類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者M(jìn)MP-3的表達(dá)及其臨床意義

申重陽，曹琳琳

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性，進(jìn)行性，系統(tǒng)性的自身免疫性疾病，主要表現(xiàn)為持續(xù)的關(guān)節(jié)滑膜破壞以及細(xì)胞浸潤(rùn)。在我國(guó)RA患病率達(dá)0.32%～0.36%，每年新增約400萬病例[1]。大部分RA患者在發(fā)病的2年內(nèi)出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨、骨和關(guān)節(jié)囊不可逆的破壞，從而導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和勞動(dòng)能力的喪失，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。早期干預(yù)和治療可以控制RA病情的發(fā)展，減少骨關(guān)節(jié)的破壞程度。由于早期RA臨床特征不明顯，影像學(xué)檢查也無特異性改變，因此尋找一種早期預(yù)測(cè)RA骨侵蝕及軟骨損傷的標(biāo)志物十分必要?，F(xiàn)有的RA篩查和診斷指標(biāo)主要有C反應(yīng)蛋白(c-reactive protein,CRP)，環(huán)化瓜氨酸多肽(anti-cyclic citrullinated peptide, CCP)，類風(fēng)濕因子(rheumatoid factor, RF)和抗突變型瓜氨酸波形蛋白(antimutant citrulline vimentin，MCV)，但是這些檢測(cè)指標(biāo)并不能準(zhǔn)確反應(yīng)病情活動(dòng)及關(guān)節(jié)損傷的程度。RA患者中存在細(xì)胞外基質(zhì)的異常降解，而基質(zhì)金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinase, MMPs)是介導(dǎo)這一過程最主要的蛋白酶類?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase-3, MMP-3)是導(dǎo)致軟骨降解的重要的一類蛋白酶，研究發(fā)現(xiàn)MMP-3與RA引起的關(guān)節(jié)損傷存在臨床相關(guān)性[2]。近年來一些研究發(fā)現(xiàn)MMP-3可以作為早期類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病、骨損傷程度及預(yù)后的一個(gè)重要指標(biāo)[3]。本文旨在探討MMP-3在RA患者中的表達(dá)及其臨床意義。

1 MMP-3與RA相關(guān)性研究的意義

MMPs是一類超過20種亞型的鋅離子依賴內(nèi)源性蛋白水解酶，主要由成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞等合成和釋放，可以降解細(xì)胞外基質(zhì)中幾乎所有主要成分，在生長(zhǎng)發(fā)育，傷口愈合，關(guān)節(jié)組織重塑以及一部分疾病的病理發(fā)展過程發(fā)揮著重要的作用。MMPs依據(jù)功能和底物不同可以分為三大類：(1)明膠酶類：包括MMP-2，MMP-9；(2)膠原蛋白酶類：MMP-1，MMP-8，和MMP-13；(3)基質(zhì)降解酶類：MMP-3，MMP-10，MMP-11和MMP-7[4]。MMPs以酶原的形式分泌，活性受到其它蛋白酶，細(xì)胞因子以及金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)的調(diào)控。MMP-3又可以稱為間充質(zhì)溶解素1，分子量為5258kD，作用底物廣泛，表達(dá)細(xì)胞眾多，是MMPs家族中的重要成員。MMP-3由5個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，其中包括一個(gè)可降解的疏水信號(hào)肽區(qū)域，一個(gè)在激活時(shí)被剪切修飾的前肽區(qū)域，一個(gè)包含鋅離子結(jié)合位點(diǎn)的催化活性區(qū)、一個(gè)富含脯氨酸的鉸鏈區(qū)和一個(gè)血液結(jié)合素區(qū)域[5]。MMP-3酶原在絲氨酸蛋白酶，胰蛋白酶的作用下去除前肽區(qū)域，形成了激活的MMP-3。RA病理發(fā)展過程需要多種細(xì)胞的參與，包括軟骨細(xì)胞，T細(xì)胞，成纖維樣滑膜細(xì)胞，以及巨噬細(xì)胞。其中成纖維樣滑膜細(xì)胞扮演了關(guān)鍵的角色[6]。成纖維樣滑膜細(xì)胞可以釋放MMP-3到滑膜液中，而MMP-3屬于基質(zhì)降解酶類可以降解聚蛋白多糖，膠原蛋白II, IX, X,以及其他的組成關(guān)節(jié)的蛋白質(zhì)。通過分析RA病人滑膜液中蛋白多糖降解產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)，其核心蛋白靶點(diǎn)對(duì)MMP-3高度敏感[7]。同時(shí)，MMP-3還可以激活其它的MMPs酶原，如MMP-1酶原, MMP-8酶原, MMP-9酶原和MMP-13酶原，形成放大的瀑布式效應(yīng)[8]。因此MMP-3被視為一個(gè)RA病理進(jìn)展的重要中介分子。

