一、类风湿关节炎IgG糖链的变化  

      在许多情况下，糖基化的异常与自身免疫病的疾病过程有关。在某些自身免疫病中，糖基化的改变甚至有着关键的病理学上的重要性。在 60年代早期认为RA是一种含有自身免疫成分的发病率高的慢性全身性疾病。1975年Mullinax首先观察到RA病人血清中IgG的脱半乳糖基(agalatosyl)的成分增加。1985年，Parekh等通过肼解作用从IgG中分离得到寡糖，经Bio-Gel P-4柱层析法洗脱，比较健康人群和类风湿关节炎患者血清中的糖链结构，发现类风湿关节炎患者IgG寡糖链半乳糖化的成分减少，也就是说血清中IgG (0)增加。在1985年，英国剑桥与日本东京两个研究组分别从46个IgG样品中分离得到大约1400个寡糖，细致地分析RA、原发性骨关节炎(OA)和正常人血清IgG的糖形后，其结果明确表明:RA及OA患者与正常人血清中分离的IgG比较，其N-连接的二天线复合型寡糖结构的分布的不同是由于半乳糖基化的程度改变引起的，并没有新型的寡糖链出现;即半乳糖基化的相对程度的下降，造成IgG中含两个N-乙酰氨基葡糖末端的寡糖链[这种寡糖链被称为脱半乳糖基IgG，即IgG(0)]的增加，和含一个或两个半乳糖末端的减少。已经分析证明，IgG(0)的增加主要由于在IgG的Fc段寡糖的变化，并见于4种IgG亚型。正常人与患者血清中IgG (0)含量存在的差别明显，尤其以RA的升高更为显著。正常人血清IgG中IgG(0)仅占24%左右，OA中占35%左右，RA患者血清中则高达50%以上，分析结果从结构上证实了早期观察到的现象。1988年，Parekh等对不同年龄、性别的正常人群的IgG糖链半乳糖基变化的研究，显示人体内IgG(0)的含量与年龄相关:在1～15岁时，体内的IgG(0)的含量很低，并在40岁以前基本保持不变，以后随着年龄的增加，其含量也逐渐增加。1989年，Parekh等对25种不同疾病中IgG (0)的含量进行了一个大规模的研究，证实在RA、肺结核、克罗恩病和合并干燥综合征的系统性红斑狼疮，IgG(0)的含量明显增加。90年代的早期和中期，在天然的或诱导生成的RA的动物模型中也证明了这种IgG糖形的变更以及G(0)与RA的发病有关。

二、IgG (0)糖形的特点和性质   

      虽然，G(0)和G(1)、G(2)糖形仅有一个半乳糖基的差别，但经过结晶学结构分析、X射线衍射和NMR分析，均表明IgG的Fc段寡糖末端的半乳糖基对该寡糖链活动的自由度，以及对寡糖与蛋白质的相互作用有明显的影响。如NMR松弛(relaxation)研究指出对具有G(0)型寡糖和G(1)型寡糖的IgG分子比较，具有G(0)寡糖的蛋白质表面溶剂可接近的程度增加;半乳糖基缺失的寡糖和蛋白质的相互作用减弱，导致寡糖在所观察的结晶结构的X射线衍射分析中转位。由此使 G(0)寡糖构象活动的自由度加大，而暴露出其末端GlcNAc基团。由这些分析结果将IgG的糖形区分为两组:G(1)和G(2)糖形是结合的，其活动是相当受限制的;而G(0)糖形独立于蛋白质，具有相当的构象自由。在1,6臂上的末端GlcNAc残基使该糖形可与甘露糖结合蛋白及某些特异的凝集素(如PBL)反应。

三、IgG寡糖链的鉴定方法及其应用   

      如前述，已知在IgG上Fc段的两个结构域各含一个保守的糖基化位点Asp297，该位点以共价键与一复杂型的二天线的寡糖连接。以前曾通过多种方法来研究此相连糖链的结构特点，如20世纪80年代中期，Parekh等先用肼解从IgG分离寡糖链后，再经外糖苷酶水解并应用Bio-GelP-4柱层析等长时间艰苦的分析过程，对所有与IgG相连的寡糖进行了分析，提出了值得确信的结果。其后，有人将IgG样品经蛋白水解酶作用后，用葡萄糖胺酶A将糖链分离出来，最后用填充氨基吡啶衍生物的正向柱和反向柱进行 HPLC分析。有的人结合肼解作用和HPLC的方法，其中HPLC采用的是氨基吡啶衍生物弱离子交换柱和正向柱。还有的人用不同种类的层析法和凝集素分析法比较鉴定从IgG糖链上释放的寡糖。另外，有报道联合应用酶处理分离寡糖和寡糖经8-氨基萘-1,3,6三磺酸荧光标记后电泳分析(FCE)的方法，分析与IgG连接的各种肽寡糖的结构特点。这些方法的目的是分析IgG样本半乳糖残基在糖链中的比例，上述方法都有各自的特点。

