分子信號通路在類風濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病機制中的研究進展

閆慧明 張雪 安燕 薛一萍

【摘 要】 類風濕關(guān)節(jié)炎病情復(fù)雜，發(fā)病機制不明，現(xiàn)有的研究結(jié)果顯示，分子信號通路異常在類風濕關(guān)節(jié)炎的發(fā)病過程中起著重要的作用。目前，分子信號通路及基因等方面仍然是類風濕關(guān)節(jié)炎的研究熱點。這些分子信號通路是Toll樣受體信號通路、JAK-STAT信號通路、Wnt/β-catenin信號通路、3-磷酸肌醇激酶與蛋白激酶B信號通路、程序性死亡因子1及其配體1信號通路、絲裂原活化蛋白激酶信號傳導(dǎo)通路和骨形態(tài)發(fā)生蛋白信號通路。將這些信號通路進行綜述，梳理各個信號通路的作用機制以及各信號通路的抑制因子。

【關(guān)鍵詞】 關(guān)節(jié)炎，類風濕;Toll樣受體;JAK-STAT;Wnt/β-catenin;3-磷酸肌醇激酶與蛋白激酶B;程序性死亡因子1及其配體1;絲裂原活化蛋白激酶;骨形態(tài)發(fā)生蛋白;綜述

類風濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是以慢性多關(guān)節(jié)炎為主要表現(xiàn)的全身性自身免疫性疾病，基本病理變化是滑膜炎和血管炎，最后導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜慢性炎癥，血管翳形成，軟骨和軟骨下骨破壞。我國RA發(fā)病率約為0.3%～0.6%。本病有較高的致殘率，如不及時有效診治，70%的患者2年后可發(fā)生不可逆的關(guān)節(jié)破壞、畸形和功能喪失[1]。其發(fā)病機制目前雖未完全闡明，但是分子信號通路及基因等方面仍然是RA發(fā)病機制研究、臨床治療的焦點?，F(xiàn)將可能引起RA發(fā)病的分子信號通路進行綜述。

1 Toll樣受體（TLRs）在RA發(fā)病中的作用

TLRs是一種主要表達于樹突狀細胞、巨噬細胞、T細胞、B細胞等表面的膜結(jié)合蛋白，具有識別病原體的病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）和損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）。當PAMPS或DAMPS與TLR結(jié)合后上調(diào)炎性因子和趨化因子，進而激活細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[2]。TLR2和TLR4在RA的發(fā)病中起重要作用。小鼠關(guān)節(jié)炎模型研究表明，早期階段通過活化TLR2，促進血管發(fā)生炎癥細胞黏附與侵襲，活化的TLR4在發(fā)病后期增加金屬蛋白酶介導(dǎo)的破骨細胞形成[3]。髓樣分化因子88（MyD88）是存在于所有TLRs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的一個關(guān)鍵的接頭蛋白，如果其死亡結(jié)構(gòu)域缺失可導(dǎo)致下游白細胞介素（IL）-1受體相關(guān)激酶的招募活動受限，產(chǎn)生炎性細胞因子IL-6、IL-12及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）作用減弱，對TLR4和IL-1R信號起負性調(diào)控作用[4]。

2 JAK-STAT信號通路在RA發(fā)病中的作用

JAK家族包括JAK1、JAK2、JAK3及TYK2，是一類非跨膜的酪氨酸激酶，其中JAK3在淋巴細胞中大量表達，可以與IL-2、IL-4、IL-7等受體復(fù)合物中的γ共鏈（γc）相結(jié)合發(fā)生二聚化，激活JAK激酶。激活后的JAK激酶連接一個或者多個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT），催化STAT發(fā)生磷酸化，活化的STAT蛋白以二聚體的形式，完成細胞因子介導(dǎo)的信號由胞外傳至胞內(nèi)的過程，進入細胞核內(nèi)與DNA靶序列特異性結(jié)合，調(diào)節(jié)相應(yīng)基因表達[5-6]。當JAK3在病理狀態(tài)下，如缺失或功能紊亂時，可造成淋巴細胞增殖功能缺陷，最終導(dǎo)致細胞免疫功能紊亂或喪失等[7]。目前，JAK已成為治療免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病的藥物靶點，具有較高選擇性的激酶抑制劑用于臨床。