2 MMP-3在早期RA患者中的表達(dá)

RA患者早期關(guān)節(jié)病變主要包括軟骨損傷和骨侵蝕，導(dǎo)致軟骨損傷最主要的原因是軟骨蛋白聚糖和膠原蛋白發(fā)生異常降解，無血管翳侵蝕部分的軟骨雖然外觀沒有改變，但是蛋白多糖已經(jīng)先于膠原蛋白發(fā)生降解。MMPs濃度和活性的異常增高是介導(dǎo)這一過程的重要因素，其中MMP-3最為重要。在RA患者有多種細(xì)胞表達(dá)MMP-3蛋白酶，其中最主要的細(xì)胞是成纖維樣滑膜細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。一方面成纖維樣滑膜細(xì)胞在受到中性粒細(xì)胞分泌的IL-1，TNF-α和EGF的作用下，上調(diào)MMP-3基因的表達(dá)[9]。另一方面細(xì)菌配體Integrin α5β1也可以通過PAMP/PRR信號(hào)通路促進(jìn)MMP-3在成纖維樣滑膜細(xì)胞中的表達(dá)[10]。在RA患者中，巨噬細(xì)胞也可以通過分泌IL-6和IL-17促進(jìn)軟骨細(xì)胞中MMP-3基因表達(dá)上調(diào)[11]。有研究還發(fā)現(xiàn)趨化因子eotaxin-1可以通過JNK -MAP激酶通路刺激軟骨細(xì)胞MMP-3蛋白質(zhì)的表達(dá)及分泌[12]。在RA早期，大量的成纖維樣滑膜細(xì)胞和軟骨細(xì)胞一同合成并釋放MMP-3進(jìn)入滑膜液和血液中，RA患者滑膜液中MMP-3的濃度(22044 ng/mL)比骨關(guān)節(jié)炎患者(869 ng/mL)和正常人(177 ng/mL)都顯著升高，同時(shí)RA患者血液中MMP-3的濃度(85 ng/mL)比骨關(guān)節(jié)炎患者(17 ng/mL)和正常人(16 ng/mL)也要高[13]。Ma等人認(rèn)為血清MMP-3的濃度可以作為RA的早期診斷標(biāo)志物，反應(yīng)關(guān)節(jié)病理等級(jí)和評(píng)分[14]。另一項(xiàng)國(guó)內(nèi)臨床研究發(fā)現(xiàn)活動(dòng)期RA患者M(jìn)MP-3濃度為(154.00 ± 23.68 ng/mL)，緩解期(58.20 ± 8.33 ng/mL), 健康對(duì)照組為(23.91 ± 4.03 ng/mL)，結(jié)果顯示活動(dòng)期和緩解期RA患者血清MMP-3濃度均高于健康對(duì)照組，因此MMP-3可以作為RA的早期診斷和治療觀察的一個(gè)重要指標(biāo)。

