면역글로불린 A 신장병은 항공생 체액성 면역 반응이 특징입니다
Jul 22, 2024
IgA 신장병(IgAN)은신부전의 주요 원인, 아직까지 알려진 바가 거의 없음이 질병의 면역병인. IgAN은 IgA가 체내에 침착되는 것이 특징입니다.신장 사구체, 그러나 IgA 생산의 원인과 자극은 알려져 있지 않습니다. 임상 및 실험 데이터는 다음의 역할을 제안합니다.비정상적인 면역 반응IgAN의 점막 미생물군에 영향을 미치며 질병 유병률이 높은 일부 국가에서는 편도선 절제술이 표준 치료법으로 간주됩니다. 미생물군과 점막 면역 반응 사이의 관계를 평가하기 위해 우리는 IgAN 환자와 관련 없는 가구 일치 대조군 참가자의 편도선 미생물군을 특성화했으며속의 번식 증가 확인IgAN 환자에서 Neisseria 및 Neisseria 표적 혈청 IgA 증가. 우리는 인간화 CEACAM-1 도입 유전자(B × hC-Tg)의 도입으로 Neisseria 감염에 취약한 BAFF 형질전환 마우스에서 BAFF 과발현에 의해 구동된 실험적 IgAN에서 이러한 발견을 역번역했습니다. Neisseria가 있는 B x hC-Tg 마우스의 집락화는 전신 Neisseria 특이 IgA 수준을 증가시켰습니다. 맞춤형 ELISPOT 분석을 사용하여 우리는 이들 쥐의 신장 내에서 항-Neisseria-특이적 IgA 분비 세포를 발견했습니다. 이러한 발견은 IgAN의 면역병인에서 Neisseria와 같은 구강인두 병원균에 대한 사이토카인에 의한 이상 점막 면역 반응의 역할을 제시합니다. 더욱이, BAFF가 과잉 존재하는 경우, 병원체 특이적 IgA가 신장 내 현장에서 생산될 수 있습니다.
소개
IgA 신병증(IgAN)의 발병 기전은 잘 알려져 있지 않지만 신부전의 가장 흔한 원인 중 하나입니다. IgAN 발생에 대해 널리 받아들여지는 "다중 적중 가설"은 IgAN 환자의 신장 사구체 내에 침착되고 순환계에서 면역 복합체를 함유하는 병원성 갈락토스 결핍 IgA1-의 생성에 초점을 맞추고 있습니다(1). 면역 복합체 생성을 위한 출처(즉, 점막 관련 림프 조직 및/또는 골수)와 자극은 알려져 있지 않습니다. 우리는 최근 다발성 경화증의 실험적 뇌염 모델에서 장에서 IgA를 생성하는 혈장 세포가 염증이 있는 뇌와 같은 비면역계 조직으로 이동할 수 있음을 입증했으며, 이는 혈장 세포의 특성에 대한 일반적인 견해를 근본적으로 변화시켰습니다(2). 따라서 점막 유래 IgA 분비 세포가 신장과 같은 다른 기관에도 동원될 수 있다고 추측하는 것은 유혹적입니다.
임상적, 실험적 증거는 IgAN과 점막 미생물 노출 사이의 연관성을 시사합니다. IgAN 환자는 인두염과 동시에 육안적 혈뇨를 경험하며(3), 일본에서는 편도선 절제술이 IgAN 환자의 표준 치료로 간주됩니다(4-6). 쥐 IgAN 모델에 대한 우리의 이전 연구는 TNF 계열 구성원 BAFF를 과발현하는 마우스에서 IgAN의 발달에 공생 미생물 집락화가 필수적임을 시사합니다(7, 8). 이 모델은 저당화된 IgA를 포함하여 인간 IgAN과 많은 기능을 공유합니다. 단백뇨와 같은 신장 손상의 임상적 및 조직학적 측정; 및 IgA 우세 사구체신염(7, 8). TNFSF13(APRIL) 유전자좌는 이후 게놈 전체 연관 연구에서 IgAN과 연결되었습니다(9). APRIL과 BAFF는 유사한 수용체를 공유하므로 BAFF/APRIL 축은 IgAN 질병 발병과 관련이 있습니다.
