致病機轉（PATHOGENESIS）
天疱瘡中的致病性自體抗體（Pathogenic Autoantibodies in Pemphigus）
天疱瘡的標誌是發現針對角質形成細胞（keratinocytes）細胞表面的 IgG 自體抗體（見圖 29.1）。在病人血清中發現的天疱瘡自體抗體，在誘發角質形成細胞之間細胞黏附喪失以及後續水疱形成上，扮演主要的致病角色。母親罹患 pemphigus vulgaris 的新生兒，可能因通過胎盤的母體 IgG 而出現暫時性疾病。隨著母體抗體被代謝分解，疾病即消退。來自病人的 IgG 分液（fractions）在皮膚器官培養系統中，即使沒有補體或發炎細胞也能誘發水疱形成。此外，將病人的 IgG 被動轉移至新生小鼠，可使小鼠產生具典型組織學表現的水疱。甚至來自 pemphigus foliaceus 病人 IgG 的單價 Fab′ 片段也足以在新生小鼠造成水疱，顯示補體活化與表面交聯（cross-linking）在角質形成細胞分離中可能並非必要。
Desmogleins 作為天疱瘡抗原（Desmogleins as Pemphigus Antigens）
免疫電子顯微鏡將 pemphigus vulgaris 與 pemphigus foliaceus 的抗原定位於胞橋小體（desmosomes），此為複層鱗狀上皮中最顯著的細胞間黏附接合。以培養的角質形成細胞或表皮萃取物進行免疫沉澱或免疫墨點法所做的天疱瘡抗原免疫化學鑑定顯示，pemphigus vulgaris 與 foliaceus 的抗原分別為 130 kDa 與 160 kDa 的跨膜醣蛋白（表 29.2）。透過使用 anti-desmoglein 1（Dsg1）單株與多株抗體的比較性免疫化學研究，pemphigus foliaceus 血清所辨識的 160 kDa 蛋白隨後被證實與 Dsg1 相同。一個 85 kDa 的斑塊蛋白（plaque protein）plakoglobin 與 130 kDa 及 160 kDa 的天疱瘡抗原共同免疫沉澱，證明 plakoglobin 與 pemphigus vulgaris 及 foliaceus 抗原形成分子複合體。
編碼 Dsg1 與 pemphigus vulgaris 抗原之 cDNA 的分子選殖顯示，兩個分子都是 cadherin 超級基因家族的成員。因此，天疱瘡被發現是一種抗 cadherin 的自體免疫疾病。pemphigus vulgaris 抗原被命名為 desmoglein 3（Dsg3）。天疱瘡的基本病理生理如下：自體抗體抑制 desmogleins 的黏附功能，導致角質形成細胞細胞間黏附的喪失，進而造成水疱形成。
Cadherins 是一群鈣依賴性的細胞間黏附分子，在複雜組織完整性的形成與維持中扮演重要角色。依序列相似性，cadherins 有兩大亞群：典型 cadherins（例如 E-、P-、N-cadherins）與胞橋小體 cadherins（desmogleins 與 desmocollins）。cadherin 家族的所有成員在其細胞外 domains 中都含有保守的重複胺基酸序列（cadherin repeats）以及鈣結合模體（見圖 29.2）。當典型 cadherins 藉由基因轉染導入無黏附性的小鼠纖維母細胞 L cells 時，這些細胞獲得了由同親型（homophilic）交互作用
所媒介的強力細胞黏附活性。Cadherins 需要其高度保守的細胞質 domains，才能與斑塊蛋白 α-catenin、β-catenin 與 plakoglobin 結合，這些蛋白媒介並調控與細胞骨架網絡的結合（圖 29.3）。這些交互作用的結果，使 cadherins 產生強力的細胞黏附與細胞的形態變化。Cadherin 分子以雙體（dimers）作為其功能單位，一個細胞之 cadherin 的遠端細胞外 domain（EC1）結合到對側細胞第二個 cadherin 的相同區域。
上皮細胞的黏附接合通常區分為兩大類型：黏著接合（adherens junctions）與胞橋小體（見圖 29.3）。黏著接合錨定肌動蛋白微絲（actin microfilaments）束，其跨膜組成為典型 cadherins，細胞質組成為 α-catenin、β-catenin 與 plakoglobin。相對地，胞橋小體錨定如角蛋白（keratins）等中間絲，其跨膜組成為胞橋小體 cadherins，細胞質組成為 plakoglobin、plakophilin 與 desmoplakin。
