滑膜細胞代謝在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中作用的研究進展

楊 哲， 李明強， 紀(jì)超凡， 李 艷*

1. 皖南醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，蕪湖 241002 2. 皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院中醫(yī)科(國醫(yī)大師李濟仁工作室)，蕪湖 241002

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 (rheumatoid arthritis，RA) 是一種自身免疫功能亢進的慢性全身性炎性反應(yīng)疾病，其特點是炎癥和關(guān)節(jié)惡化，以關(guān)節(jié)的腫痛為主要臨床表現(xiàn)；隨著病情逐漸加重，最后導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的鈣化、骨質(zhì)破壞，降低了患者的生活質(zhì)量。RA治療的主要目標(biāo)是控制疼痛和炎癥，減少關(guān)節(jié)損傷和殘疾，并維持或改善患者身體功能和生活質(zhì)量[1-2]。目前研究認為關(guān)節(jié)滑膜是RA發(fā)病的靶器官，滑膜成纖維細胞(fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS)是滑膜組織的重要組成部分，也是RA病情進展、骨質(zhì)破壞、關(guān)節(jié)變形和致殘的重要因素[3-4]。目前，大多數(shù)批準(zhǔn)用于RA的療法并不直接針對FLS。近年來興起的抑制免疫細胞活化或炎性細胞因子的生物療法可能會改善炎癥依賴性FLS活化，但卻無法解決在一部分患者中觀察到的慢性炎性非依賴性FLS活化[5]。針對RA患者血清及關(guān)節(jié)滑液的代謝學(xué)檢測顯示3-羥基丁酸、葡萄糖、乳酸和尿素等代謝物的水平與關(guān)節(jié)炎癥相關(guān)。這些數(shù)據(jù)均表明糖酵解的上調(diào)、TCA循環(huán)、甘氨酸和絲氨酸的代謝、脂肪酸和氨基酸代謝等多種代謝的改變在關(guān)節(jié)炎癥中扮演著重要的角色。因此，重新編程細胞代謝可能會成為RA關(guān)節(jié)保護治療的一種新模式。重置這些細胞中的代謝以及促進發(fā)病機制的基質(zhì)細胞為RA中疾病調(diào)節(jié)提供了新的可能[6]。已發(fā)現(xiàn)癌癥特異性代謝變化(包括能量代謝、膽堿通路等)可為腫瘤治療提供了新的治療目標(biāo)，一些針對癌癥代謝改變的藥物也可能對風(fēng)濕性疾病具有治療價值。如針對糖酵解與細胞凋亡的己糖激酶(HK)抑制劑，其可抑制糖酵解，導(dǎo)致ATP耗盡、細胞周期抑制和細胞死亡[7]；芬戈莫德作為鞘氨醇-1-磷酸(S1P)受體激動劑，能干擾鞘氨醇激酶途徑，影響淋巴細胞的排出，從而緩解自身免疫性病[8]；亦有證據(jù)表明磷酸肌醇3-激酶(PI3K)的抑制劑在RA小鼠模型中顯示出治療效果，其減弱了中性粒細胞和淋巴細胞向炎性組織的遷移[9]。來自RA患者的FLS也表現(xiàn)出了幾種腫瘤細胞樣特征，因此考慮RA-FLS也可能存在類似的代謝變化[10]?，F(xiàn)將近年來滑膜細胞代謝在RA中的研究進展作初步歸納，為類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的治療提供新模式及新的治療靶點。

1 能量代謝

細胞能量代謝是細胞增殖、活化的基礎(chǔ)，已有研究[11]表明：大多數(shù)腫瘤細胞以比正常細胞更高的速度消耗葡萄糖和谷氨酰胺(GLN)。近年來也有研究[10-11]表明：RA關(guān)節(jié)發(fā)炎的微環(huán)境類似腫瘤樣環(huán)境，其特征在于缺氧和低營養(yǎng)物濃度，RA-FLS表現(xiàn)出幾種腫瘤細胞樣特征，并存在類似的代謝變化。

