VGLUT2抗体 | 神经免疫疾病新型生物标志物

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VGLUT2抗体 | 神经免疫疾病新型生物标志物

VGLUT2抗体 | 神经免疫疾病新型生物标志物

摘 要 自身抗体是诊断自身免疫性疾病的重要生物标志物,有助于确定治疗策略并理解疾病病理机制。尽管已发现的神经自身抗体数量不断增加,但仍有部分神经免疫疾病患者体内存在尚未明确的自身抗体。在 2016年12月至2024年6月期间,我们收集了314例患者的血清样本,这些样本在基于 动物脑 组织间接免疫荧光法 ( IIFA) 中均呈现独特 IgG模式。通过免疫沉淀和质谱分析,我们鉴定出VGLUT2为该抗体…




摘 要

自身抗体是诊断自身免疫性疾病的重要生物标志物,有助于确定治疗策略并理解疾病病理机制。尽管已发现的神经自身抗体数量不断增加,但仍有部分神经免疫疾病患者体内存在尚未明确的自身抗体。在2016年12月至2024年6月期间,我们收集了314例患者的血清样本,这些样本在基于动物脑组织间接免疫荧光法(IIFA)中均呈现独特IgG模式。通过免疫沉淀和质谱分析,我们鉴定出VGLUT2为该抗体靶点,并利用基于HEK293细胞的间接免疫荧光法(IIFA)及商业抗体共定位研究,在其中的285例血清中确认了该靶点。在285例患者中,87例(平均年龄58岁,年龄范围1-92岁)有明确的初步诊断,其中脑炎25例、痴呆/认知障碍17例、多发性神经病16例。我们回顾性收集了18例患者的详细临床资料,这些患者(平均年龄56岁,年龄范围2-78岁)主要症状包括认知功能改变(10/18,含记忆障碍、失语及定向障碍)、感觉运动障碍(9/18)和步态异常(9/18),同时伴有视觉障碍(8/18),10/18例患者存在多发性神经病。大多数抗VGLUT2抗体阳性患者合并2型糖尿病或其他慢性多系统疾病。在12例接受免疫治疗的患者中,8例获得了有益效果,尽管多数病例仅取得轻微改善。抗VGLUT2抗体相关神经系统疾病可能代表了一类新型自身免疫性疾病,这类疾病可能从免疫治疗中获益,且主要表现为脑炎、认知功能障碍和神经病变。


自身免疫性神经系统综合征可同时累及中枢和周围神经系统。研究认为,细胞介导和自身抗体介导的免疫反应均参与了这两种病变的发病机制。在中枢神经系统自身免疫性疾病,已发现的自身抗原数量不断增加,这些抗原可定位于细胞内或细胞表面。根据相关自身抗体定位、受累脑或脊髓区域以及是否合并肿瘤,已明确了多种综合征,包括边缘性脑炎、小脑炎、菱脑炎、脊髓炎或脱髓鞘疾病等。与这些自身抗体的结合位置一致,受影响患者可能出现多种症状,包括认知障碍、精神症状、癫痫发作、视觉障碍、言语或运动功能异常等。免疫介导的神经病变(如GBS、CIDP等)由周围神经损伤引起,其特征为进行性肌无力和/或感觉功能障碍。目前仅有少数疾病特异性自身抗体得到充分表征,例如抗神经节苷脂抗体、抗CNTN /CASPR1抗体、抗NF155抗体、抗NF186抗体或抗MAG抗体,在这些疾病中,靶抗原主要表达于郎飞结或髓鞘。


