糖酵解酶在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

肖 翠(綜述)，王友蓮(審校)

(1.南昌大學(xué)研究生院醫(yī)學(xué)部2018級(jí)； 2.江西省人民醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，南昌 330006)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性炎癥性自身免疫性疾病，主要病理改變?yōu)榍忠u性滑膜組織的炎癥、血管翳形成和關(guān)節(jié)軟骨及骨的破壞。有研究[1]發(fā)現(xiàn)，RA患者存在糖代謝異常、胰島素抵抗，并提示RA患者糖代謝異常與RA疾病本身相關(guān)，而糖代謝異常對(duì)RA發(fā)生又有促進(jìn)作用，兩者發(fā)生機(jī)制可能存在內(nèi)在聯(lián)系，但具體機(jī)制不詳。糖代謝是體內(nèi)主要的產(chǎn)能途徑之一，包括糖酵解、有氧氧化和磷酸戊糖代謝途徑，能產(chǎn)生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)。有研究[2]發(fā)現(xiàn)，糖酵解途徑中的多種糖酵解酶活性增強(qiáng)可能與RA的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，但如何作用尚不知。目前對(duì)RA發(fā)病機(jī)制的研究主要集中在免疫、遺傳和細(xì)胞生物學(xué)等方面，而糖代謝尤其是糖酵解途徑對(duì)RA發(fā)病的影響報(bào)道少，筆者就糖酵解酶對(duì)RA發(fā)生機(jī)制的研究作一綜述。

1 糖酵解與RA發(fā)生的關(guān)系

葡萄糖有氧氧化是正常滑膜組細(xì)胞產(chǎn)能的主要途徑。BUSTAMANTE等[3]發(fā)現(xiàn)RA患者體內(nèi)成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synovial cell，F(xiàn)LS)中的產(chǎn)能代謝途徑發(fā)生了改變。GARCIA CARBONELL等[4]研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(glucose transporter1，GLUT1)mRNA表達(dá)與RA FLS的功能相關(guān)，且在關(guān)節(jié)炎小鼠的關(guān)節(jié)基質(zhì)區(qū)檢測(cè)到葡萄糖攝取和糖酵解基因表達(dá)水平的增加。而使用糖酵解抑制劑可顯著改善RA模型小鼠關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度[5]。

CIURTIN等[6]檢測(cè)到RA滑液中葡萄糖濃度下降且乳酸含量顯著上升。葡萄糖無(wú)氧氧化最終產(chǎn)生乳酸，由于RA患者體內(nèi)中糖酵解活性增加可導(dǎo)致乳酸性酸中毒，而酸性微環(huán)境可能會(huì)導(dǎo)致RA滑膜組織細(xì)胞的異常分化及增殖[7]，導(dǎo)致滑膜異常增生。

RA在微環(huán)境缺氧狀態(tài)下血管功能出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致血液供應(yīng)中斷并導(dǎo)致RA中的組織缺氧,缺氧反過來(lái)影響關(guān)鍵信號(hào)通路，其中主要信號(hào)通路是缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor,HIF)通路[8]。YANG等[9]通過構(gòu)建RA動(dòng)物模型與采用乳酸檢測(cè)試驗(yàn)觀察到HIF-1α的表達(dá)顯著上調(diào),提示RA的發(fā)病率可能與缺氧微環(huán)境有關(guān)。HUA等[10]還觀察到在患有RA的滑膜襯里和基質(zhì)細(xì)胞中HIF-1α和HIF-2α的表達(dá)均增加。在低氧條件下，HIF不僅可使葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1及GLUT3表達(dá)增加以增強(qiáng)葡萄糖的細(xì)胞吸收，而且還調(diào)節(jié)炎性滑膜中乳酸脫氫酶、己糖激酶Ⅱ等酶的水平進(jìn)而增強(qiáng)糖酵解活性[11]。