따라서 우리는 높은 수준의 BAFF/APRIL 환경에서 점막 유래 IgA 분비 세포가 신장으로 모집되어 IgAN의 발달에 기여한다는 가설을 세웠습니다. 이 가설을 테스트하기 위해 우리는 가구가 일치하는 비관련 대조군 참가자와 비교하여 IgAN 환자의 대규모 코호트의 편도선 및 대변 미생물 군집 프로파일을 특성화했습니다. 우리는 환자 코호트의 혈액에서 편도선 Neisseria 운송 증가와 항 Neisseria 표적 IgA 생산 강화를 확인했습니다. 우리는 이러한 관찰을 실험적인 IgAN 모델로 역번역하여 BAFF의 수준이 높아지면 점막 Neisseria 노출에 대한 향상된 IgA 편향 전신 면역 반응이 유발된다는 것을 발견했습니다. 우리는 실험 쥐의 신장에서 분비된 IgA 변이체를 암호화하는 RNA의 발현이 증가했다는 사실을 발견했는데, 이는 국소 IgA 전사를 암시합니다. 맞춤형 ELISPOT을 사용하여 우리는 항-Neisseria-특이적 IgA 분비 세포가 이들 쥐의 신장에서 검출 가능하다는 것을 발견했습니다. 우리의 연구 결과에 따르면 공생 유기체에 대한 부적응 숙주 반응은 IgAN 질병 및 공생 특이적 IgA 분비 세포가 신장으로 유입되는 것과 관련이 있는 것으로 나타났습니다.
결과
16s rRNA 분석은 건강한 대조군과 비교하여 IgAN 환자의 편도선 미생물 군집의 변화를 보여줍니다.
IgAN에서 인두염과 혈뇨 사이의 연관성을 고려하여(4), 우리는 IgAN 환자 코호트(n{1}})의 편도선 및 대변 미생물군을 가족과 관련이 없는 건강한 개인(n{3})과 비교했습니다. }) 16S rRNA V4 시퀀싱을 사용합니다. 임상 특성은 표 1에 나와 있습니다. 우리는 사례와 건강한 대조 편도선 샘플 간의 Shannon 다양성 또는 분류학적 풍부함에서 통계적으로 유의미한 차이를 관찰하지 못했습니다(보충 그림 1, 이 기사와 함께 온라인으로 제공되는 보충 자료, https://doi.org/ 10.1172/jci.insight.141289DS1). 우세한 편도선 속은 사례와 대조군 사이에 달랐으며(그림 1A), IgAN 편도선 샘플에서 우세한 속인 Neisseria의 차이를 향한 경향이 있었습니다(χ2 테스트, P= 0.15). 따라서 우리는 Neisseria의 상대 존재비(RA)의 차이를 평가하고(그림 1B) 대조군과 비교하여 IgAN에서 편도선 Neisseria가 훨씬 더 풍부하게 존재함을 확인했습니다(2-tailed unadjusted t-test P {{19} }.002). 대조군과 비교하여 IgAN의 대변 미생물군의 다양성이나 분류학적 풍부함에는 차이가 나타나지 않았습니다(보충 그림 2).
Neisseria에 대한 체액성 면역 반응은 IgAN 환자에서 IgA와 IgG에 편향되어 있습니다. 편도선 미생물 풍부도에서 관찰된 차이를 기반으로 우리는 환자가 순환계에서 항공생 항체의 역가가 변경될 수 있다는 가설을 세웠습니다. Neisseria는 환자에서 가장 풍부한 속을 나타내기 때문에 항-Neisseria 체액 반응을 측정하여 혈청 내 항-Neisseria IgA 대 항-Neisseria IgG의 비율을 평가했습니다. 이 비율은 4종의 공생 Neisseria 종(항-N. actamica, N. sicca, N. cinerea 및 N. flavescens)과 4종의 병원성 N. men 치은염(Nme) 패널에 대한 평균 IgA/IgG 반응으로 보고됩니다. 균주(90/18311, H4476, 208 및 860800). 그림 2에서 볼 수 있듯이 IgAN 환자는 혈장 IgA/IgG 항-Neisseria 항체 역가의 비율이 증가한 것으로 나타났습니다. Neisseria에 대한 IgA 역가의 증가는 병원성 Nme 및 공생 균주에 대한 반응으로 관찰되었습니다(보충 그림 3). 따라서 IgAN 환자는 건강한 대조군과 비교하여 다양한 공생 Neisseria 종 및 Nme 계통에 대해 향상된 IgA 반응을 생성하는 편향을 나타냈습니다.
BAFF 형질전환 마우스에서 BAFF 과발현이 Nme에 대한 면역 반응에 미치는 영향. 우리는 이전에 사이토카인 APRIL(TNFSF13)이 2개의 독립적인 코호트의 대조군과 비교하여 IgAN 환자의 혈청에서 상승했다고 보고했습니다(8). 우리는 현재 코호트에서 IgAN 환자의 APRIL이 증가했음을 확인했습니다(중앙값 1.98 대 1.55; IQR 1.75, {{1{12}}}.38; P < 0.01). 또한, 혈청 APRIL 수준과 단백뇨 사이에는 양의 상관관계가 있는 것으로 관찰되었습니다(Spearman의 ρ=0.28, P=0.01). 이전 연구에서와 마찬가지로 혈청 BAFF 수준의 차이는 관찰되지 않았습니다.
