晚期糖基化終末產(chǎn)物受體途徑在川崎病中的研究進(jìn)展

周忠 王鋒 田正 焦蓉

湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬襄陽市第一人民醫(yī)院（湖北襄陽441000）

川崎病是一種好發(fā)于5 歲以下兒童的自限性血管炎癥性疾病，主要臨床表現(xiàn)包括發(fā)熱、多形性皮疹、草莓舌、結(jié)膜充血、指端脫皮及頸部淋巴結(jié)腫大等。川崎病主要累及中小動(dòng)脈，冠狀動(dòng)脈是最常見的受累部位［1］。雖然目前丙種球蛋白聯(lián)合阿司匹林的標(biāo)準(zhǔn)方案使患兒有較大獲益，但近年來丙種球蛋白不敏感型病例和復(fù)發(fā)病例數(shù)量呈逐年上升趨勢［2-4］。目前川崎病輔助治療較局限，因此為川崎病尋找更好的靶向治療顯得更加迫切。

晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（RAGE）是位于人類6 號(hào)染色體基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄翻譯而來的細(xì)胞表面免疫球蛋白［5］。RAGE 是多配體受體，其主要的配體包括晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）、S100/鈣粒蛋白、高遷移率族蛋白-1（high mobility group box-1，HMGB-1）及β-淀粉樣蛋白（amyloid-β，Aβ）等。不同的配體與RAGE相互結(jié)合可介導(dǎo)RAGE 途徑的活化，RAGE 途徑在糖尿病血管病變、肺纖維化、心衰及阿爾茲海默病等疾病的發(fā)生機(jī)制中起重要作用［6］。川崎病患兒體內(nèi)RAGE較正常兒童呈顯著升高，其配體的表達(dá)也明顯升高，RAGE 途徑在川崎病的發(fā)生機(jī)制中扮演著重要角色［7-9］。本文就RAGE 途徑在川崎病冠脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷的發(fā)生機(jī)制及阻斷RAGE 途徑活化的策略進(jìn)行綜述，期望為探究川崎病的發(fā)病機(jī)理及輔助治療提供新的方向和思路。

1 RAGE 的結(jié)構(gòu)及相關(guān)信號(hào)通路

RAGE 是由404 個(gè)氨基酸組成，主要分為胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜域及富含電荷的尾部。胞外結(jié)構(gòu)域包括三個(gè)免疫球蛋白樣區(qū)域：一個(gè)N 端的V 型結(jié)構(gòu)域，隨后跟著兩個(gè)C 型結(jié)構(gòu)域（C 和C′）?？缒そY(jié)構(gòu)域使得RAGE 橫跨細(xì)胞膜將信號(hào)傳導(dǎo)入胞內(nèi)。富含電荷的尾部可結(jié)合多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，從而能改變靶細(xì)胞的功能及特性，引發(fā)炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡。RAGE 包括有三個(gè)異構(gòu)體：全長RAGE（full-length RAGE）、顯性負(fù)RAGE（DN-RAGE）和可溶性RAGE（sRAGE）。全長RAGE 包括RAGE 完整的三個(gè)結(jié)構(gòu)域，是配體發(fā)揮生物學(xué)功能的必備結(jié)構(gòu)。當(dāng)缺失傳導(dǎo)信號(hào)的尾部后，被稱為顯性負(fù)RAGE。這種形式的RAGE 雖然仍然鑲嵌在細(xì)胞膜上，但當(dāng)配體與之結(jié)合后，由于失去傳導(dǎo)信號(hào)的尾部結(jié)構(gòu)無法傳遞信號(hào)分子，無法發(fā)揮生物學(xué)功能［5，10-11］。RAGE 可被體內(nèi)膜相關(guān)蛋白酶水解，水解后的胞外結(jié)構(gòu)域可釋放入血，被稱為可溶性RAGE，可作為一種生物標(biāo)志物。同時(shí)sRAGE 可與RAGE 競爭性結(jié)合配體，從而拮抗RAGE 介導(dǎo)的病理效應(yīng)［5］。RAGE 受體與體內(nèi)多種信號(hào)通路相關(guān)。在配體與RAGE 結(jié)合后，可激活下游炎癥通路（PI3K/AKT、ERK、p38、STAT3、AP-1、NF-AT、NF-κB等通路），通過促進(jìn)炎性細(xì)胞因子及趨化因子的轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)自噬和凋亡，從而影響細(xì)胞的生物學(xué)功能。此外，活化的RAGE 途徑可激活NADPH 氧化酶引起細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）產(chǎn)生，從而促使NFκB 入核產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷。體內(nèi)細(xì)胞氧化還原條件、氧化應(yīng)激和代謝狀態(tài)等因素可改變配體的特性，從而影響RAGE 激活的下游通路，因此RAGE 途徑在各種疾病的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮的生物學(xué)效應(yīng)不同［12-13］。