      在最近，经过对多种类风湿疾病与正常人血清的分析比较后，认为应用FCE这种方法不仅可以测定寡糖链末端糖基的半乳糖基化，而且可比较糖链的唾液酸化和核心岩藻糖化等其他结构特点。尽管风湿病如强直性脊柱炎(AS)、银屑病关节炎(PsA)和 RA患者血清中IgG的寡糖链都表现有去半乳糖基的变化，且相互未见明显不同，但糖链中其他糖基的组成却有明显差别。FCE法可予以区别鉴定，故有可能用于类风湿关节炎的早期诊断和鉴别诊断。  

      利用凝集素的糖结合特性(如RCA I对半乳糖和BS II对N-乙酰葡糖胺能识别的特点)，许多研究者建立了快速的免疫印迹技术来分别检测寡糖链末端的半乳糖基或N-乙酰葡糖胺基。基于RCA I的结合特点设计了ELISA方法测定半乳糖基化的IgG方法。此外，还应用抗GlcNAc的单克隆抗体来测定失半乳糖基的IgG等。这类简便的而又较特异的方法用于临床测定已有多方报道。作者的实验室最近建立了改良的凝集素PVL的ELISA方法，试用于RA的辅助诊断得到较满意的结果。   

      另外，质谱分析技术的应用为IgG寡糖链的研究带来了新的前景，它解决了许多对糖蛋白结构识别的问题。随后出现的快速原子碰撞质谱法(fast atom bombardment mass spectrometry, FAB-MS)以及电子喷射质谱法(electrospray mass spectrometry, ES-MS)，是分析糖蛋白结构特点的有力工具。它们有以下一些作用:①辨别糖基化的类型和糖基化异质性的程度;②确定糖基化的位点;③明确糖链分支结构;④测定糖链分支的数量和长度;⑤鉴别所有与非还原结构无关的序列及它们的大小或异质性的差异;⑥证明N-乙酰乳糖胺糖链的存在;⑦测定重组糖蛋白糖结构的精确度;⑧明确结构的异常是否来自生物合成的缺陷。

四、RA患者IgG(0)增高的机制   

      如今人们普遍认为，RA患者的IgG(0)异常增高的原因与一个完整的糖基化体系在正常免疫机制中的作用有关，RA患者该体系的调控出现障碍。对于寡糖链的合成和组成特异的糖基转移酶在引发IgG(0)增高的方面起了关键的作用。目前认为RA患者血清中IgG(0)增加主要与半乳糖基转移酶(GalTase)的活性降低有关。在对糖基化调控机制的研究中，发现淋巴细胞的GalTase活性和正常人、RA患者以及非自身免疫性关节炎患者血清中的去半乳糖基的IgG(0)水平有关。RA患者淋巴细胞的GalTase活性降低，IgG(0)水平增高，而且其IgG(0)水平与GalTase活性呈线性负相关，而在正常对照组则为微弱的正相关。

      糖蛋白中的UDPβ1,4半乳糖基转移酶是一种细胞内的膜结合酶，主要位于高尔基体内，但也可位于细胞表面，或以一种可溶性的方式存在于乳汁、羊水、脑脊液、唾液、尿液和血清中。GalTase的主要作用是在IgG寡糖链延长过程中，催化半乳糖由UDP-半乳糖转移至N-乙酰氨基葡糖。基因编码的人类GalTase被认为位于9号染色体上，它对多种mRNA转录物具有特异性。Tomana等研究指出，产生抗体的B细胞内GalTase活性的改变可能导致 RA患者IgG糖链上半乳糖基的缺失。  

      是什么因素造成GalTase活性的下降呢?有研究者对多种自身免疫病的糖基化变更的机制进行了多方面深入的探讨，认为与以下几种机制有关:  

     (1)与半乳糖基转移酶抗体有关:至今还没有发现任何证据表明存在细胞内酶的抑制剂，或者是酶的基因结构的异常改变。目前已经找到与控制机制相关的一种抗体，即半乳糖基转移酶抗体。半乳糖基转移酶抗体存在于多种疾病中。IgG半乳糖基转移酶抗体在RA、克罗恩病、SLE和肺结核中明显增加，但 IgA半乳糖基转移酶抗体只在RA、Crohn病中升高;IgM半乳糖基转移酶抗体则在疾病中明显下降。研究发现，IgG半乳糖基转移酶抗体与RA中淋巴细胞GalTase活性正好相反，即IgG半乳糖基转移酶抗体升高，淋巴细胞GalTase活性下降;反之亦然。所以，有人认为IgM半乳糖基转移酶抗体也许是正常糖基化调控机制的一部分，而IgG半乳糖基转移酶抗体与RA有关，可能引起淋巴细胞GalTase活性的下降。  

