资源库国际上最大的临床资源库 治疗依赖血浆置换：昂贵，但多为时已晚治疗依赖血浆置换：昂贵，但多为时已晚抗抗GBM病仍然是我国病仍然是我国内科医生的重内科医生的重大挑战大挑战抗抗GBM病的发生情况病的发生情况 Cui Z,Zhao MH.Nat Rev Nephrol.2011 Dec 7:697-706抗抗GBM病研究现状病研究现状Hudson GB.Vanderbilt UniversityGBM molecular architecture of conformation
3、al epitopesPusey CD.HammersmithImperial College LondonPE in anti-GBM diseaseWKY rat modelGenetics of EAG modelsSegelmark M&Wieslander JLund UniversityRecombinant antigensDetection of anti-GBM diseaseZhao MH&Cui ZPeking UniversityHuman anti-GBM diseaseLinear epitopesMolecular mimicryKitching AR.Monas
4、h University.MHC and T cell activationAnimal modelsLou YH.University of TexasT cell epitopeAnimal model抗抗GBM病是典型的自身免疫病病是典型的自身免疫病 靶抗原靶抗原 3(IV)NC1（肺、肾）（肺、肾）Epitope Ea和和Eb-构象性构象性Saus J,et al.J Biol Chem 1988;15;263:13374-80Salant DJ.N Engl J Med 2010;363;4:381-391抗抗GBM病的科学问题病的科学问题 病因病因 表型差异表型差异病因病因遗传易遗
5、传易感背景感背景自身自身免疫免疫T T细胞细胞B细胞细胞3(IV)NC1表型？表型？免疫耐受？免疫耐受？诱发因素？诱发因素？5抗抗GBM病的科学问题病的科学问题 病因病因 表型差异表型差异肾肾受累受累轻重轻重1/3合并合并ANCA少数合并少数合并MN病因病因遗传易遗传易感背景感背景自身自身免疫免疫T T细胞细胞B细胞细胞3(IV)NC1表型？表型？免疫耐受？免疫耐受？诱发因素？诱发因素？6v23/Mv间断咯血间断咯血 4 个月，加重个月，加重1个月个月vHGB:71g/L;PO2 58mmHg;Scr 94.0 mol/lv尿常规尿常规:protein(+),RBC 5-8/HPFv血清抗血清
6、抗GBM抗体抗体(+),ANCA(-)v肾活检肾活检:IgG沿沿GBM线样沉积线样沉积,肾小球轻微病变肾小球轻微病变v治疗：治疗：Pred 1 mg/kg/d x 8w,无无PE和和CTXv随访随访7年肾功能正常年肾功能正常Cui Z,et al.Kidney Int 2007;72:1403-8 肾受累轻患者介于正常人与重症患者之间？转换机制？肾受累轻患者介于正常人与重症患者之间？转换机制？7v既往：健康人血清无抗既往：健康人血清无抗GBM抗体抗体v发现天然抗发现天然抗GBM抗体：抗体：n中国和瑞典：各中国和瑞典：各10名献血员名献血员nIgG成分成分-亲和层析亲和层析n“阴性选择阴性选择”
7、？n如何发展成致病性抗体？如何发展成致病性抗体？Cui Z,et al.Kidney Int 2006:69:894-9Cui Z,et al.Kidney Int 2010;78:590-7Natural anti-GBM ab抗抗GBM抗体如何转变成致病性？抗体如何转变成致病性？天然抗天然抗GBM抗体抗体Anti-GBM(+)严重肾受累严重肾受累Anti-GBM(+)正常肾功能正常肾功能正常人正常人病人病人A病人病人 CIntra-moleculeEpitope spreading3,4 1、2、3、4和和5Subclass switchingIgG2、IgG4IgG1、IgG2、IgG3
8、和和IgG4治疗个体化治疗个体化T细胞调控细胞调控3 Ea、Eb3内其他位点内其他位点Anti-GBM(+)轻度肾受累轻度肾受累病人病人BCui Z,et al.Kidney Int 2006;69:894-9.Yang R,et al.J Am Soc Nephrol 2007;18(4):1338-43.Cui Z,et al.Kidney Int 2007;72(11):1403-8.Zhao J&Cui Z,et al.Kidney Int.2009;76:1108-15.Cui Z,et al.Kidney Int 2010;78(6):590-7.Chen JL&Hu SY,et
9、al.Clin J Am Soc Nephrol.2013;8(1):51-8.Inter-moleculeEpitope spreading NATURE REVIEWS|NEPHROLOGY Cui Z,Zhao MH.Nat Rev Nephrol.2011 Dec;7:697-706.抗抗GBM病的科学问题病的科学问题 病因病因 表型差异表型差异肾肾受累受累轻重轻重1/3合并合并ANCA少数合并少数合并MN病因病因遗传易遗传易感背景感背景自身自身免疫免疫T T细胞细胞B细胞细胞3(IV)NC1表型？表型？免疫耐受？免疫耐受？诱发因素？诱发因素？抗抗GBM病合并病合并MN 个例报道个例报