一般而言，黏著接合媒介快速但較弱的細胞黏附，而胞橋小體則媒介緩慢但強力的細胞黏附。
Desmogleins 與典型 cadherins 一樣，在其細胞外 domain 有四個 cadherin repeats（見圖 29.2）。Desmogleins 有四種異構型（Dsg1–4）。Dsg1 與 Dsg3 的表現基本上侷限於複層鱗狀上皮，即天疱瘡形成水疱之處；而 Dsg2 則表現於所有具胞橋小體的組織，包括單層上皮與心肌。Dsg4 主要在毛囊中扮演重要的黏附角色，DSG4 的突變可導致毛髮發育異常（例如局限型體染色體隱性遺傳性毛髮稀少症，localized autosomal recessive hypotrichosis）。
Desmocollins 是胞橋小體內另一群跨膜醣蛋白，有三種異構型（Dsc1–3）。每一種異構型都有兩個產物，源自單一基因的替代性剪接 mRNA。胞橋小體總是以 desmoglein 與 desmocollin 成對存在，Dsg:Dsc 異二聚體代表胞橋小體的基本黏附單位，因而提供了理解胞橋小體組裝的結構框架。
Plakoglobin 與 plakophilin，連同 β-catenin，都是核內與接合處蛋白之 armadillo 家族的成員，它們不僅是單純的錨定分子，也是細胞黏附與增生的動態調控者。Desmoplakin 是一個啞鈴形分子，由三個 domains 組成：中央的 α 螺旋捲曲螺旋桿狀部（coiled-coil rod），兩側為球狀的羧基端與胺基端 domains，分別與中間絲及 armadillo 家族成員交互作用（見圖 29.3）。Desmoplakin 有兩個源自單一基因替代性剪接 mRNA 的產物：desmoplakin I（250 kDa）與 II（210 kDa）（見表 29.2）。Desmoplakin 為 plakin 家族的成員，在細胞骨架錨定於胞橋小體上的絲狀附著位點中扮演重要角色。
已累積令人信服的證據顯示，針對 Dsg1 與 Dsg3 的 IgG 自體抗體具致病性，並在誘發天疱瘡水疱形成中扮演主要角色。基本上，所有天疱瘡病人都具有針對 Dsg1 及／或 Dsg3 的 IgG 自體抗體，視天疱瘡的亞型而定。當以重組 desmoglein 蛋白進行免疫吸附，將 anti-desmoglein IgG 自體抗體自 pemphigus vulgaris、pemphigus foliaceus 或 paraneoplastic pemphigus 病人的血清中移除後，這些血清便不再具有誘發水疱形成的致病性。此外，藉由 desmoglein 重組蛋白自天疱瘡血清中親和純化出來的 anti-desmoglein IgG 自體抗體，注射至新生小鼠時可造成水疱。某些天疱瘡血清會與 Dsg4 反應，這是由於一部分 anti-Dsg1 IgG 的交叉反應性所致，不過 Dsg4/Dsg1 交叉反應性 IgG 並無可證實的致病作用。針對非 desmoglein 分子的 IgG 自體抗體，例如乙醯膽鹼受體（acetylcholine receptors）或 annexin 樣分子，也已被偵測到，但其在天疱瘡中的致病相關性仍有待確定。
Desmoglein 代償理論作為水疱位置的解釋（Desmoglein Compensation Theory as Explanation for Localization of Blisters）
pemphigus vulgaris 與 foliaceus 中水疱的部位，可用 desmoglein 代償理論合理地解釋：當 Dsg1 與 Dsg3 共同表現於同一細胞時，兩者可互相代償（圖 29.4）。pemphigus foliaceus 病人只有 anti-Dsg1 IgG 自體抗體，而黏膜主導型（mucosal-dominant type）pemphigus vulgaris 的個體則只有 anti-Dsg3 IgG 自體抗體。黏膜皮膚型（mucocutaneous type）pemphigus vulgaris 者則同時具有 anti-Dsg3 與 anti-Dsg1 IgG 自體抗體。值得注意的是，Dsg1 與 Dsg3 在上皮內的表現模式在皮膚與黏膜之間有所不同。在皮膚中，Dsg1 表現於整層表皮，但在表淺層更為強烈（見圖 29.1C），而 Dsg3 則表現於表皮的下部，主要在基底層與基底旁層（見圖 29.1A）。與皮膚相對，Dsg1 與 Dsg3 在黏膜的鱗狀層中皆全層表現，但 Dsg1 的表現量遠低於 Dsg3（見圖 29.4B）。