2 RAGE 途徑與川崎病

RAGE 與多種配體（如HMGB-1、AGEs 及S100蛋白）相互結(jié)合，在多種疾病的發(fā)病機(jī)制中起作用。在川崎病臨床研究中，觀察到RAGE 表達(dá)的上調(diào)，同時(shí)也檢測到HMGB-1 和S100 蛋白家族成員的升高［14-15］。HMGB-1 和S100 蛋白與RAGE 相互作用，導(dǎo)致川崎病體內(nèi)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

2.1 S100A8和S100A9S100A8、S100A9和S100A12分別被稱為鈣粒蛋白A、B 和C，這三種S100 蛋白主要激活粒細(xì)胞和單核細(xì)胞分泌，因此被歸為鈣粒蛋白家族。鈣粒蛋白被認(rèn)為是各種疾病炎癥反應(yīng)的生物標(biāo)志物［16］。細(xì)胞外S100 蛋白通過結(jié)合RAGE 來介導(dǎo)中性粒細(xì)胞在血管內(nèi)皮細(xì)胞的浸潤。S100A8 和S100A9 雖不能直接與RAGE 結(jié)合，但經(jīng)過羧甲基賴氨酸修飾后的蛋白可結(jié)合RAGE激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）炎癥通路［14］。同時(shí)S100A8 和S100A9 還可通過Toll 樣受體4（TLR4）依賴于MyD88 的經(jīng)典通路激活TAK-1，促進(jìn)下游NF-κB 的核轉(zhuǎn)位及MAPK 通路的活化，導(dǎo)致炎癥因子及激活蛋白-1 的合成和分泌［17］。其中Toll 樣受體4 和NF-κB 信號(hào)通路是川崎病冠脈損傷的重要機(jī)制。EBIHARA等［16］通過對(duì)12例川崎病患兒白細(xì)胞18 個(gè)S100 基因檢測發(fā)現(xiàn)，川崎病體內(nèi)S100A6、A8、A9、A11、A12、S100P 和Z 基因較正常兒童上調(diào)。在上調(diào)的基因中，S100A8、S100A9 和S100A12在急性期上調(diào)更明顯。S100A8 和S100A9 作為川崎病及其并發(fā)癥的潛在標(biāo)志物，它可調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附并促進(jìn)它們向血管壁遷移［18］。S100A8 和S100A9 作為公認(rèn)的炎癥損傷后的標(biāo)志物，基于其生物學(xué)作用及在川崎病中的高表達(dá)，將其作為急性期川崎病炎癥反應(yīng)的指標(biāo)，或仍具有探究價(jià)值。

2.2 S100A12在川崎病血管炎的病理生理過程中，早期可見中性粒細(xì)胞的短暫浸潤，隨后招募單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞浸潤在血管內(nèi)皮細(xì)胞中，最終介導(dǎo)冠脈炎癥的發(fā)生［19-20］。S100A12蛋白在川崎病急性期顯著上調(diào)，并在丙種球蛋白治療后下降。但在丙種球蛋白無反應(yīng)患兒血清中S100A12水平經(jīng)典方案治療后仍維持較高水平，證明S100A12 參與了川崎病炎癥反應(yīng)發(fā)生［9］。S100A12 蛋白主要由激活的中性粒細(xì)胞分泌，其是在S100 蛋白家族中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可結(jié)合RAGE 并通過RAGE 發(fā)揮調(diào)控靶細(xì)胞作用的成員。最近研究表明，S100A12 通過與RAGE 結(jié)合，介導(dǎo)NF-κB 途徑活化激活細(xì)胞，導(dǎo)致促炎介質(zhì)的合成和分泌。此外，S100A12 還顯示出強(qiáng)大的趨化活性［5］。在體外應(yīng)用TNF-α 刺激中性粒細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，S100A12 蛋白呈時(shí)間和劑量依賴性方式增加。在川崎病中，單核細(xì)胞來源的IL-1β驅(qū)動(dòng)了S100A12 誘導(dǎo)的人冠脈內(nèi)皮細(xì)胞無菌性炎癥［21-22］。因此S100A12 與促炎細(xì)胞因子之間相互交聯(lián)，相互影響，形成正反饋產(chǎn)生炎癥反應(yīng)的級(jí)聯(lián)效應(yīng)，可導(dǎo)致冠脈無菌性血管炎的發(fā)生。