APRIL은 IgA로의 클래스 전환을 촉진하는 TNF 수용체인 TACI에 결합합니다(10). TACI는 또한 BAFF의 고차 다합체에 의해 자극되며 BAFF 형질전환(BAFF-Tg) 마우스에서 BAFF의 과발현은 TACI를 자극하기에 충분하여 APRIL/TACI 신호를 모방합니다(11). 중요한 것은 BAFF Tg 생쥐는 나이가 들수록 혈청 내 글리코실화되지 않은 IgA, 신장 내 IgA 침착, 단백뇨 증가 및 신장 병리학을 특징으로 하는 IgAN 유사 질병을 나타냅니다(8). 우리는 이전에 미생물총이 BAFF-Tg 마우스를 누르는 것보다 BAFF의 신장에서 IgA 면역 복합체의 침착을 촉진하는 필수 보조 인자임을 보여주었습니다(8). 이는 적어도 생쥐에서는 숙주-미생물 상호작용이 IgAN의 병인에 역할을 할 수 있음을 의미합니다. 그러나 이전 연구에서 우리는 특정 미생물 후보가 BAFF-Tg 마우스에서 IgAN 유사 질병의 발병을 가속화할 수 있는지 여부를 평가하지 않았습니다.
따라서 우리는 다음으로 Neisseira 표적화 IgA 편향 면역 반응이 BAFF 과발현 마우스에서 관찰될 수 있는 가능성을 조사했습니다. 이름은 CEACAM-1 수용체를 통해 상피를 감염시킵니다. Name은 인간에게 결합하지만 마우스 CEACAM-1에는 결합하지 않기 때문에 BAFF-Tg 마우스를 인간 형태의 CEACAM-1(hC-Tg)을 발현하는 마우스와 교배시켜 이중 형질전환 마우스(B × hC- Tg). 트랜스제닉 마우스 및 이들의 한배 새끼 대조군을 Nme로 비강 감염시켰고, 이어서 분석을 위해 혈청 및 비강 세척액을 수집하였다. 그림 3A에 설명된 바와 같이, hC-Tgneg(WT) 마우스는 Nme에 의해 눈에 띄게 콜로니화되지 않았지만, hC-Tg 및 B x hC-Tg 마우스는 유사한 Nme 콜로니화 비율을 나타냈습니다(80% 대 100%, P {{ 15}} NS) 및 감염 후 5일에 유사한 세균 부담(192.9 대 116.7, P=NS). 이 데이터는 B × hC-Tg 마우스가 WT 마우스와 비교하여 Nme 집락화 속도가 변경되지 않았 음을 나타냅니다.
우리는 이전에 hC-Tg 마우스에서 후속 세 번째 비강 감염에 대한 면역을 유도하려면 2번의 비강 감염이 필요하다는 것을 보여주었습니다(12). B × hC-Tg 마우스가 hC-Tg 대조군과 비교하여 향상된 Nme 제거율을 보이는지 확인하기 위해 1일과 14일에 마우스를 두 번 비강 감염시켰습니다. 2차 감염 후 24시간에 hC-Tg 마우스의 감염률과 B × hC-Tg 마우스는 유사했으며(85% 대 80%), 이전 Nme 노출에 의해 유발된 중화 면역이 부족함을 나타냅니다(그림 3B). 이는 BAFF의 과발현이 우리 마우스 모델에서 집락화에 대한 보호를 유도하기 위해 2가지 감염의 필요성을 제거하지 않았음을 의미합니다.
