Stat3 基因和SirT1 基因參與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

鄧展?jié)?，趙云龍綜述，陳 爍，趙建寧審校

0 引 言

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthristis，RA)，以滑膜增生和外周關(guān)節(jié)對(duì)稱性、侵蝕性關(guān)節(jié)炎為主要特征，是慢性炎癥性疾病，屬于系統(tǒng)性自身免疫性疾病［1］。關(guān)節(jié)的紅腫熱痛以及功能障礙是RA 主要的早期表現(xiàn)，關(guān)節(jié)軟骨以及周邊骨質(zhì)的破壞是最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)的畸形甚至患者殘疾的主要原因［2］。RA 不僅患病率高，而且致殘率亦高，是造成人群勞動(dòng)力喪失的主要疾病之一［3］。RA 病程中滑膜血管翳的侵襲直接導(dǎo)致軟骨結(jié)構(gòu)的破壞，血管翳由新生微血管、增生肥大的滑膜細(xì)胞、炎細(xì)胞及機(jī)化的纖維素構(gòu)成，分泌多種蛋白酶降解周圍的骨質(zhì)與軟骨［4］。有研究表明，成纖維樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS)參與軟骨破壞的同時(shí)，分泌多種細(xì)胞因子，趨化因子以及血管生成因子，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制中起重要作用［4-6］。

1 Stat3 基因與RA

信號(hào)轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，Stats)是一類調(diào)節(jié)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，并參與細(xì)胞增殖、分化、炎癥和免疫反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子。細(xì)胞因子與細(xì)胞表面受體相結(jié)合，通過激活Janus 激酶(Janus kinase，JAK)家族，促進(jìn)胞質(zhì)中Stats 聚集并磷酸化從而被激活。Stats 也可通過酪氨酸磷酸化途徑激活并引起其二聚化及轉(zhuǎn)位入核，從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄［7］。目前已發(fā)現(xiàn)Stats 家族成員主要包括Stat1、Stat2、Stat3、Stat4、Stat5α、Stat5β和Stat6。其中，Stat3 在許多研究中提示在RA 的發(fā)病過程中起重要作用，并具有調(diào)控FLS 的增殖、活化、凋亡、釋放炎癥因子的作用。成骨細(xì)胞特異性Stat3 基因敲除小鼠表現(xiàn)為骨量下降，提示Stat3 在骨形成過程中發(fā)揮重要作用［8］。2002 年，Anja Krause 等［4］通過在RA 患者的FLS 中定點(diǎn)突變Stat3 分析FLS 的生長(zhǎng)以及存活的情況，發(fā)現(xiàn)Stat3突變的FLS 在體外培養(yǎng)中超過90%發(fā)生了凋亡，并將表皮生長(zhǎng)因子從一種FLS 的生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)化為殺傷因子，提示Stat3 基因?qū)τ赗A 患者FLS 的存活及生長(zhǎng)至關(guān)重要。王亞媛等［9］通過RNA 干擾沉默F(xiàn)LS中Stat3 基因，發(fā)現(xiàn)能有效抑制FLS 的增殖。由于許多炎癥因子，包括白細(xì)胞介素-1β(interleukine-1β，IL-1β)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、IL-6 等在RA 患者中高表達(dá)。Tomoaki 等［10］研究了炎癥因子與Stat3 之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)IL-6 家族炎癥因子能激活Stat3，活化的Stat3 繼而可以進(jìn)一步促進(jìn)IL-6 家族炎癥因子的釋放，同時(shí)誘導(dǎo)核因子κB受體活化因子配基(receptor activator of nuclear factor kappa B ligand，RANKL)的表達(dá)，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)的破壞。這些研究都提示炎癥因子是RA 炎癥反應(yīng)的誘因，但Stat3 信號(hào)通路對(duì)于RA 炎癥反應(yīng)的擴(kuò)散、維持以及關(guān)節(jié)破壞具有重要作用。

2 SirT1 基因與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1，SirT1)是哺乳動(dòng)物沉默信息調(diào)節(jié)因子2(SirT2)同源蛋白(Sir1 ～7)中與酵母菌SirT2 同源性最高的，也是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的Sirtuin 蛋白家族成員［11］。研究表明，SirT2 相關(guān)酶類是基因高度保守的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依賴的第Ⅲ類組蛋白去乙?；福ㄟ^對(duì)p53、FOXO、NF-κB 等轉(zhuǎn)錄因子去乙?；揎棧{(diào)控細(xì)胞增殖、分化、新陳代謝等，對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞代謝及腫瘤發(fā)病等過程發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用［12-13］。而在近年的研究中發(fā)現(xiàn)SirT1 具有與SirT2 類似的功能，并在骨關(guān)節(jié)病的發(fā)病、防治中發(fā)揮重要作用［14］。SirT1 雜合缺失的雌性小鼠(SirT1+/-)表現(xiàn)出明顯的骨密度下降，提示SirT1 具有調(diào)控骨密度的作用［15］。破骨細(xì)胞特異性SirT1 基因敲除小鼠(SirT1Oc-/-)通過激活NF-κB 促進(jìn)破骨細(xì)胞分化成熟，表現(xiàn)為骨量下降。而成骨細(xì)胞特異性SirT1 基因敲除小鼠(SirT1Ob-/-)則表現(xiàn)為成骨細(xì)胞分化減少，骨量下降，但通過抑制NF-κB 則能逆轉(zhuǎn)這些表現(xiàn)，提示SirT1 基因能通過抑制NF-κB維持正常骨骼的形成［16］。2011 年，Niederer 等［17］探討了SirT1 基因在RA 發(fā)病機(jī)制中的作用，發(fā)現(xiàn)SirT1 在RA 患者滑膜組織中和FLS 中均高表達(dá)，通過沉默F(xiàn)LS 中的SirT1 基因，能減輕FLS 誘發(fā)的炎癥反應(yīng)以及增加FLS 的凋亡;另一方面，通過對(duì)FLS中SirT1 的過表達(dá)則能促進(jìn)炎癥因子的釋放以及抑制FLS 的凋亡。