2 糖酵解酶與RA發(fā)生的關(guān)系

2.1 葡萄糖6磷酸異構(gòu)酶與RA

葡萄糖6磷酸異構(gòu)酶(glucose 6 phosphate isomerase,G6PI)也稱為磷酸己糖異構(gòu)酶，是一種催化果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶。DAI等[12]通過免疫組織化學(xué)對(duì)RA滑膜組織進(jìn)行CD68、CD3、CD20、CD38、CD79a和CD34染色，發(fā)現(xiàn)血清G6PI水平與滑膜炎癥呈正相關(guān)，RA血清中可溶性GPI水平較非RA組的水平明顯升高，并且經(jīng)過治療后，G6PI水平顯著下降，提示升高的血清G6PI可能參與RA的滑膜炎，機(jī)制不明。FAN等[13]研究發(fā)現(xiàn)，外周血單核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中過表達(dá)的G6PI mRNA可能是RA患者血清G6PI升高的重要來(lái)源，同時(shí)發(fā)現(xiàn)RA患者血清或PBMC中G6PI抗原、抗G6PI抗體、G6PI循環(huán)免疫復(fù)合物(G6PI-circulating immune complex，G6PI-CIC)水平增加，并首次提出血清G6PI單獨(dú)或與抗環(huán)瓜氨酸肽(cyclic citrullinated peptide，CCP)抗體組合對(duì)RA診斷和活動(dòng)度的預(yù)測(cè)有較大價(jià)值。武東等[14]發(fā)現(xiàn)在RA患者的血清中檢測(cè)到較高水平抗瓜氨酸化葡萄糖-6-磷酸(citrullinated glucose-6-phosphate isomerase，C-GPI)70-88肽抗體和抗C-GPI435-453抗體，并且發(fā)現(xiàn)這兩種抗體對(duì)比抗G6PI抗體具有更高的診斷學(xué)意義，甚至在類風(fēng)濕因子(rheumatoid factor，RF)、抗角蛋白抗體、抗CCP抗體均為陰性的RA患者中具有較高的陽(yáng)性率，表明其對(duì)于血清陰性RA患者的早期診斷有重要意義。LU等[15]在RA患者的滑膜組織、滑液及微血管內(nèi)皮細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)了較高水平的G6PI，通過研究證明缺氧環(huán)境的形成與G6PI在RA FLS與人皮膚微血管內(nèi)皮細(xì)胞(human dermal microvascular endothelial cell，HDMEC)中的分泌互相促進(jìn)，進(jìn)一步證實(shí)G6PI作為缺氧前提下HIF-1α的下游調(diào)節(jié)因子，不僅可調(diào)節(jié)缺氧對(duì)FLS增殖的影響，同時(shí)可促進(jìn)FLS分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelail growth factor，VEGF)進(jìn)而調(diào)控HDMEC的遷移和血管形成，進(jìn)而加重RA疾病進(jìn)展，且所有這些由缺氧誘導(dǎo)的表型都需要G6PI的表達(dá)，證明G6PI是RA中缺氧條件下的新型促血管生成因子。另外有研究[16]證實(shí)G6PI可通過促進(jìn)細(xì)胞周期的G0向G1/S轉(zhuǎn)換來(lái)增加RA FLS增殖并抑制其凋亡促進(jìn)RA疾病進(jìn)展。

2.2 磷酸丙糖異構(gòu)酶與RA

磷酸丙糖異構(gòu)酶(triosephosphate isomerase,TPI)是一種能可逆地催化三磷酸甘油醛為磷酸二羥丙酮的糖酵解酶。YANG等[17]首次確認(rèn)了人軟骨細(xì)胞TPI的抗原性。CHANG等[18]應(yīng)用免疫印跡和免疫組織化學(xué)驗(yàn)證，TPI在早期RA血漿中的表達(dá)增加2倍或更多。袁吉釗等[19]發(fā)現(xiàn)RA患者體內(nèi)TPI顯著高于正常人，血清TPI含量與RA活動(dòng)度呈正相關(guān)，提示TPI是一種新的RA疾病相關(guān)性自身抗原，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)TPI不僅可以特異性刺激RA PBMC增殖，同時(shí)還可刺激PBMC分泌大量INF-γ、TNF-α及IL-17等炎癥因子。其中TNF-α作為促炎因子能通過NF-κB通路促使滑膜及軟骨組織生成前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)及膠原酶，并刺激FLS的增生，加速骨及軟骨的破壞吸收[20]。INF-γ可活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)MHCⅠ、Ⅱ類抗原的表達(dá)，增強(qiáng)NK細(xì)胞活性，抑制纖維母細(xì)胞產(chǎn)生膠原，刺激并增強(qiáng)炎癥反應(yīng)等[21]，IL-17a則能通過上調(diào)RANKL增強(qiáng)破骨細(xì)胞活性引起骨破壞[22]。

2.3 磷酸甘油酸激酶1與RA

磷酸甘油酸激酶1(phosphoglycerate kinase 1,PGK1)可催化3-磷酸甘油醛為2-磷酸甘油醛，是糖代謝途徑中的關(guān)鍵酶。GOЁB等[23]用初診RA患者的血清進(jìn)行免疫印記分析，證明PGK1為一種新的自身抗原。ZHAO等[24]觀察到CIA大鼠的滑膜組織中PGK1濃度增加，在抗PGK1 siRNA處理后，RA FLS的增殖水平、遷移能力及上清液中IL-1β及INF-γ等炎癥因子水平均顯著下降，提示PGK1可能與RA的滑膜炎癥及異常增生有關(guān)，具體機(jī)制不詳。SZEKANECZ等[25]研究發(fā)現(xiàn)PGK1參與血管形成、降低絲氨酸蛋白酶、血纖維蛋白溶酶活性，從而導(dǎo)致分泌血管抑素包括IFN-α、IFN-γ、IL-4、IL-12等減少，而這些細(xì)胞因子抑制血管生成介質(zhì)可間接地阻斷新血管形成，揭示PGK1參與RA滑膜血管翳生成及病態(tài)增殖。