10、道 MN GBM damage：释放：释放3 抗抗GBM 病病 抗抗GBM病病足细胞损伤：表达足细胞损伤：表达M-PLA2R MN128 patients with MN and anti-GBM disease Sequential or simultaneous Better prognosis Anti-3(+):narrow antigen spectrum Anti-PLA2R(-)Jia XY,et al.Kidney Int2014 Apr;85(4):945-52抗抗GBM病的科学问题病的科学问题 病因病因 易感性：易感性：HLA？诱发因素诱发因素 病因病因 表型差异表型差异病
11、因病因遗传易遗传易感背景感背景自身自身免疫免疫T T细胞细胞B细胞细胞3(IV)NC1表型？表型？免疫耐受？免疫耐受？诱发因素？诱发因素？抗抗GBM病的免疫学发病机制病的免疫学发病机制?Linear toConformational 涉及感染、抗原递呈、抗原决定簇扩展、分子模拟涉及感染、抗原递呈、抗原决定簇扩展、分子模拟15Background(HLA)HLA geneuLocation:CHR 6p21.3uClassical HLA gene MHC class II molecular:uDistribution:DCs、B cells、MuStructure:hetero-dimeru
12、recognized by CD4+T cell uAg processed、presentation MHC&disease:u MS、RA、IDDM、SLE et al.(Rees,Kid Int,1999)Dominantly protective alleles DR1 and DR7No gene dosage effectMHC II dominant protectionHLA-DRB1*01:01 generates 3136-146 specific regulatory T cells.HLA-DRB1*15:01 generates 3136-146 specific e
13、ffector T cell precursors.In HLA-DRB1*15:01x01:01 mice,3136-146 specific effector T cell precursors are dominantly suppressed by 3136-146 specific regulatory T cellsRees et al,Kidney Int 1999 Ooi et al,J Am Soc Nephrol 201317DRB1*1501 allele：p=1.597107 DRB1*0404 allele：p=0.037 Patients with DRB1*150
14、1 or*0404 had more crescent formation.(p=0.021).Yang R.et al.Clin Immunol 2009;133:245-250Association of HLA alleles(4 digits,P3.55E-4)AlleleCase_freControl_freORP_valDRB1*15010.43840.14694.5495.658E-28DQB1*06020.38400.15443.3362.032E-17DQA1*05020.0255470.000834730.696.987E-7DQB1*03030.04710.14440.2
15、8858.575E-6DRB1*09010.065220.14940.39111.611E-4Determine the significant variation marker of genotypeCase:138 vs.Control:599rs41541412:the only significant SNP,belongs to DQA1*0502 nonsense mutation,change the 82th AA of DQ polypeptide.CHRSNPCaseControlCHISQP-valOR632609249.C0.02550.00083524.626.99E
16、-730.69632609249.G0.02550.00083524.626.99E-730.69Association of a novel HLA SNP(P3:Confirmed linkage.LOD-2:No linkage.LOD=0:the possibility is equal Linkage analysis among the significant allelesUnpublished data抗抗GBM病的科学问题病的科学问题 病因病因 易感性易感性 诱发因素：环境？诱发因素：环境？病因病因 表型差异表型差异病因病因遗传易遗传易感背景感背景自身自身免疫免疫T T细胞细
17、胞B细胞细胞3(IV)NC1表型？表型？免疫耐受？免疫耐受？诱发因素？诱发因素？抗抗GBM病的科学问题病的科学问题 病因病因 易感性易感性 诱发因素诱发因素 病因：感染？病因：感染？表型差异表型差异病因病因遗传易遗传易感背景感背景自身自身免疫免疫T T细胞细胞B细胞细胞3(IV)NC1表型？表型？免疫耐受？免疫耐受？诱发因素？诱发因素？23假说：微生物可能是抗假说：微生物可能是抗GBM病的病因之一病的病因之一1919:Goodpasture首先报道首先报道 1例例18岁男性病人，咯血、急性肾衰竭岁男性病人，咯血、急性肾衰竭 流感？流感？60%的患者发病前有前驱感染症状的患者发病前有前驱感染症状