細胞因子信號抑制因子（SOCS）是JAK-STAT信號通路中起負反饋調(diào)節(jié)作用的蛋白。SOCS對細胞增殖、凋亡和分泌具有刺激和抑制作用[8]。STAT是無活性的細胞因子，存在于細胞漿中，當受到細胞因子刺激后，STAT恢復(fù)活性，參與表達。其中最主要的是STAT1和STAT3，它們對細胞凋亡的作用是相反的，STAT1具有促進淋巴細胞和成纖維樣滑膜細胞（FLS）凋亡的作用，STAT3可以抑制FLS的凋亡，促進基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）、MMP-9、MMP-3、IL-6的表達和血管的生成;STAT3也是RA炎癥反應(yīng)中重要的轉(zhuǎn)錄因子和關(guān)鍵性致病因子;同時STAT3也參與了慢性關(guān)節(jié)滑膜炎癥與細胞凋亡，以及關(guān)節(jié)軟骨和骨破壞等，也包括核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）p65亞單位的形成和激活[9]。正常情況下，活化的STAT3能很快被SOCS3終止;但是，在RA中由于異常表達細胞因子IL-6和STAT3，導(dǎo)致IL-6受體和表皮生長因子受體不能被SOCS3抑制[10]。WANG等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在炎癥性關(guān)節(jié)炎患者滑液的單核細胞中STAT3 DNA具有結(jié)合活性，STAT3也具有導(dǎo)致慢性關(guān)節(jié)炎的作用。

3 3-磷酸肌醇激酶（PI3K）與蛋白激酶B（AKT或PKB）信號通路在RA發(fā)病中的作用

PI3K是一種參與細胞生長及細胞骨架重塑的磷脂酰肌醇激酶，屬于抗凋亡調(diào)節(jié)因子，由調(diào)節(jié)亞基p85與催化亞基p110組成的異源二聚體。當調(diào)節(jié)亞基p85與催化亞基p110結(jié)合后，激活下游因子AKT，AKT具有3種功能：①磷酸化叉頭轉(zhuǎn)錄因子配基1（FKHRL1），導(dǎo)致死亡因子受體1（Fas-1）、B淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）細胞死亡相互作用介質(zhì)（Bim）轉(zhuǎn)錄受阻[12];②激活NF-κB抑制劑（I-κB）和NF-κB抑制劑激酶（IKK），I-κB磷酸化，與NF-κB分離，誘導(dǎo)目的基因表達;③可以磷酸化Bcl-2相關(guān)死亡啟動因子（Bad），終止對Bcl-2的拮抗作用，使Bcl-2恢復(fù)抗細胞凋亡的功能[13]。其中Bcl-2家族分兩大類，一類是抗凋亡蛋白，包括Bcl-2、Bcl-w等;另一類是促凋亡蛋白，包括Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bax）、Bad等。Bax是與Bcl-2免疫共沉淀的蛋白，可激活Caspase-3蛋白酶。當Bax表達低于Bcl-2表達時，Bcl-2與Bax的異源二聚體增多，細胞趨于存活;當Bax表達高于Bcl-2表達時，與Bax本身形成同源二聚體占主導(dǎo)，細胞趨于凋亡[14]。

另外，PI3K/AKT信號通路被炎癥因子激活后，調(diào)控FLS細胞增殖，活化炎癥因子相關(guān)信號通路，引起促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6等大量釋放，持續(xù)誘發(fā)FLS異常增殖和炎癥反應(yīng)。也有研究發(fā)現(xiàn)，抑制PI3K/AKT通路激活的是miR-146，可以起到抑制炎癥反應(yīng)的作用[15-16]。

