舍格伦综合征候选自身抗原AQP5通过模拟自身抗原引发中枢神经系统（CNS）的AQP4自身免疫反应

《Neurology Neuroimmunology & Neuroinflammation》：Sj?gren Syndrome Candidate Autoantigen AQP5 Triggers AQP4 CNS Autoimmunity Through Self-Antigen Mimicry

　　AQP4和AQP5分子模拟导致T细胞交叉识别，引发中枢神经自身免疫疾病，且需AQP4表达。

　　### 研究背景与目标

神经视神经炎（Neuromyelitis Optica, NMO）是一种罕见但有时致命的中枢神经系统（CNS）自身免疫性疾病，通常与风湿免疫性疾病如干燥综合征（Sj?gren syndrome）和系统性红斑狼疮（Systemic Lupus Erythematosus, SLE）共存。这两种风湿免疫性疾病与NMO都具有一个共同的HLA-DRB1*03:01等位基因关联，这表明它们在遗传层面存在某种联系。AQP4，即水通道蛋白4，是NMO中最主要的自身抗原，其表达主要集中在星形胶质细胞的终足部分。AQP4是一种广泛存在于多种组织中的水通道蛋白家族成员，包括中枢神经系统、肾脏、肺部、肌肉和胃部。这种广泛的表达可能为自身免疫的发生提供了潜在的条件。

在Sj?gren综合征中，AQP5被发现可能是自身免疫反应的目标之一，尤其是在泪腺和唾液腺中，AQP5是主要的水通道蛋白。因此，我们推测AQP4和AQP5之间可能存在某种“自身抗原模仿”现象，即一种抗原的免疫反应可以触发对另一种抗原的识别，从而导致交叉反应，进而引发自身免疫性疾病。这种现象在其他自身免疫疾病中已有报道，例如在某些感染或疫苗接种后，T细胞可能同时识别多种抗原。然而，AQP4和AQP5之间的模仿机制尚未完全明确，因此本研究旨在通过分子建模和实验验证，探讨这一假设是否成立，并评估其在NMO与其他自身免疫性疾病共存中的作用。

### 研究方法

本研究采用多种方法来评估AQP4和AQP5之间的自身抗原模仿现象。首先，通过分子建模技术，我们预测了AQP4和AQP5的氨基酸序列与MHC II（I-A^b）分子的结合能力。MHC II分子是T细胞识别自身抗原的重要组成部分，而AQP4的免疫主导T细胞表位（即能够引发强烈免疫反应的特定氨基酸序列）已被确认与I-A^b结合具有极高的亲和力。通过分析AQP4和AQP5在I-A^b抗原结合凹槽中的相互作用，我们发现AQP4的结合能力远高于AQP5，这可能与它们的氨基酸序列和结构差异有关。

其次，我们利用T细胞增殖实验和流式细胞术分析了T细胞对AQP4和AQP5的反应。通过将小鼠免疫于AQP4或AQP5的特定肽段，我们检测了这些T细胞是否能够识别其他AQP蛋白。实验结果显示，AQP4免疫的小鼠T细胞不仅对AQP4有反应，还能对AQP5产生交叉反应。同样，AQP5免疫的小鼠T细胞也表现出对AQP4的识别能力。这一结果表明，T细胞可能通过相同的T细胞受体（TCR）识别多个AQP蛋白，从而引发自身免疫反应。

为了进一步验证这一假设，我们使用了AQP4和AQP5肽段与I-A^b分子结合的四聚体（tetramer）技术。四聚体可以特异性地标记T细胞，帮助我们识别哪些T细胞能够同时识别AQP4和AQP5。实验发现，一些T细胞能够同时结合两种四聚体，这表明它们可能通过同一TCR识别这两个抗原。此外，我们还通过T细胞转移实验，将AQP4或AQP5免疫的小鼠T细胞转移到未免疫的小鼠体内，观察其是否能够引发CNS的自身免疫反应。结果显示，AQP4和AQP5免疫的小鼠T细胞均能引起CNS的炎症和病理变化，但这些反应仅在AQP4表达正常的小鼠中发生，说明AQP4的表达对于自身免疫的诱导是必不可少的。