目前研究表明S100 蛋白家族成員S100A8、S100A9 和S100A12 在川崎病發(fā)生發(fā)展中扮演著重要的角色。同時(shí)它們可作為判斷急性期炎癥反應(yīng)及丙種球蛋白無反應(yīng)性的生物標(biāo)志物。但目前尚缺乏有關(guān)S100 蛋白作為標(biāo)志物對(duì)川崎病病程和丙球耐藥的敏感性和特異性的研究，期望將這些標(biāo)志物納入川崎病冠脈病變發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及丙球耐藥評(píng)分系統(tǒng)中用以指導(dǎo)臨床診斷及治療。

2.3 HMGB-1HMGB-1作為一種促炎介質(zhì)，在無菌損傷或微生物入侵后釋放，激活免疫活性細(xì)胞，通過釋放促炎細(xì)胞因子來放大炎癥反應(yīng)。HMGB-1已被證明可激活血管內(nèi)皮細(xì)胞ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素、粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）、RAGE、TNF-α、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）、IL-8、纖溶酶原激活抑制劑-1 及纖溶酶原激活物的表達(dá)和分泌［23］。同時(shí)HMGB-1 也能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的活化、內(nèi)皮細(xì)胞骨架重排、通透性增加和屏障功能破壞，活化后的內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步釋放HMGB-1促進(jìn)炎癥瀑布的發(fā)生［24］。HMGB-1與川崎病的發(fā)生及丙球耐藥有緊密的聯(lián)系。王春巖等［25］通過對(duì)30 例川崎病患兒血清樣本的研究顯示，川崎病患兒體內(nèi)HMGB-1的水平較正常組及感染組顯著升高，且冠脈損傷及丙種球蛋白無反應(yīng)患兒表達(dá)水平更高。AHN 等［14］通過對(duì)265 例川崎病患者基因進(jìn)行測序也得到同樣的結(jié)論，HMGB-1 基因的SNP rs1412125 與川崎病冠脈病變形成及丙球耐藥有關(guān)。因此有學(xué)者提出在現(xiàn)有的預(yù)測IVIG 耐藥的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分中，加入血HMGB-1 水平對(duì)患者進(jìn)行分層，將可能增加丙球聯(lián)合糖皮質(zhì)激素治療成功的可能性［26］。

HMGB-1-RAGE 軸在炎癥反應(yīng)的發(fā)生及細(xì)胞的凋亡中發(fā)揮著重要的作用。QIAN 等［15］發(fā)現(xiàn)川崎病血清中HMGB-1-RAGE-NF-κB 較正常組明顯升高，并在川崎病病程的不同階段發(fā)生變化，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也得到相同的結(jié)論。HMGB-1-RAGE 軸不僅在促進(jìn)炎癥反應(yīng)和信號(hào)通路活化上起作用，在促進(jìn)冠脈內(nèi)皮細(xì)胞焦亡中也至關(guān)重要。JIA 等［27-28］應(yīng)用川崎病血清刺激人單核細(xì)胞后與人冠脈內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，血清刺激單核細(xì)胞釋放HMGB-1，釋放的HMGB-1可作用于冠脈內(nèi)皮細(xì)胞RAGE受體，從而啟動(dòng)細(xì)胞焦亡途徑，促進(jìn)GSDMD 和NLRP3 炎癥小體生成，介導(dǎo)IL-1β 的生成，最終導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞程序性死亡。

目前研究表明HMGB-1-RAGE 可能是冠狀動(dòng)脈損傷發(fā)生機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)。此外，丙種球蛋白發(fā)揮抗炎作用的機(jī)制，可能與其調(diào)控HMGB-1-RAGE 有關(guān)。但尚不清楚激活HMGB-1 啟動(dòng)RAGE途徑的病原體產(chǎn)物或內(nèi)源性配體。