當血清只含有 anti-Dsg1 IgG（干擾 Dsg1 的功能）時，水疱只出現在皮膚的表淺表皮，因為那是唯一有 Dsg1 存在而無 Dsg3 共同表現的區域。裂隙發生於顆粒層（stratum granulosum, SG）的第二層（SG2）與第三層（SG3）之間，因為 IgG 無法越過 SG2 細胞之間存在的緊密連接（tight junctions）。在未受影響的深層表皮，Dsg3 的存在代償了 Dsg1 功能的喪失。雖然 anti-Dsg1 IgG 會結合至黏膜，但因 Dsg3 的共同表現，並不形成水疱。
因此，只含 anti-Dsg1 IgG 的血清在皮膚造成表淺水疱而無黏膜侵犯，正如 pemphigus foliaceus 病人所見（見圖 29.4）。
當血清只含 anti-Dsg3 IgG 時，其在產生皮膚水疱上效率不佳，因為共同表現的 Dsg1 代償了 Dsg3 受損的功能，導致沒有或只有有限的皮膚病灶。然而在黏膜中，由於 Dsg1 表現量低，無法代償受損的 Dsg3 功能。因此，只含 anti-Dsg3 IgG 的血清造成口腔糜爛而無明顯皮膚侵犯，正如黏膜主導型 pemphigus vulgaris 病人所見（見圖 29.4）。
當血清同時含有 anti-Dsg1 與 anti-Dsg3 IgG 時，它們同時干擾 Dsg1 與 Dsg3 的功能，導致皮膚以及黏膜的廣泛水疱與糜爛，正如黏膜皮膚型 pemphigus vulgaris 病人所見。至於為何裂隙恰好出現於基底層之上、而非整層上皮崩解，可能的解釋包括：(1) 基底層與基底旁層的細胞間黏附可能較上皮其他部位為弱；以及 (2) 自基底真皮側穿透而來的自體抗體，可能較容易到達上皮的下部。
在懷孕的天疱瘡婦女中，自體抗體會通過胎盤並結合到胎兒表皮。然而，若母親罹患 pemphigus vulgaris，新生兒會發生水疱；若母親罹患 pemphigus foliaceus，則極少發生。此令人困惑的觀察同樣可用 desmoglein 代償理論解釋。Dsg3 在新生兒表皮內的分布與成人表皮不同；它出現在整層表皮角質形成細胞的表面，這與其在黏膜中的分布相似（別忘了，新生兒皮膚是浸泡
在羊水中的）。因此，只含 anti-Dsg1 IgG 的 pemphigus foliaceus 血清無法有效在新生兒皮膚誘發水疱。
作為此代償理論的延伸，由金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）所產生、導致大疱性膿痂疹（bullous impetigo）以及葡萄球菌燙傷樣皮膚症候群（staphylococcal scalded skin syndrome）的剝脫性毒素（exfoliative toxins），會特異性地切割 Dsg1。此毒素使 Dsg1 失活，於表皮誘發表淺水疱，在臨床與組織學上與 pemphigus foliaceus 所見者相似。
在天疱瘡中，細胞間黏附的破壞目前被認為是由抗體直接抑制的作用，加上抗體結合所誘發的後續訊息傳遞，兩者合併媒介而成。直接抑制乃透過立體位阻（steric hindrance）媒介，亦即自體抗體結合至 desmogleins，在空間上干擾細胞之間 desmogleins 的黏附交互作用。此一提出的致病機轉受到以下觀察支持：(1) 在 pemphigus vulgaris 與 foliaceus 中，主要抗原表位（dominant epitopes）位於 desmogleins 功能上重要的 N 端區域；以及 (2) 具致病性的 anti-Dsg3 小鼠或人類單株抗體（而非不具致病性的單株抗體）辨識 Dsg3 的 N 端黏附表面（見圖 29.3B）。Dsg3 基因剔除小鼠（其 Dsg3 基因被基因性刪除）的表現型，與人類 pemphigus vulgaris 病人極為相似。抗體結合所誘發之訊息傳遞的角色，則受到以下體外觀察的支持：來自 pemphigus vulgaris 血清的 IgG（加入培養角質形成細胞的培養基中）會造成細胞內鈣離子及／或 inositol 1,4,5-triphosphate 的短暫上升、protein kinase C 的活化，或 Dsg3 的磷酸化。此外，隨著胞橋小體的解離，Dsg3 會伴隨角蛋白回縮而自細胞表面被內化或胞吞。