3 MMP-3與RA病程進(jìn)展

目前已有的研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的RA診斷標(biāo)志物，血清中MMP-3的濃度與軟骨損傷以及骨侵蝕密切相關(guān)[15]。經(jīng)過2年隨訪，Slavica等人發(fā)現(xiàn)，MMP-3血清學(xué)陽性的RA早期患者發(fā)生新的骨侵蝕的數(shù)量顯著高于MMP-3血清學(xué)陰性的患者。高M(jìn)MP-3基線預(yù)示結(jié)構(gòu)性損傷數(shù)量增高[16]。RA患者其血清MMP-3還被認(rèn)為是一個(gè)系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)的標(biāo)志物[17]。在早期的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，MMP-3 在RA患者中濃度較高(199.1 ± 160 ng/mL)，而在骨關(guān)節(jié)炎患者(113.9 ± 96.9 ng/mL)及正常人中(48.3 ± 19.2)濃度較低，并且MMP-3濃度與部分反映RA病情進(jìn)展的臨床指標(biāo)密切相關(guān)如：CRP (r=0.304,P<0.01), DAS28評(píng)分 (r=0.301,P<0.05)，CCP(r=0.241,P<0.05)，血沉(r=0.200,P=0.059)和影像學(xué)結(jié)局(r=0.197,P=0.063)[18]。Hisashi等人的研究也得到了相似的結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)在RA病程4個(gè)月內(nèi)的患者，其血清MMP-3濃度已經(jīng)顯著高于健康人對(duì)照組，在RA早期及晚期患者血清中MMP-3濃度與CRP和血沉正相關(guān)，并且早期RA患者M(jìn)MP-3濃度升高與12～24個(gè)月后Larsen評(píng)分相關(guān)，相反早期RA患者M(jìn)MP-3濃度降低，患者骨關(guān)節(jié)損傷也會(huì)減輕，結(jié)果證實(shí)MMP-3濃度不僅可以反映RA病情進(jìn)展及骨關(guān)節(jié)受損情況，還可以預(yù)測(cè)疾病長(zhǎng)期預(yù)后[8]。隨后，GALIL等人發(fā)現(xiàn)RA高進(jìn)展病例組血清MMP-3濃度基線顯著高于低進(jìn)展病例組(95.75±42.84 vs.50.45± 12.83,P<0.001)，并且MMP-3濃度基線與核磁共振骨侵蝕評(píng)分，DAS28評(píng)分，以及SvdH評(píng)分正相關(guān)，提示MMP-3濃度可以較為準(zhǔn)確的反映出RA病情的活躍程度，進(jìn)而作為骨關(guān)節(jié)損傷的預(yù)判指標(biāo)[19]。Dai等人對(duì)RA患者的MMP-3濃度在第0,1,3,6,12個(gè)月進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，MMP-3濃度在病情進(jìn)展和病情穩(wěn)定組病人之間存在顯著差異。與C反應(yīng)蛋白(CRP)相比，MMP-3在第1個(gè)月的檢測(cè)數(shù)值能夠更為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)RA 1年影像學(xué)進(jìn)展，因此掌握MMP-3濃度的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)于判斷RA病情及預(yù)測(cè)影像學(xué)進(jìn)展起到非常重要的作用[20]。

4 MMP-3是RA治療方案的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

MMP-3與RA病情活躍度和關(guān)節(jié)破壞有非常緊密的聯(lián)系，因此RA患者血清MMP-3水平是否可作為RA治療療效判斷及預(yù)測(cè)的指標(biāo)值得進(jìn)一步研究。一項(xiàng)早期的臨床研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)使用甲氨喋呤單一用藥治療RA，至少一半的患者的病情會(huì)取得結(jié)構(gòu)性緩解，而MMP-3可以作為甲氨喋呤療效預(yù)測(cè)的重要指標(biāo)，當(dāng)MMP-3濃度小于<103.7 ng/mL時(shí)，則患者不會(huì)出現(xiàn)影像學(xué)進(jìn)展[21]。托珠單抗是一種針對(duì)人白介素6(IL-6)受體的單克隆抗體，被用于治療對(duì)改善病情的抗風(fēng)濕藥物(DMARDs)治療應(yīng)答不足的RA患者。由于托珠單抗在抑制IL-6受體的同時(shí)直接抑制CRP和ESR，因此CRP和ESR的水平不能反映出急性期炎癥蛋白的變化。Atsushi等人發(fā)現(xiàn)，使用托珠單抗治療的RA患者，在第24周檢測(cè)MMP-3濃度小于80.6 ng/ml時(shí)，可以預(yù)測(cè)RA患者在第52周病情緩解或者病情活動(dòng)度較低[22]。Piotr等人利用MMP-3等作為利妥昔單抗治療的療效評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)阿達(dá)木單抗治療失敗轉(zhuǎn)而使用利妥昔單抗治療的RA患者，首次使用利妥昔單抗治療后MMP-1，MMP-3和MMP-9的血清濃度均顯著降低，在第24和第26周再次給藥后，MMP-1，MMP-3和MMP-9的血清濃度均持續(xù)被抑制，DAS28評(píng)分和CRP水平與MMP-1，MMP-3和MMP-9具有臨床相關(guān)性[23]。因此檢測(cè)血清MMP-3濃度對(duì)于制定治療方案具有非常重要的參考價(jià)值。