### 研究结果

本研究的发现表明，T细胞可以同时识别AQP4和AQP5的表位，这种交叉识别可能通过相同的TCR实现。分子建模结果显示，AQP4的表位在I-A^b抗原结合凹槽中具有更高的结合亲和力，而AQP5的表位则结合能力较弱。这种差异可能与两个蛋白在抗原结合凹槽中的特定接触方式有关，例如AQP4的某些氨基酸在结合时能够形成更强的氢键和疏水相互作用，而AQP5的某些氨基酸则可能因结构变化导致结合能力下降。

在T细胞增殖实验中，我们发现AQP4免疫的小鼠T细胞不仅对AQP4有反应，还能对AQP5产生交叉反应。同样，AQP5免疫的小鼠T细胞也能对AQP4产生反应，但反应强度不如AQP4免疫的小鼠。这表明，尽管AQP5的表位与AQP4相似，但AQP4的表位可能具有更强的免疫原性，导致更显著的T细胞反应。此外，我们还发现，AQP4免疫的小鼠T细胞在转移至AQP4缺陷小鼠时无法引发CNS的自身免疫反应，这进一步支持了AQP4表达对于自身免疫发生的重要性。

在四聚体分析中，我们检测到一些T细胞能够同时结合AQP4和AQP5的四聚体，这表明它们可能通过相同的TCR识别这两个抗原。这一结果与我们之前的实验结果一致，即T细胞对AQP4和AQP5的交叉识别是可能的。通过T细胞转移实验，我们发现AQP4免疫的小鼠T细胞和AQP5免疫的小鼠T细胞均能引起CNS的炎症和病理变化，但这些变化仅在AQP4表达正常的小鼠中出现，说明AQP4是这些自身免疫反应的关键靶点。

### 讨论

本研究的发现表明，T细胞可以通过相同的TCR识别多个AQP蛋白，这种交叉识别可能为NMO与其他自身免疫性疾病共存提供了一个可能的机制。AQP4和AQP5的序列相似性，加上它们在不同组织中的表达，使得T细胞在识别AQP4时可能同时识别AQP5，从而引发对多个组织的自身免疫反应。这种现象被称为“自身抗原模仿”，即一种抗原的免疫反应可能触发对另一种抗原的识别，进而导致交叉反应和自身免疫的发生。

在临床医学中，NMO、SLE和Sj?gren综合征常共存，且它们都与HLA-DRB1*03:01等位基因有关。然而，这些疾病的共存可能不仅仅是由于遗传因素，还可能与免疫系统的交叉反应有关。例如，AQP4免疫的小鼠T细胞可能在转移到AQP4正常小鼠时引发CNS的自身免疫反应，而在AQP4缺陷小鼠中则无法引发反应。这表明，AQP4的表达是自身免疫反应发生的关键条件。

此外，本研究还发现，AQP4和AQP5的某些表位可能具有相似的结构特征，例如它们都包含NPA基序，这一基序在所有AQP蛋白中高度保守，并在水通透性中起着关键作用。这种结构相似性可能使得T细胞能够识别这些表位，从而引发交叉反应。因此，AQP4和AQP5之间的自身抗原模仿可能不仅限于CNS，还可能影响其他组织，如唾液腺和泪腺。

在免疫学领域，自身抗原模仿是一个重要的概念，尤其是在自身免疫疾病的研究中。例如，MOG（髓鞘少突胶质细胞糖蛋白）和神经丝蛋白（neurofilament-M）之间的交叉反应已被报道，这为自身免疫疾病的发病机制提供了新的视角。类似地，AQP4和AQP5之间的交叉反应可能为NMO与其他自身免疫疾病共存提供了理论依据。

本研究的局限性在于，虽然我们通过分子建模和实验验证了AQP4和AQP5之间的自身抗原模仿现象，但尚未评估这一现象在人类疾病中的应用。此外，虽然I-A^b和HLA-DQ在结构上具有一定的相似性，但它们在序列上存在显著差异，这可能影响T细胞对不同AQP蛋白的识别能力。因此，未来的研究需要进一步探讨这一现象在人类免疫系统中的表现，并评估其在治疗中的潜在应用。

总之，本研究通过分子建模和实验验证了AQP4和AQP5之间的自身抗原模仿现象，并发现这种模仿可能在NMO与其他自身免疫疾病共存中起到重要作用。这些发现不仅加深了我们对自身免疫机制的理解，也为未来的研究和治疗提供了新的方向。