BAFF 과발현이 Nme에 대한 비강 민감성에 미치는 명백한 영향이 없다는 점을 고려하여 우리는 Nme 집락화에 대한 마우스 항체 반응을 조사했습니다. 먼저 Nme에 대한 국소 IgA 및 IgG 반응을 평가했습니다. 비인두 세척액에서 평가한 비강 Nme 특이 IgG는 어떤 마우스에서도 검출되지 않았으며 비강 항-Nme IgA 역가는 B × hC-Tg 및 hC-Tg 마우스 모두에서 유사했습니다(그림 3C). 다음으로 Nme 감염에 대한 전신 항체 반응을 측정합니다. 두 번째 비강 감염 후, hC-Tg 및 B × hC-Tg 마우스 모두 혈청에서 기준선보다 높은 Nme 특이 IgG 반응을 나타냈으며, hC-Tg 마우스는 평균 항-Nme IgG 역가보다 2-배 더 큰 수치를 나타냈습니다. B × hC-Tg 마우스(164ng/mL 대 54.6ng/mL)에서 그렇습니다(그림 3D). 대조적으로, B × hC-Tg 마우스는 hC-Tg 대조군보다 10-배 더 높은 혈청 내 평균 항-Nme IgA 역가를 나타냈습니다(321.7 ng/mL 대 33.09 ng/mL)(그림 3E) . 종합하면, 우리의 연구 결과는 Nme에 대한 국소 IgA 반응이 hC-Tg와 B × hC-Tg 마우스 사이에서 비교할 수 있는 반면, 비강 Nme 노출에 대한 전신 체액 면역 반응은 B × hC-Tg 마우스에서 IgA 편향되어 있음을 보여주었습니다. 3F).
BAFF-Tg 마우스의 신장에서 IgA에 대한 Nme 집락의 영향. BAFF-Tg 마우스에서 전신 Nme 특이적인 IgA 수준이 유의하게 상승했다는 점을 감안할 때, 우리는 BAFF 이식 유전자와 Nme 감염의 조합이 감염되지 않은 BAFF-Tg 마우스에 비해 신장 병리를 가속화할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 따라서 우리는 PAS(과요오드산-Schiff)로 신장 부분을 염색하여 사구체 간질 확장을 평가했습니다. 메산지움 확장의 반정량적 점수를 사용하여 우리는 B × hC-Tg 마우스에서 메산지움 확장 증가에 대한 중요하지 않은 경향을 관찰했습니다(그림 4, A 및 B).
다음으로 우리는 IgAN의 진단 특징인 신장의 IgA 침착에 대한 Nme 감염의 영향을 조사했습니다. 면역조직화학을 사용하여 메산지움 IgG의 침착은 어떤 마우스에서도 검출되지 않았습니다(데이터는 표시되지 않음). 또한, 우리는 WT 또는 hC-Tg 마우스의 신장에서 메산지움 IgA를 관찰하지 못했습니다. 대조적으로, B × hC-Tg 및 BAFF-Tg 마우스는 PAS+ 혈관간 확장 영역에서 IgA 침착을 나타냈습니다(그림 4C의 대표 섹션). 보다 정량적 분석을 위해 IgA의 분비된 스플라이스 형태를 코딩하는 mRNA의 발현을 모든 마우스 그룹의 신장에서 정량적 PCR로 평가했습니다(그림4D). 이중 형질전환 마우스(B × hC-Tg)는 다른 실험 그룹에 비해 상당히 높은 수준의 IgA 발현을 나타냅니다(Dunn의 다중 비교 테스트는 모든 비교에 대해 P < 0.05로 조정됨). 이러한 결과는 Nme가 있는 BAFF-Tg 마우스의 집락화가 신장 자체 내에서 IgA 발현을 증가시킨다는 것을 보여주었습니다.
최근 점막 유래 IgA 분비 세포가 실험적 뇌염이 있는 쥐의 뇌 조직으로 이동한다는 사실을 발견한 우리는 IgA mRNA의 신장 내 발현이 뇌염 부위에서 이동한 항공생 IgA 생성 세포의 존재를 반영할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 초기 병원성 노출. 따라서 우리는 Nme 특이적인 항체 분비 세포를 검출하기 위한 맞춤형 ELISPOT 분석을 설계했습니다. 고친화도 ELISPOT 플레이트를 열 살해된 Nme로 코팅하고 실험 쥐의 신장 유래 면역 세포의 단일 세포 현탁액과 함께 배양했습니다. HRP-접합 IgA 검출 항체를 후속적으로 첨가하였다. 우리는 Nme에 감염된 생쥐의 신장 실질에서 Nme 특이적인 IgA 분비 세포가 주로 BAFF 수준이 증가한 환경에서 확인되었음을 발견했습니다 (B × hC-Tg 생쥐, 그림 5).
Figure 1. Tonsil microbiota. (A) The most abundant genus (>IgAN 환자의 편도선 면봉에서 다음으로 가장 풍부한 속의 상대적 풍부함의 2배는 Neisseria였습니다. 각 색상은 개별 속을 나타내며, y축은 해당 속이 가장 풍부한 유기체로 포함된 표본의 비율을 나타냅니다(χ2, P= 0.18). (B) Neisseria 속의 상대적 풍부함은 관련 없는 가구 일치 건강한 대조군 개체와 비교하여 IgAN에서 상당히 더 높았습니다(2-꼬리 조정되지 않은 t-검정 P=0.002).