paraneoplastic pemphigus 的體液性與細胞性自體免疫（Humoral and Cellular Autoimmunity in Paraneoplastic Pemphigus）
paraneoplastic pemphigus 的病人會產生針對多種抗原的特徵性 IgG 自體抗體，包括 Dsg3 及／或 Dsg1、plakin 家族的多個成員（plectin、epiplakin、desmoplakins I 與 II、bullous pemphigoid antigen 1、envoplakin 與 periplakin）、蛋白酶抑制劑 alpha-2-macroglobulin-like-1，以及 transglutaminase 138a（見表 29.2）。anti-desmoglein 抗體在誘發角質形成細胞黏附喪失並啟動水疱形成上扮演角色，而 anti-plakin 自體抗體的病理生理相關性則不明，因為 plakin 分子位於細胞內，IgG 無法穿透細胞膜。除了體液性自體免疫之外，細胞媒介的細胞毒性也參與 paraneoplastic pemphigus 的致病；與典型型式的天疱瘡相比，此病可見更嚴重且難治的口腔糜爛與口腔炎，以及更多形性的皮膚疹。在小鼠中已證實，Dsg3 特異性 T 細胞不僅協助 B 細胞產生 anti-Dsg3 IgG（造成棘層鬆解），也直接浸潤進入表皮並誘發介面性皮膚炎（interface dermatitis）。釐清自體免疫 T 細胞的確切角色，應能為 paraneoplastic pemphigus 的病理生理提供寶貴的洞見。
天疱瘡中致病性自體抗體產生的免疫學機轉（Immunologic Mechanism of Pathogenic Autoantibody Production in Pemphigus）
相對於 1980 年代後期以來在理解天疱瘡水疱形成之病理生理機轉上的顯著進展，天疱瘡病人為何開始產生致病性自體抗體，至今仍不清楚。
天疱瘡自體抗體由 IgG isotypes 組成，可能是在 isotype 轉換之後產生，且對抗原具有高親和力，這可能是抗體親和力成熟（affinity maturation）的結果。此外，天疱瘡血清可辨識 desmogleins 上數個不同的抗原表位，且自體抗體的存在與特定的 HLA class II 對偶基因有關，在白種人包括 DRB10402、DRB11401 與 DQB10302，在日本人則為 DRB114 與 DQB10503。所有這些特徵都提示天疱瘡的自體抗體產生是 T 細胞依賴性的。最近的研究顯示，對 Dsg3 具反應性的 T 細胞存在於 pemphigus vulgaris 病人以及健康個體的周邊血中。某些來自 Dsg3、預測可嵌入 DRB10402 凹槽的胜肽，能夠刺激天疱瘡病人的 T 細胞。
另一項可供研究 T 細胞與 B 細胞的進展，是 pemphigus vulgaris 活動性疾病小鼠模型的發展。此模型不僅對於解析抗體產生所涉及的細胞與分子機轉極具價值，對於開發新穎的治療策略亦然。
圖 29-1：以正常人類表皮為受質，對天疱瘡血清進行間接免疫螢光染色
Fig. 29.1 Indirect immunofluorescence of pemphigus sera with normal human epidermis as a substrate. The hallmark of pemphigus is the finding of IgG autoantibodies directed against the cell surface of keratinocytes. A Pemphigus vulgaris sera containing anti-desmoglein 3 (anti- Dsg3) IgG alone stain predominantly the cell surfaces in the lower epidermis. B Pemphigus vulgaris sera containing both anti-Dsg3 IgG and anti-Dsg1 IgG stain the cell surfaces throughout the epidermis. C Pemphigus foliaceus sera, which contain only anti-Dsg1 IgG, stain the cell surfaces throughout the epidermis, but more intensely in the superficial layers.