1.1 葡萄糖代謝 近年來的研究[12-13]已經(jīng)揭示：RA患者關(guān)節(jié)中的細胞代謝變化，表明上調(diào)的葡萄糖代謝活動是細胞增殖和活化的標(biāo)志。Matsui等[14]研究發(fā)現(xiàn)：葡萄糖代謝活動與腫脹關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)炎活動存在正相關(guān)性；并揭示了在關(guān)節(jié)炎活動中，糖酵解代謝途徑是細胞能量代謝的主要途徑之一。Volchenkov等[15]在對類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎樣本中滑膜組織的代謝譜分析中也發(fā)現(xiàn)了葡萄糖代謝的明顯改變。Young等[16]監(jiān)測到RA患者血清與滑膜組織中乳酸水平明顯增高，進一步證實了糖酵解代謝水平的升高。Zhao等[17]從基因?qū)用姹O(jiān)測到糖酵解基因的明顯增加，為糖酵解代謝的改變提供了直接證據(jù)，并通過磷酸甘油酸激酶1(PGK1)抑制劑成功抑制了細胞增殖和細胞遷移能力，為RA治療提供了合理治療靶標(biāo)。Garcia-Carbonell等[18]監(jiān)測了脂多糖(LPS)和血小板衍生生長因子BB(PDGF-BB)刺激FLS后的糖酵解速率和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1(GLUT1)的表達，并通過葡萄糖剝奪或糖酵解抑制劑證實了糖酵解途徑是RAFLS能量代謝的主要途徑，抑制糖酵解途徑可能會成為類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的新的有效治療模式[18-19]。

1.2 谷氨酰胺 谷氨酰胺的主要代謝途徑是谷氨酰胺通過谷氨酰胺酶1(GLS-1)分解轉(zhuǎn)化為谷氨酸，抑制GLS-1能夠明顯抑制腫瘤細胞增殖，這也為RA-FLS研究提供了新思路[20]。Takahashi 等[10]通過分別控制谷氨酰胺和葡萄糖的供給，證實了谷氨酰胺在RA-FLS增殖中比葡萄糖起更重要的作用。更有證據(jù)[21]表明：谷氨酰胺酶靶向抑制劑968與BPTES能降低谷氨酸和α-酮戊二酸水平,并增加糖酵解中間產(chǎn)物，從而同時抑制TCA循環(huán)與糖酵解代謝，調(diào)節(jié)細胞增殖，為RA的治療提供新模式。

2 膽堿代謝通路

膽堿代謝通路在FLS中高度活化。膽堿激酶(ChoKα)是磷脂酰膽堿生物合成的必需酶，是細胞增殖所必需的，且在RA滑膜組織和培養(yǎng)的FLS中表達。這表明ChoKα抑制可能成為治療炎癥性關(guān)節(jié)炎新的有效策略[22]。Volchenkov等[15]在對類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎樣本中滑膜組織的代謝譜分析中也發(fā)現(xiàn)了膽堿代謝的明顯改變。Li等[23]通過分析上游代謝物也發(fā)現(xiàn)膽堿代謝的明顯改變。Fox等[24]通過運用磷脂酶D1(PLD-1)抑制劑降低細胞促炎性細胞因子的表達，直接證明了PLD-1酶與RA炎性反應(yīng)存在正相關(guān)性，也為PLD-1成為RA或涉及IL-17和TNF-α的其他炎性疾病的重要治療靶點提供了依據(jù)。Garcia-Carbonell等[18]同樣揭示了ChoKα抑制劑可以抑制RA-FLS的侵襲行為，包括細胞遷移和抗細胞凋亡，降低關(guān)節(jié)炎程度的作用，為其成為RA新治療靶標(biāo)提供了有效證據(jù)。