4 Wnt/β-catenin信號通路在RA發(fā)病中的作用

Wnt/β-catenin信號通路包括β-catenin、細胞外因子（Wnt配體）、跨膜受體（Frz）、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（LRP5/6）及TCF/LEF，其中β-catenin是Wnt信號通路中的核心成分[17]。β-catenin一般情況下與E-鈣連蛋白參與細胞黏著，形成穩(wěn)定的復(fù)合物。β-catenin在細胞內(nèi)與糖原合成酶激酶3β（GSK）、結(jié)腸腺瘤息肉蛋白（APC）和軸抑制蛋白（Axin）等形成復(fù)合物，保持穩(wěn)定狀態(tài)。當Wnt配體與細胞表面受體結(jié)合后，Wnt蛋白與LRP和Frz結(jié)合，進一步與Frat-1和Axin形成復(fù)合物，抑制了GSK-3β的活性，β-catenin在細胞內(nèi)蓄積，引起去磷酸化，隨后與LFF/TCF形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，開始介導(dǎo)下游靶基因的表達[18]。Wnt/β-catenin信號通路活化后不僅引起炎性反應(yīng)遞質(zhì)如TNF-α、IL-1等表達，也參與調(diào)節(jié)FLS中炎性反應(yīng)，最終導(dǎo)致滑膜細胞增生，破壞關(guān)節(jié)功能[19]。當該通路被抑制后，β-catenin與Axin、GSK-3β和APC形成可降解復(fù)合物，β-catenin被磷酸化，最后降解，抑制了Wnt/β-catenin通路，影響下游靶基因的表達。近年來研究表明，Wnt/β-catenin信號通路除了對骨細胞成熟、分化、凋亡的調(diào)控作用外，激活后直接促進骨形成[20]。近年研究表明，Wnt/β-catenin通路中的抑制因子DKK-1在RA患者血清中DKK-1的表達較健康人顯著升高，抑制DKK-1也可能成為RA治療的靶點[21]。

5 程序性死亡因子1及其配體1（PD-1/PD-L1）信號通路在RA發(fā)病中的作用

PD-1/PD-L1屬于B細胞表面受體CD28超家族，有PD-L1（B7-H1）和PD-L2（B7-DC）兩個配體，是負性共刺激分子受體。PD-L1主要表達在T細胞、B細胞、肥大細胞、樹突狀細胞、單核細胞和巨噬細胞表面。mPD-1和mPD-L1是PD-1/PD-L1信號通路中的主要分子。mPD-1表達在活化的CD4+T細胞表面，mPD-L1表達于活化的CD19+B淋巴細胞和單核細胞CD14+表面。在活化的CD4+T細胞表面，mPD-1與其配體結(jié)合后促使酪氨酸抑制基序招募SHP-1和SHP-2分子，傳導(dǎo)抑制信號，抑制CD4+T和CD8+T細胞的增殖，降低IL-2、γ干擾素等細胞因子的合成;促進IL-10等細胞因子的分泌，下調(diào)炎癥反應(yīng)強度[22]。當T細胞被激活后，經(jīng)p56 Lck及p59 fyn激酶作用，酪氨酸蛋白分子磷酸化產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、JAK-STAT等信號通路，使ZAP-70分子去磷酸化，并阻止其與CD3結(jié)合，使Ras-MAPK、NF-κBW及鈣調(diào)磷酸酶這3條信號通路的作用減弱，抑制T細胞增殖、分化[23]。PD-L1通過與T細胞表面PD-1受體結(jié)合后，抑制了PI3K/AKT通路的激活，導(dǎo)致細胞因子合成減少，抑制T細胞增殖[24]。