（圖 29.1 說明：天疱瘡的標誌是發現針對角質形成細胞細胞表面的 IgG 自體抗體。A 僅含 anti-Dsg3 IgG 的 pemphigus vulgaris 血清，主要染色表皮下部的細胞表面。B 同時含 anti-Dsg3 IgG 與 anti-Dsg1 IgG 的 pemphigus vulgaris 血清，染色整層表皮的細胞表面。C 僅含 anti-Dsg1 IgG 的 pemphigus foliaceus 血清，染色整層表皮的細胞表面，但在表淺層更為強烈。）
圖 29-2：天疱瘡抗原的分子結構
Fig. 29.2 Molecular structure of the pemphigus antigens. The extracellular (EC) region has four cadherin repeats, which have calcium-binding motifs. The intracellular cadherin-specific (ICS) domain is well conserved among cadherins and it is responsible for interactions with β-catenin or plakoglobin (see Fig. 29.3). Desmogleins have their own unique sequences (repeating unit domain [RUD]) of repeats of 29 ± 1 residues (arrowheads). Each desmocollin isotype has two products (a and b) derived from alternatively spliced transcripts of a single gene.
（圖 29.2 說明：細胞外（EC）區域有四個 cadherin repeats，具有鈣結合模體。細胞內 cadherin 特異性（ICS）domain 在 cadherins 之間高度保守，負責與 β-catenin 或 plakoglobin 交互作用（見圖 29.3）。Desmogleins 具有其獨特序列（repeating unit domain [RUD]），為 29 ± 1 個殘基的重複序列（箭頭）。每一種 desmocollin isotype 都有兩個產物（a 與 b），源自單一基因的替代性剪接轉錄本。）
圖 29-3：黏著接合與胞橋小體
Fig. 29.3 The adherens junction and desmosome.A The adherens junction complex contains classic cadherins as transmembrane constituents and α-catenins, β-catenins, and plakoglobin as cytoplasmic constituents. A classic cadherin is directly coupled through its cytoplasmic tail to β-catenin or plakoglobin, which in turn is linked to α-catenin, which binds to actin. B The desmosome complex includes desmogleins and desmocollins as transmembrane constituents, and plakoglobin, plakophilin, and desmoplakin as cytoplasmic constituents. Desmogleins and desmocollins form heterodimers as a functional adhesive unit and associate with plakoglobin, which in turn binds to desmoplakin which links keratin to the membrane. C, carboxy terminus; N, amino terminus.