5 中醫(yī)藥治療與MMP-3的關(guān)系

中藥方劑聯(lián)合針灸，中藥熏蒸洗等治療手段在治療RA及膝關(guān)節(jié)損傷疾病有著非常獨(dú)特的療效，MMP-3同樣可以作為療效評(píng)價(jià)的可靠臨床指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)使用中藥熏蒸(溫經(jīng)散寒、祛風(fēng)除濕為主)結(jié)合針灸(陽陵泉和陰陵泉為主)可以通過促進(jìn)血液循環(huán)，降低炎癥因子水平，調(diào)和氣血和溫通經(jīng)脈來改善RA患者癥狀，并且能夠顯著降低RA患者血清中MMP-3的濃度[24]。何幫劍等人運(yùn)用補(bǔ)腎活血湯熏洗治療膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎，通過降低滑膜液中MMP-3的濃度，可以減輕患者滑膜炎癥和關(guān)節(jié)軟骨損傷[25]。獨(dú)活寄生湯的獨(dú)特化學(xué)成分具有消炎止痛、改善組織微循環(huán)和調(diào)節(jié)免疫功能的效果，因此被用于治療于慢性關(guān)節(jié)炎。臨床研究證明獨(dú)活寄生湯具有下調(diào)膝關(guān)節(jié)滑膜液中MMP-3水平，上調(diào)超氧化物歧化酶水平的作用[26]。中藥組方NDRF是由羌活，獨(dú)活等14味中藥組成，具有祛風(fēng)除濕、補(bǔ)氣溫陽活血的功效，臨床上治療RA取得了非常好的療效，但是其作用機(jī)理還需要進(jìn)一步探明。談益芬等人通過檢測(cè)家兔疾病模型中滑膜組織MMP-3和VEGF mRNA的含量，證明中藥組方NDRF可以通過調(diào)節(jié)MMP-3、VEGF表達(dá)抑制骨關(guān)節(jié)的致炎反應(yīng)[27]。因此，MMP-3不僅可以為中醫(yī)藥治療RA及膝關(guān)節(jié)疾病臨床療效進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，還可以為中藥治療提供新的作用靶點(diǎn)和思路。

6 總結(jié)及展望

國(guó)際上對(duì)于MMP-3的研究及應(yīng)用非常廣泛，例如日本已經(jīng)將MMP-3作為早期RA的常規(guī)篩查項(xiàng)目，然而國(guó)內(nèi)對(duì)MMP-3臨床檢測(cè)應(yīng)用及研究卻非常少，緊緊在少數(shù)大型綜合性醫(yī)院和一些風(fēng)濕類?？漆t(yī)院開展了檢測(cè)服務(wù)。因此，更加廣泛地介紹MMP-3在RA早期診斷及臨床治療中的意義非常有必要。需要注意的是MMP-3除了能夠反應(yīng)關(guān)節(jié)損傷和系統(tǒng)性炎癥之外，和部分非關(guān)節(jié)并發(fā)癥也具有相關(guān)性，如肺動(dòng)脈高壓[28]，腎臟衰竭[29]，和動(dòng)脈粥樣硬化[30]。將MMP-3應(yīng)用到臨床檢測(cè)中可以帶來非常多的優(yōu)勢(shì)：(1)MMP-3是一個(gè)非?？煽康腞A早期病情活躍度監(jiān)控指標(biāo)，可以提供更加準(zhǔn)確的疾病分期。(2)MMP-3是一個(gè)非常可靠的RA早期關(guān)節(jié)損傷指標(biāo)，可以減少患者影像學(xué)檢查的次數(shù)。(3)MMP-3水平可以反映藥物治療的療效，給醫(yī)生提供更加準(zhǔn)確的病情進(jìn)展信息。(4)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)控MMP-3水平，可以有效預(yù)測(cè)患者疾病進(jìn)展的預(yù)期。監(jiān)控MMP-3水平不僅可以掌握RA患者骨關(guān)節(jié)的病變情況，而且還可以反映RA患者非關(guān)節(jié)器官受損的情況，為RA診斷和治療提供了新的方法和思路。