6 MAPK信號通路在RA發(fā)病中的作用

MAPK信號通路由MAP3K-MAP2K-MAPK共3類蛋白激酶組成，廣泛分布于生物體內(nèi)，包括JNK/SAPK、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERKs）、p38/MARK、ERKs/MAPK共4個亞通路。Ras蛋白是MAPKs信號通路傳導(dǎo)的關(guān)鍵酶，Ras-p38-MAPK是環(huán)氧合酶-2、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和MMPs等表達的關(guān)鍵調(diào)控點。ERK的主要功能是抑制某些凋亡分子誘導(dǎo)的細胞凋亡和參與細胞增殖、分化。p38主要調(diào)節(jié)細胞周期和凋亡[25]，p38蛋白激酶包括MKK3和MKK6。磷酸化的MKK3/6在RA內(nèi)膜襯里高度表達，可加重骨破壞，并且可以加重關(guān)節(jié)炎動物模型滑膜的炎癥。MAPK被激活后使ERK/JNK/p38發(fā)生級聯(lián)反應(yīng)，C-fos和C-Jun被激活后進入細胞核，IL-1、IL-6和TNF-ct等炎癥因子釋放增加，隨后活化Ras蛋白，激活Raf，磷酸化MEK1/2，進一步ERK1和ERK2被磷酸化，進而降低蛋白激酶A活性和環(huán)磷酸腺苷水平，MMP-1生成減少[26]。需要強調(diào)的是，不同的MAPK通路可以由不同的細胞因子激活。反過來MAPK又可以調(diào)控多種細胞因子的釋放，參與有絲分裂、減數(shù)分裂和有絲分裂后多種效應(yīng)的調(diào)節(jié)。RAS-MARKs與TNF-α之間形成正反饋調(diào)控，引起持續(xù)性炎癥反應(yīng)，目前已經(jīng)確定的有STATs、NF-κB和AP-1受MAPK通路的調(diào)控[27]。

另外，破骨細胞的形成和分化也受MAPKs的影響，NF-κB受體活化因子（RANK）及其配體（RANKL）介導(dǎo)破骨細胞激活，最終導(dǎo)致骨質(zhì)破壞[28]。MAPK對關(guān)節(jié)軟骨有一定保護作用。p38/MAPK抑制劑能夠通過抑制Fas途徑介導(dǎo)的軟骨細胞凋亡減少Ⅱ型膠原的降解，也可以抑制IL-1、IL-6和TNF-α等炎性細胞因子。

7 骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）信號通路在RA發(fā)病中的作用

BMPs屬于多功能分泌蛋白，結(jié)構(gòu)高度相似?？梢苑置贐MPs的細胞有成骨細胞、軟骨細胞和內(nèi)皮細胞。BMPs信號由Ⅰ型和Ⅱ型絲氨酸/蘇氨酸激酶跨膜受體（BMPRIA、BMPRIB和BMPRⅡ）介導(dǎo)。BMP-2介導(dǎo)成骨細胞分化軟骨，再促進骨生成;或者作為破骨細胞分化因子參與骨重建。

正常情況下，自分泌BMPs可產(chǎn)生下調(diào)促炎細胞因子和趨化因子以及MMPs的表達。已經(jīng)證實BMP-2、BMP-6和BMP-7在RA患者的滑膜組織以及TNF-α轉(zhuǎn)基因小鼠關(guān)節(jié)炎模型和膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型中均有上調(diào)，也已經(jīng)在RA患者的滑液中得到證實，其升高水平與疾病的嚴重程度相關(guān)。RA患者體內(nèi)大量炎性細胞因子抑制了BMP-4和BMP-5的表達，導(dǎo)致RA軟骨修復(fù)障礙。同時，因為BMPs上調(diào)了BMPs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制劑的表達，不能控制促炎細胞因子、趨化因子和MMPs的水平。另外，增加的BMPs水平可能參與免疫細胞的募集和活化，增加促炎細胞因子、趨化因子和MMPs水平[29]。

Smads蛋白是BMPs的轉(zhuǎn)錄因子，BMP-2受體磷酸化Smads1/3/5后與Smads形成復(fù)合體激活下游信號。相反，R-Smads與Co-Smads能夠被Smads6/7抑制。細胞內(nèi)的Smads和細胞核內(nèi)DNA結(jié)合的分子Smads相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、Runx-2和Max2被磷酸化，作用于Osterix，參與調(diào)節(jié)骨和軟骨的形成。BMPs的產(chǎn)生可以由TNF-α和IL-1刺激，進一步上調(diào)Smad1和Smad5的表達。BMP-2內(nèi)源性拮抗劑Noggin可以與BMP-2競爭性結(jié)合發(fā)揮抑制作用。

8 小 結(jié)

總之，多個細胞信號通路在RA的發(fā)病機制中相互交錯，又彼此聯(lián)系，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，造成RA的發(fā)病機制錯綜復(fù)雜，臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣，治療上也更需要制訂個體化方案。

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收稿日期：2020-02-17;修回日期：2020-04-15