既往研究报道,同时累及中枢和周围神经系统的自身免疫性疾病会导致重叠的临床症状。例如,在Miller Fisher综合征、Bickerstaff脑干脑炎、中枢和周围联合脱髓鞘疾病或抗Hu抗体综合征中均可见此现象。当靶抗原同时表达于中枢和周围神经细胞,且自身抗体或T细胞可突破血脑屏障、血神经屏障或髓鞘等天然屏障接触到靶抗原时,就可能引发这些疾病。抗Hu抗体、抗CASPR2抗体、抗CV2/CRMP5抗体、抗Amphiphysin抗体或抗NF155抗体是少数与周围及中枢神经系统疾病相关的自身抗体实例。本文报道了VGLUT2作为新型自身抗体靶点的鉴定结果,该抗体存在于具有潜在或确诊自身免疫病因的神经系统疾病患者中,这类疾病可累及中枢和/或周围神经系统。



研究设计

德国临床免疫学实验室在2016年12月至2024年6月期间,收集了所有基于动物脑组织间接免疫荧光法(IIFA)中呈现独特染色模式,且不与30种已知神经元抗原发生反应的血清。这些血清来自314名患者,均已匿名处理用于抗原鉴定。

研究人员选取了一份基于动物脑组织间接免疫荧光法(IIFA)检测反应极强的血清(患者1号血清,IS1,滴度为1:3200),通过免疫沉淀和质谱分析进行抗原鉴定。随后,采用基于HEK293细胞的间接免疫荧光法(IIFA)对所有314名患者的血清进行检测,结果在285名患者血清中检测到抗VGLUT2抗体。在285例抗VGLUT2-IgG阳性患者中,87例可获得主要诊断信息。参与研究的各中心通过回顾性分析,收集到18名患者(患者P1-P18,平均年龄56岁,年龄范围2-78岁,女性占61%)的详细临床数据。18名特征明确的患者数量相对较少,原因之一是许多患者的抗VGLUT2抗体为回顾性检测,在研究人员收集详细临床数据并获取患者书面知情同意前,这些患者已出院;另一个原因是部分样本由其他诊断实验室转送该参考实验室,而这些实验室通常无法获取详细的临床信息。作为对照组,研究人员对100名疑似健康献血者和100名慢性关节炎患者(平均年龄60岁,年龄范围26-89岁,女性占61%)的匿名血清进行了基于动物脑组织间接免疫荧光法(IIFA)和基于HEK293细胞的间接免疫荧光法(IIFA)检测。


结果

2016年12月至2024年6月期间,我们收集了314例患者的血清样本,这些样本由参考实验室接收用于自身抗体检测。结果显示大鼠和猴小脑组织IIFA呈现独特模式:颗粒层出现斑点状染色,分子层可见间断条纹结构(IgG滴度1:100–1:3200)(图1A、B、E);海马组织切片中颗粒层附近可见微弱的细颗粒荧光(图1C、F)。此外,邻近丘脑区域观察到斑点状反应性(图1D)。小鼠全脑组织切片IIFA显示细颗粒状荧光,其他区域包括中脑、延髓、脑桥、下丘脑、纹状体及大脑皮层均存在该反应(图1G)。

图1 VGLUT2-IgG阳性患者血清在不同动物脑组织中的免疫荧光反应大鼠小脑(A)、灵长类动物小脑(B)、大鼠海马体(C)、大鼠丘脑(D)、小鼠小脑(E)、小鼠海马体(F)及小鼠全脑(G)的冰冻切片,均先与1号患者血清(IS1)孵育,再与Alexa488 标记的羊抗人IgG孵育。细胞核经TO-PRO-3碘化物或DAPI孵育进行复染。比例尺:A-D为100 µm ,E为100 µm ,F为50 µm ,G为500 µm 。为鉴定靶抗原,采用大鼠小脑组织进行免疫沉淀实验,随后使用患者1血清(IS1)和对照血清(CS)进行ESI质谱分析。在IS1洗脱液中鉴定出VGLUT2,但在对照血清中未检出(图2A)。共定位实验证实了抗原鉴定的准确性,抗VGLUT2抗体在小脑组织切片上呈现出与患者1血清(IS1)完全一致的染色模式(图 2B)。此外,将IS1 与表达VGLUT2 的HEK293细胞提取物预孵育后,其在组织上的反应可被完全阻断(图 2C)。基于表达VGLUT2 的HEK293细胞的间接免疫荧光法(IIFA),该患者1血清与VGLUT2转染细胞发生特异性反应(IgG滴度为1:3200),而与空转染HEK293细胞无反应(图 2D)。