3 SirT1 與Stat3 基因間的關(guān)系

SirT1 與Stat3 基因作為調(diào)節(jié)因子在全身各組織中都發(fā)揮著重要的作用，在2009 年，Nie 等［18］發(fā)現(xiàn)SirT1 基因通過介導(dǎo)Stat3 關(guān)鍵的賴氨酸位點(diǎn)乙?；?，可以調(diào)節(jié)Stat3 在肝細(xì)胞中的功能與磷酸化，導(dǎo)致Stat3 抑制糖異生的作用能被SirT1 所下調(diào)。這一研究提示SirT1-Stat3 信號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)制可能存在于涉及SirT1 或Stat3 的細(xì)胞機(jī)制中。SirT1 與Stat3 基因在成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、RA 的FLS 中都起著重要作用。而目前尚未有明確報(bào)道SirT1 與Stat3 基因在RA 發(fā)病過程中的關(guān)系，只能預(yù)測(cè)這2 種基因在RA的發(fā)病過程中可能存在相互調(diào)節(jié)的關(guān)系。

4 針對(duì)SirT1 和Stat3 基因的RA 靶向治療

RA 的治療是一個(gè)活躍的、競(jìng)爭(zhēng)激烈的領(lǐng)域，該領(lǐng)域重要的里程碑包括1980 年以來甲氨蝶呤的廣泛應(yīng)用，以及2000 年首個(gè)靶向針對(duì)TNF 的生物治療引入［19］。盡管由于有效性和安全性欠佳，以往對(duì)于抑制細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的口服小分子制劑的研發(fā)嘗試失敗，但此類藥物仍在研制中。托法替尼檸檬酸鹽(Tofacitinib)是一種口服的JAK 抑制劑，由于Stat3 基因需要通過JAK 進(jìn)行激活，通過抑制JAK，相當(dāng)于從上游抑制了Stat3 信號(hào)通路，可以解釋其在動(dòng)物RA 模型中表現(xiàn)的抗炎和骨保護(hù)作用［20］。將Tofacitinib 作用于人類單核細(xì)胞和滑膜細(xì)胞，會(huì)降低細(xì)胞對(duì)TNF 的反應(yīng)，同時(shí)IL-6 和趨化因子的產(chǎn)生會(huì)很少［21-22］。血液和滑膜中的人類T 細(xì)胞分別會(huì)出現(xiàn)Stat1 和Stat3 的表達(dá)減少，以及IFN-γ 和IL-17 的產(chǎn)生減少［23］。Burmester 等［24］報(bào)道了一項(xiàng)為期6 個(gè)月的Ⅲ期臨床試驗(yàn)，研究中納入了399 例RA 患者，結(jié)果顯示在對(duì)TNF 抑制劑反應(yīng)不佳且仍在使用甲氨蝶呤的RA 患者，服用Tofacitinib 5 mg 或10 mg 每天2 次比服用安慰劑的效果好?；谶@些試驗(yàn)結(jié)果，美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)已經(jīng)批準(zhǔn)將Tofacitinib 5 mg 每日2 次的療法用于對(duì)甲氨蝶呤反應(yīng)不佳或無法耐受的成年中重度活動(dòng)性RA 患者中［25］。JAK 抑制劑有望在未來成為治療RA 的有效藥物［26］。另一方面，盡管針對(duì)SirT1 基因治療RA的藥物目前尚未研制，但如前所述，如果能發(fā)現(xiàn)SirT1 與Stat3 之間的關(guān)系，就能通過調(diào)控SirT1 間接調(diào)控Stat3 基因，達(dá)到更好的治療效果。

5 展 望

RA 作為一種在我國(guó)發(fā)病率較高的慢性免疫性的骨關(guān)節(jié)病，致殘率高，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。盡管RA 發(fā)病受免疫、遺傳、環(huán)境3 方面的影響，但我們期待能通過一些關(guān)鍵的基因調(diào)控(如SirT1、Stat3)，最終達(dá)到延緩發(fā)病進(jìn)程，改善生活質(zhì)量的目的，從而減輕患者及社會(huì)的負(fù)擔(dān)。

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