3 脂質(zhì)代謝

3.1 鞘氨醇-1-磷酸(S1P) S1P是一種生物活性脂質(zhì)，其可以通過鞘氨醇激酶(SphK)的磷酸化作用產(chǎn)生鞘磷脂，S1P被認為是病理生理過程(包括細胞生長、分化、遷移和存活以及血管生成)中的重要介質(zhì)，近年來一直被作為RA的潛在治療靶標(biāo)[8]。在炎性RA滑膜中的S1P的合成明顯增強，提示S1P在RA發(fā)病機制中具有重要作用，與OA相比，RA患者滑膜襯里細胞、血管內(nèi)皮細胞和單個核細胞在滑膜組織中的S1P合成明顯增強。此外，S1P可以通過RA滑膜細胞和MH7A細胞獨立增強炎性細胞因子TNF-α和白細胞介素1β(IL-1β)誘導(dǎo)的環(huán)氧化物水解酶2(COX2)和前列腺素E2(PGE2)的表達[8,25]。這些結(jié)果都表明了S1P信號通路可能在RA的發(fā)病機制中具有致炎作用。另外，在近年的體內(nèi)/體外研究中發(fā)現(xiàn)S1P是S1P誘導(dǎo)的破骨細胞前體細胞遷移和Rac1的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)所必需的，同時也證明了其具有通過調(diào)節(jié)破骨細胞前體的趨化性和遷移來調(diào)節(jié)骨穩(wěn)態(tài)的作用[16-17, 26]。

3.2 白三烯B4(LTB4) LTB4是調(diào)節(jié)FLS代謝的其他有效生物活性脂質(zhì)。最新研究[27-28]發(fā)現(xiàn)：LTB4是一種有效的促炎性脂質(zhì)介質(zhì)，能夠啟動和放大關(guān)節(jié)炎的K/BxN模型中的滑膜炎癥，并能通過白三烯B4受體1(BLT-1)調(diào)節(jié)FLS的遷移和侵襲行為。這些新的機制研究提出了靶向LTB4-BLT-1途徑治療RA和其他炎性疾病的新方法。另外，研究還發(fā)現(xiàn)LTB4能夠促進FLS遷移和侵襲行為，BLT-1在整個過程中起著關(guān)鍵作用，而BLT-1拮抗劑CP-105696(通過BLT-1的藥理學(xué)抑制確認)卻能有效抑制FLS遷移和侵襲行為[28]。此外，更多的動物模型及體外實驗也證實了LTB4及其受體在RA發(fā)病機制中的作用，滑膜中性粒細胞和巨噬細胞表達的TLA4水解酶將TLA4轉(zhuǎn)化為TLB4，TLB4通過白三烯B4受體2(BLT-2)誘導(dǎo)RA-FLS產(chǎn)生IL-1和TNF，并通過BLT-1促進中性粒細胞、巨噬細胞和CD4+，T細胞進入關(guān)節(jié)。因此，抑制LTB4-BLT1通路可能會成為一種新的有前景的RA治療方法[27,29]。

3.3 其他脂類 Frommer等[30]發(fā)現(xiàn)在RA-SLF中，F(xiàn)FA劑量依賴性地增強了促炎性細胞因子IL-6、趨化因子IL-8和單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)以及基質(zhì)金屬蛋白酶pro-MMP1和MMP3的分泌。這表明FFA不僅是代謝底物，還可能與炎性關(guān)節(jié)疾病的炎癥反應(yīng)有相關(guān)性。Yeom等[31]發(fā)現(xiàn)，在RA-FLS中，磷脂酰絲氨酸(PS)能抑制炎癥介質(zhì)IL-6、IL-8、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)及前列腺素E2(PGE2)的表達。此外，還有研究[32-34]表明：在FLS中，飽和脂肪酸(SFA)通過Toll-樣受體4(TLR4)發(fā)揮作用，特別是SFA中的月桂酸，類似于脂多糖(LPS)，調(diào)節(jié)TLR4的活化，從而促進促炎轉(zhuǎn)錄因子核因子κB(NF-κB)和環(huán)氧化酶2(COX2)的表達。

綜上所述，代謝組學(xué)包含了一系列強大的技術(shù)，可以分析涉及生理學(xué)和病理學(xué)許多方面的各種小分子事物。生理狀態(tài)和病理狀態(tài)之間代謝的差異可以提高臨床對疾病過程潛在機制的理解，了解代謝過程中是否存在疾病特異性變化，如激活代謝途徑中的特定中間產(chǎn)物或介質(zhì)，可能會發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的調(diào)控酶或因子作為RA可能的新型治療靶點。隨著技術(shù)的進步和人類對RA中代謝紊亂理解的增長，未來臨床會出現(xiàn)更多新的治療靶點。