（圖 29.3 說明：A 黏著接合複合體含有典型 cadherins 作為跨膜組成，以及 α-catenins、β-catenins 與 plakoglobin 作為細胞質組成。典型 cadherin 透過其細胞質尾端直接與 β-catenin 或 plakoglobin 偶聯，後者再連結至 α-catenin，而 α-catenin 結合肌動蛋白。B 胞橋小體複合體包含 desmogleins 與 desmocollins 作為跨膜組成，以及 plakoglobin、plakophilin 與 desmoplakin 作為細胞質組成。Desmogleins 與 desmocollins 形成異二聚體作為功能性黏附單位，並與 plakoglobin 結合，後者再結合 desmoplakin，而 desmoplakin 將角蛋白連結至細胞膜。C，羧基端；N，胺基端。）
圖 29-4：以 desmoglein 代償理論合理解釋典型天疱瘡水疱形成的部位
Fig. 29.4 Logical explanation for the localization of blister formation in classic pemphigus by desmoglein compensation theory. The colored triangles represent the distribution of desmoglein 1 (Dsg1, green) and desmoglein 3 (Dsg3, pink) in the skin (A) and mucous membranes (B). Pemphigus foliaceus sera contain only anti-Dsg1 IgG, which causes superficial blisters in the skin because Dsg3 functionally compensates for the impaired Dsg1 in the lower part of the epidermis (A1), whereas those antibodies do not cause blisters in the mucous membranes because cell–cell adhesion is mainly mediated by Dsg3 (B1). Sera containing only anti-Dsg3 IgG cause no or only limited blisters in the skin because Dsg1 compensates for the loss of Dsg3- mediated adhesion (A2); however, these sera induce separation in the mucous membranes, where the low expression of Dsg1 will not compensate for the loss of Dsg3-mediated adhesion (B2). When sera contain both anti- Dsg1 and anti-Dsg3 IgG, the function of both Dsgs is compromised and blisters occur in both the skin and mucous membranes (A3, B3). In neonatal skin, the situation is similar to that shown here for mucous membranes.
（圖 29.4 說明：彩色三角形代表 Dsg1（綠色）與 Dsg3（粉紅色）在皮膚（A）與黏膜（B）中的分布。pemphigus foliaceus 血清只含 anti-Dsg1 IgG，在皮膚造成表淺水疱，因為在表皮下部 Dsg3 可功能性代償受損的 Dsg1（A1）；而這些抗體在黏膜不造成水疱，因為細胞間黏附主要由 Dsg3 媒介（B1）。只含 anti-Dsg3 IgG 的血清在皮膚不造成或僅造成有限的水疱，因為 Dsg1 代償了 Dsg3 媒介之黏附的喪失（A2）；然而這些血清在黏膜誘發分離，因為該處 Dsg1 表現量低，無法代償 Dsg3 媒介之黏附的喪失（B2）。當血清同時含 anti-Dsg1 與 anti-Dsg3 IgG 時，兩種 Dsgs 的功能都受損，皮膚與黏膜皆出現水疱（A3、B3）。在新生兒皮膚，其情況與此處所示的黏膜相似。）
表 29-2：天疱瘡的標的抗原
Table 29.2 Target antigens in pemphigus. A minority of patients with classic pemphigus vulgaris and pemphigus foliaceus also have IgA autoantibodies and are classified as pemphigus vulgaris and pemphigus foliaceus. A2ML1, alpha-2-macroglobulin-like-1 protease inhibitor; BPAG1, bullous pemphigoid antigen 1.
（表 29.2 說明：少數典型 pemphigus vulgaris 與 pemphigus foliaceus 的病人也具有 IgA 自體抗體，並被歸類為 pemphigus vulgaris 與 pemphigus foliaceus。A2ML1，alpha-2-macroglobulin-like-1 protease inhibitor；BPAG1，bullous pemphigoid antigen 1。）