     (2)半乳糖基转移酶活性受p58GTA激酶表达的影响:p58GTA是一种编码434个氨基酸的蛋白质。Bruce等进行了p58GTA在体内、外对哺乳动物GalTase活性表达的实验，发现在体内p58GTA的表达能够将GalTase活性提高大约3倍;同时实验结果显示，当GalTase失磷酸化或产生抑制p58GTA活性的特异性抗体时，GalTase活性将随之下降。所以，Bruce等认为 GalTase活性受到磷酸化的影响，而p58GTA可能在其中起到调节的作用。   

五、IgG (0)在RA发病中的作用   

      虽然在RA患者血清中所含的IgG (0)比例增加的现象已勿庸置疑，而且在RA的关节滑膜液中，含有大量的IgG(0)，在局部沉积的抗原-抗体复合物中也包含多量IgG(0)，但在机制复杂的自身免疫病中，IgG(0)在RA发病中的作用仍是有待深入探讨的问题。有的认为IgG的半乳糖基缺失具有重要的原发性病因，有的则认为这仅是有趣的附带现象。虽然已在经II型胶原致敏的小鼠用IgG(0)做尾静脉注射后，证明可引起小鼠的关节炎，说明IgG(0)是重要的致病因子，但至今还未得到它可引起人类RA的确切的证据。

      已有许多实验结果说明IgG(0)可能具有的病理作用，如:有证据表明脱半乳糖后的寡糖链末端G1cNAc基易于和甘露糖结合蛋白(MBP)结合，从而提出IgG(0)糖形和MBP多聚体的形成可使补体被激活，引起关节滑膜发生慢性炎症，继而使IgG(0)在感染的关节腔内定位沉积;在体外实验发现MBP和IgG外露的G1cNAc基或Man基的结合与抗体激活补体C5成分的性能相应，此结果支持前面的见解;其后，又有实验证明N-聚糖在IgG分子上的方位影响抗体和Clq的结合能力，即影响其对补体的激活能力。此外，还从Fc受体(FcR)的结合观察到，IgG1(0)和IgG3(0)与中性粒细胞上一种FcR的结合比半乳糖基化完全的IgG明显下降，由清除实验表明，这可能与体内对脱半乳糖基IgG的清除率降低有关，由此可能也使得IgG(0)在血清中浓度增加。   

      近年来，糖在免疫学中的作用受到高度重视，有关糖蛋白糖形的不同以及其在蛋白质分子中三维空间的排列的确立，使研究者对疾病和健康条件下的免疫过程有了更深入的认识，同时也提供了一种机制说明通过寡糖的细微结构鉴别非自我与自我的方式。以下通过经典与旁路的补体活化途径来说明IgG (0)糖形可能的作用点和作用机制。简言之，补体可以通过经典途径或旁路途径任一途径活化。经典途径由含IgG和IgM抗原-抗体复合物触发始动，而旁路途径是由病毒、霉菌和细菌等外来小体的表面所始动，两条途径被激活后均导致双分子复合物C3转化酶的产生。C3转化酶将C3分解为C3b和C3a, Cab再与颗粒或细胞共价结合，对其发挥调理作用，使其被具有C3b受体的巨嗜细胞清除。经典和旁路补体激活途径最终结果是在细胞、活细菌或其他病原体表面形成膜攻击复合物(MAC)，由此导致细胞溶解。此外，末端为GlcNAc的IgG(0)在RA患者的血清及关节滑液的含量也见增加。在体外聚合的IgG(0)可与MBP多价结合而激活经典补体途径。在体内，大约80%以上的IgG-RF复合物(它的抗原为其他的IgG分子)由IgG(0)组成，提示沉积的 IgG-RF可能也结合MBP，这提供了一条通路即通过抗原-抗体复合物或通过类风湿因子(RF)复合物可使经典途径过度活化而使炎症发展。宿主细胞通常是通过抑制因子DAF(蜕变加速因子)和CD59(分化抗原簇59)的作用来保护细胞。如CD59位于靠近细胞的表面，与攻膜复合体的C5-8组分结合，防止 C9聚合和完全组装形成MAC复合物;DAF使经典或旁路途径的C3/C5转化酶解离而抑制其组装，从而保护细胞免受补体介导的损伤。这种补体途径的抑制通常受到精细的调节。但补体途径在无病原体的条件下受到过度刺激，如在RA患者，可使抑制系统饱和，由此也导致过度的细胞溶解和炎症。