18、 病原微生物病原微生物-分子模拟分子模拟?Goodpasure EM.Am J Med Sci 1919;158:863-870分子模拟分子模拟B细胞表位细胞表位T细胞表位细胞表位24B B细胞的线性抗原决定簇细胞的线性抗原决定簇合成合成24条重叠肽段：条重叠肽段：覆盖覆盖 3(IV)NC1的的234aa 起始的线性抗原决定簇：起始的线性抗原决定簇：P14（aa129-150）2422212019181716151413121110987654321Linear peptides along 3(IV)NC1100%80%60%40%20%0%Frequency of recognitionI
19、nitiation epitope?Risk epitope?Jia XY,et al.Clin J Am Soc Nephrol 2012 Jun;7(6):926-33P14(22mer)诱发诱发WKY大鼠抗大鼠抗GBM肾炎肾炎P14（aa129-150）分子内抗原决定簇扩展分子内抗原决定簇扩展 诱发自身免疫性诱发自身免疫性T细胞增殖细胞增殖 T/B细胞共同抗原决定簇细胞共同抗原决定簇Unpublished dataB B细胞的关键抗原决定簇与核心氨基酸基序细胞的关键抗原决定簇与核心氨基酸基序P14氨基酸序列氨基酸序列:P14:TDIPPCPHGWISLWKGFSFIMF P14a:TDI
20、PPCPHGWISL P14b:CPHGWISLWKGFS P14c:ISLWKGFSFIMFT P14c逐个氨基酸突变逐个氨基酸突变B细胞识别的关键细胞识别的关键氨基酸氨基酸基序基序 GFxF p14cISLWKGFSFIMFT-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4Residues of substitutionNet OD value at 405nmUnpublished dataCritical motif on P14 for pathogenicityP14-1 ADIPPCPHGWISLWKGFSFIMFP14-2 TAIPPCPHGWISLWKGFSFIMFP
21、14-3 TDAPPCPHGWISLWKGFSFIMFP14-4 TDIAPCPHGWISLWKGFSFIMFP14-5 TDIPACPHGWISLWKGFSFIMFP14-6 TDIPPAPHGWISLWKGFSFIMFP14-7 TDIPPCAHGWISLWKGFSFIMFP14-8 TDIPPCPAGWISLWKGFSFIMFP14-9 TDIPPCPHAWISLWKGFSFIMFP14-10 TDIPPCPHGAISLWKGFSFIMFP14-11 TDIPPCPHGWASLWKGFSFIMFP14-12 TDIPPCPHGWIALWKGFSFIMFP14-13 TDIPPCPHGWI
22、SAWKGFSFIMFP14-14 TDIPPCPHGWISLAKGFSFIMFP14-15 TDIPPCPHGWISLWAGFSFIMFP14-16 TDIPPCPHGWISLWKAFSFIMFP14-17 TDIPPCPHGWISLWKGASFIMFP14-18 TDIPPCPHGWISLWKGFAFIMFP14-19 TDIPPCPHGWISLWKGFSAIMFP14-20 TDIPPCPHGWISLWKGFSFAMFP14-21 TDIPPCPHGWISLWKGFSFIAFP14-22 TDIPPCPHGWISLWKGFSFIMAUnpublished dataTryptophan13
23、8,Isoleucine139,Leucine141,and Tryptophan142P14129-150:TDIPPCPHGWISLWKGFSFIMF抗抗GBM病病-病因研究病因研究v针对致病微生物的研究针对致病微生物的研究n细菌、病毒等培养（尚无来源）细菌、病毒等培养（尚无来源）n合成抗原分子合成抗原分子n利用生物信息学预测可能的利用生物信息学预测可能的T/B细胞抗原决定簇细胞抗原决定簇v确定抗确定抗GBM病患者是否感染病患者是否感染n血清抗致病微生物蛋白抗体血清抗致病微生物蛋白抗体v动物实验验证其致病性动物实验验证其致病性8 patients with MN and anti-GBM
24、disease Sequential or simultaneous Better prognosis Anti-3(+):narrow antigen spectrum Anti-PLA2R(-)原因？原因？Jia XY,et al.Kidney Int2014 Apr;85(4):945-52人人3(IV)NC1诱发了小鼠膜性肾病诱发了小鼠膜性肾病vDBA/1 mice(vs.WKY rat)vrh-a3(IV)NC1vNephrotic SyndromenEM：MNZhang JJ,et al.J Immunol.2012 Apr 1;188(7):3268-77Membranous n
25、ephropathy induced by P13,P14,P15 on DBA/1 miceUnpublished dataMicrobial?HLA-DRB1*1501Like H-2?MHC?Anti-GBM diseaseMNPodocyte protein?Podocyte 3？抗原递呈抗原递呈-MHC-II:DBA1 mice vs.WKY ratHuman？靶抗原靶抗原小鼠小鼠3？足细胞抗原？足细胞抗原？病因病因-关键氨基酸与分子模拟？关键氨基酸与分子模拟？Human 3Intra-molecule epitope spreadingInter-molecule epitope spreadingRat 3小结小结v抗抗GBM病并非罕见病并非罕见,仍为肾科医生的挑战仍为肾科医生的挑战v自身抗体免疫学特性的变化与疾病进展密切相关自身抗体免疫学特性的变化与疾病进展密切相关v抗抗GBM病的病因有待明确和证实病的病因有待明确和证实34