2.4 磷酸烯醇化酶與RA

磷酸烯醇化酶(enolase1,ENO1)是原核和真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的關(guān)鍵糖酵解酶，被認(rèn)為是一種多功能蛋白質(zhì)，在糖酵解途徑的最后階段催化2-磷酸甘油酸脫水為磷酸烯醇式丙酮酸[26]。SEYEON等[27]發(fā)現(xiàn)RA的促炎環(huán)境可誘導(dǎo)ENO1從單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞表面，針對(duì)ENO1的抗體可刺激這些細(xì)胞通過P38、MAPK和NF-κB途徑產(chǎn)生更高質(zhì)量的促炎介質(zhì)，如TNF-α、IL-1α/β、INF-γ和PGE2等，并促進(jìn)RA滑膜炎癥的持續(xù)存在，首次表明ENO1的細(xì)胞表面表達(dá)在RA患者的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中高度上調(diào)。LEE等[28]通過質(zhì)譜鑒定RA滑液中的ENO1結(jié)合蛋白，發(fā)現(xiàn)RA患者的滑膜中載脂蛋白B(apolipoprotein B，ApoB)為ENO1的特異型配體，ApoB與單核細(xì)胞上的ENO1結(jié)合，通過P38絲裂原活化蛋白激酶和NF-κB途徑刺激腫瘤壞死因子、IL-α、IL-1β、IL-6的生成，提示免疫細(xì)胞表面表達(dá)的ENO1與ApoB相互作用可增加RA關(guān)節(jié)炎的炎癥反應(yīng)。近年來(lái)有研究[29]發(fā)現(xiàn)RA滑膜液中富含瓜氨酸化α-烯醇化酶(citrullinatedα-enolase peptide-1，CEP-1)特異型記憶T細(xì)胞。CEP-1是一種特異性的瓜氨酸化自身抗原，有研究[30]證實(shí)相比正?；?，RA患者的滑膜組織可檢測(cè)到更高濃度的瓜氨酸化蛋白，并誘導(dǎo)生成抗瓜氨酸化蛋白的抗體，例如抗CEP-1抗體[31]。最近有研究[32]發(fā)現(xiàn)抗CEP-1抗體可能無(wú)法取代抗CCP抗體用于RA的診斷，但對(duì)比后者，前者對(duì)于RA亞組的分類有更大意義。ALUNNO等[33]通過研究證實(shí)抗CEP-1抗體與RA骨侵蝕患病率較高有密切關(guān)聯(lián)，且首次證實(shí)抗CEP-1抗體與RA間質(zhì)性肺病密切相關(guān)，具體機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。

2.5 其他糖酵解酶與RA

有研究[34]發(fā)現(xiàn)，RA患者的滑膜組織和FLS中果糖-2.6-二磷酸酶3(fructose-2,6-bisphosphatase 3,PFKFB3)表達(dá)增加，抑制PFKFB3可降低IL-6、IL-8的表達(dá)以及RA患者體內(nèi)FLS的增殖、遷移和侵襲，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)磷酸果糖激酶15可抑制TNF-α誘導(dǎo)的RA FLS中的NF-κB通路。己糖激酶2(hexokinase2，HK-Ⅱ)過表達(dá)導(dǎo)致FLS遷移和侵入能力增強(qiáng)，在正常膝關(guān)節(jié)內(nèi)注射HK-Ⅱ可顯著增加滑膜襯里細(xì)胞厚度[3]。RA的滑膜中HK-Ⅰ/Ⅱ表達(dá)及其活性增加，抑制HK-Ⅰ/Ⅱ基因表達(dá)(siHK-Ⅰ/Ⅱ)或使用特異性己糖激酶抑制劑(lonidamine，LND)治療可降低促炎因子的生成及釋放，并誘導(dǎo)RA FLS凋亡，巨噬細(xì)胞表面TNF-α和IL-1β的表達(dá)也被抑制，因此減弱了關(guān)節(jié)炎癥和破壞，提示HK-Ⅰ/Ⅱ有助于塑造RA FLS和巨噬細(xì)胞的炎癥表型且LND可能是治療RA患者的潛在治療藥物[35]。

3 結(jié)語(yǔ)

糖酵解酶與RA的發(fā)病有著明顯關(guān)系，多種糖酵解酶在RA中表達(dá)及發(fā)揮著作用。對(duì)于糖酵解酶在RA中的作用機(jī)制、影響信號(hào)通路哪些環(huán)節(jié)、能否成為新的生物標(biāo)志物仍有待更深入的研究。相信隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展和研究的深入，會(huì)有越來(lái)越多的參與免疫調(diào)控的糖酵解酶被發(fā)現(xiàn)，并且進(jìn)一步揭示其作用機(jī)制，為未來(lái)治療RA提供新的靶點(diǎn)。