图2 VGLUT2作为靶抗原的鉴定与验证

A:左图:小脑裂解物与患者1血清(IS1,稀释比例 1:200)孵育后的免疫印迹结果。右图:患者1血清(IS1)或健康对照血清(CS)与大鼠小脑匀浆进行免疫沉淀(IP)后,SDS-PAGE结果。由于IS1血清在小脑裂解物免疫印迹中显示出一条约120 kDa的条带,因此选取该分子量大小的条带(条带1和条带 2)进行LC/MS质谱分析,尽管SDS-PAGE未显示该分子量对应的可见条带。质谱分析结果显示,条带1中鉴定出VGLUT2,而条带2 中未鉴定出该蛋白。

B:在小脑组织上,使用抗人IgG-Alexa488(绿色荧光)和抗小鼠IgG-Cy3(红色荧光)作为二抗,进行IS1血清和抗VGLUT2抗体的共定位染色,观察到小脑颗粒层的斑片状染色以及分子层的点状和条纹状结构存在共定位。

C:中和反应:第一步将IS1血清与空转染HEK293细胞、表达VGLUT2的HEK293细胞提取物预孵育,第二步与Alexa488标记的羊抗人IgG孵育。表达VGLUT2的HEK293细胞提取物可完全阻断IS1血清的免疫反应。

D:将丙酮固定的表达VGLUT2的HEK293细胞或空转染HEK293细胞,与患者1血清(IS1)或健康对照血清(CS)孵育后,再与Alexa488标记的羊抗人IgG孵育。细胞核经TO-PRO-3碘化物孵育进行复染(B-D图)。比例尺(B-D图):100µm,B图插图:20µm。


抗VGLUT2抗体阳性患者主要表现为认知障碍、步态异常和/或感觉运动性多发性神经病

在285例抗VGLUT2抗体阳性患者中,87例(31%)有初步疑似诊断结果,其中最常见的诊断为脑炎(29%)、痴呆或认知障碍(20%)及多发性神经病(18%),其次为癫痫(10%)、小脑综合征或运动障碍(7%)以及多发性硬化(5%)。

研究人员对285例患者中的18例进行了回顾性分析,收集到其详细的临床数据(平均年龄56岁,年龄范围2-78岁,女性占61%)。基于HEK293细胞的间接免疫荧光法(IIFA)检测,抗VGLUT2抗体血清滴度为1:320-1:3200,所有受测血清的IgG亚类均为IgG1。多数患者表现为认知功能障碍(10/18),包括记忆障碍、失语症、言语流畅性受损、精神运动发育迟缓以及定向障碍;其次是步态不稳或共济失调性步态(9/18),并伴有视觉功能障碍(8/18),具体表现为视力丧失、复视以及动眼功能障碍(如扫视追踪或眼球震颤)。其他症状包括头痛(6/18)、癫痫发作/晕厥(2/18)、精神症状(9/18,其中抑郁症状7/18、谵妄4/18、幻觉2/18)、感觉异常/疼痛(5/18)、轻瘫(6/18)、感觉过敏(4/18)、震颤(3/18)、构音障碍(2/18)及眩晕(4/18)。

这18例患者的临床诊断具有异质性,涵盖阿尔茨海默病、原发性进行性失语症等神经退行性疾病,边缘性脑炎、非典型Miller Fisher综合征、小脑综合征、脊髓炎或脑血管炎等原发性炎症性疾病。18例患者中,10例(10/18)合并或既往患有感觉运动性多发性神经病。6例(6/18)完成了感觉及运动神经传导检查,结果显示4例存在轴索损伤,4例存在脱髓鞘特征。此外,5例接受肌电图检查的患者中,4例出现慢性神经源性改变。7例患者记录到下肢腱反射部分或完全消失。4 例患者的感觉运动性多发性神经病合并视神经损伤。

由于电生理数据提示抗VGLUT2阳性患者可能存在外周神经系统组织受累(已知VGLUT2在背根神经节中表达),我们分析了患者血清是否与这些结构结合。我们观察到,患者血清孵育后,背根神经节神经元胞体出现胞质染色,该结果经商业抗VGLUT2抗体验证(图3)。对照血清对背根神经节神经元无反应。

图3 患者血清与背根神经节VGLUT2的结合采用福尔马林固定后的背根神经节样本,分别使用患者血清(PS1、PS14)和对照血清(CS)及抗人IgG-Alexa488进行间接免疫荧光检测。切片随后用商业化抗VGLUT2抗体和抗兔IgG-Alexa594二抗染色。在背根神经节神经元胞质中,观察到PS1和PS14与抗VGLUT2抗体的共定位。比例尺100 µm。

脑脊液分析

对18例患者中的13例脑脊液采用细胞免疫荧光法检测抗VGLUT2抗体,结果显示有10例呈阳性反应(滴度为 1:1~1:320)。其中9例患者均合并一种或多种中枢神经系统相关症状:视觉功能障碍(n=7)、认知障碍(n=6)、头痛(n=5)、抑郁(n=3)、眩晕(n=3)或癫痫发作(n=1)。18份脑脊液样本中,9份检测出寡克隆带(4型n=6;5型n=2;3型n=1)。根据Reiber坐标分析图判定,6例存在血脑屏障功能障碍。3例的脑脊液白细胞计数升高。仅1例患者(P17)检测到鞘内IgG合成,提示抗VGLUT2抗体主要通过被动扩散或血脑屏障功能障碍进入脑脊液。


讨论

我们描述了VGLUT2作为285例患者血清中新型自身抗体靶点的鉴定结果,这些患者在基于动物脑组织间接免疫荧光法中呈现非常独特的染色模式。18例患者(年龄2-78岁,61%为女性,细胞间接免疫荧光法滴度1:320-1:3200)详细临床资料显示,抗VGLUT2抗体相关神经系统疾病同时累及中枢与周围神经系统,三大主要诊断类型为脑炎、痴呆或认知障碍、多发性神经病变。18例首患者的主要症状包括认知改变(如记忆障碍、失语和定向障碍)以及步态异常,以及包含神经病理性疼痛在内的感觉运动症状,部分病例合并视觉功能障碍。多数抗VGLUT2抗体阳性患者病程呈慢性进展,既往存在神经系统功能损害,且症状持续加重。此外,18例患者中绝大多数合并非神经系统共病,常涉及心血管系统及炎症相关疾病(如2型糖尿病或血管炎)。

抗VGLUT2抗体阳性患者同时出现中枢和周围神经系统症状,这与VGLUT2(别名 DPNI、SLC17A6)的表达分布吻合。该蛋白表达于全脑、脊髓谷氨酸能兴奋性神经元囊泡膜,也存在于视网膜水平细胞和神经节细胞、三叉神经节和背根神经节。在中枢神经系统中,VGLUT2负责将谷氨酸转运至突触囊泡,可能参与调节谷氨酸能突触传递。在背根神经节神经元中,VGLUT2可能参与伤害性信号(如痛觉、温度觉)从外周向脊髓的传导。由于本研究首次探讨抗VGLUT2抗体,未直接研究其致病机制。


参考文献

Corty M, Arlt FA, Borowski K, et al. Anti-VGLUT2 autoantibodies in neurological diseases. Brain Behav Immun. 2025 Oct;129:470-484.







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