3 RAGE 途徑抑制劑

RAGE 作為疾病治療的靶點(diǎn)，其抑制劑目前主要集中在sRAGE、抗RAGE 抗體和分子抑制劑等方面的研究。

3.1 sRAGEsRAGE 是RAGE 的一種截?cái)嘈问?，主要由RAGE 的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)區(qū)域組成，而細(xì)胞外結(jié)構(gòu)區(qū)域可與配體相互結(jié)合，但無跨膜區(qū)域及胞內(nèi)區(qū)域，無法將信號(hào)分子傳入細(xì)胞內(nèi)，因此可與RAGE 形成競爭性抑制［6］。體內(nèi)由于脫落酶、去整合素和基質(zhì)金屬蛋白酶10的作用下膜結(jié)合的RAGE蛋白裂解產(chǎn)生內(nèi)源性sRAGE，因此sRAGE 可作為RAGE 的表達(dá)和靶器官損傷嚴(yán)重程度的標(biāo)志物［29］。在川崎病患兒體內(nèi)也可檢測到sRAGE 在急性期時(shí)顯著下調(diào)，并與S100A12 水平呈負(fù)相關(guān)［30］。雖然體內(nèi)可產(chǎn)生內(nèi)源性sRAGE，但含量很少難以達(dá)到治療作用，此時(shí)額外補(bǔ)充重組sRAGE 是一種很好的治療手段。重組sRAGE 在小鼠體內(nèi)，可顯著抑制RAGE 的表達(dá)，并能夠上調(diào)保護(hù)性炎癥因子IL-10 及TGF-β 的表達(dá)，同時(shí)可抑制晚期T 細(xì)胞分化為成熟的致病表型［31］。此外，sRAGE 通過阻斷氣道樹突狀細(xì)胞HMGB-1/RAGE 信號(hào)通路來減輕中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的哮喘發(fā)作［32］。理論上，在川崎病治療中，應(yīng)用sRAGE抑制S100蛋白及HMGB-1 與RAGE 相互作用從而可抑制體內(nèi)炎癥效應(yīng)的發(fā)生和放大。

3.2 RAGE 抗體RAGE 抗體是針對(duì)于RAGE 的單克隆抗體，在體外阻斷RAGE 與多種配體結(jié)合，從而抑制其發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。在LPS 誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠模型中RAGE 及其所介導(dǎo)的促炎因子和趨化因子明顯上調(diào)，應(yīng)用RAGE 抗體后顯著抑制小鼠肝臟RAGE的表達(dá)，同時(shí)下調(diào)NF-κB通路及TLR4 通路的活化，從而減少IL-1β 和TNF-α 等炎癥因子的產(chǎn)生［33］。RAGE 抗體不僅在炎癥信號(hào)通路中起作用，而且在免疫細(xì)胞調(diào)節(jié)及血管功能調(diào)節(jié)發(fā)揮著作用。STEENVOORDEN 等［34］表明，HMGB-1 可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞侵襲性增加，而RAGE抗體可顯著降低其侵襲性，是抑制類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎軟骨和骨侵襲的策略。ZHU 等［35］的研究表明，RAGE 抗體可顯著抑制燙傷大鼠體內(nèi)RAGE 的表達(dá)，并能夠促進(jìn)大鼠體內(nèi)DC細(xì)胞及T細(xì)胞成熟［35］。在糖尿病血管模型中，RAGE 抗體還顯示調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮功能障礙的作用，在應(yīng)用RAGE 抗體后可抑制血管通透性的增加。RAGE 抗體在體外實(shí)驗(yàn)中顯示出較好的阻斷RAGE 及其效應(yīng)的作用，隨著單克隆抗體技術(shù)的成熟，RAGE 抗體是較為理想的阻斷RAGE 的策略。

3.3 小分子抑制劑FPS-ZM1是2012年DEANE等從大量的小分子化合物中篩選出來的，特異性結(jié)合RAGE 的V 結(jié)構(gòu)域的RAGE 抑制劑［36］。JIA 等［26］研究表明，F(xiàn)PS-ZM1 通過特異性結(jié)合RAGE，從而抑制HMGB-1 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)的發(fā)生，降低NLRP3 小體、IL-1β 及IL-18 的水平，最終減輕川崎病小鼠體內(nèi)冠脈炎癥反應(yīng)。FPS-ZM1 是潛在的治療川崎病的藥物。TTP488 是首個(gè)有臨床獲益的RAGE 抑制劑。TTP488 經(jīng)過大樣本的臨床實(shí)驗(yàn)研究表明，TTP488 可緩解輕度阿爾茲海默病的認(rèn)知功能障礙［6］。在阿爾茲海默病大鼠體內(nèi)，TTP488可抑制NLRP1 的活化而影響JAK/STAT 通路的活化［37］。JAK-STAT 信號(hào)通路也參與了川崎病冠脈損傷的發(fā)生。目前尚不清楚TTP488 作為RAGE 的小分子口服抑制劑是否能應(yīng)用于川崎病中，仍需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究。

4 總結(jié)與展望

在川崎病的炎癥損傷發(fā)生機(jī)制中，RAGE 信號(hào)通路扮演著重要的角色。川崎病血清中的S100 蛋白和HMGB-1 可通過激活RAGE 活化來介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。RAGE 途徑的活化不僅可激活下游NF-κB 信號(hào)通路導(dǎo)致促炎因子和趨化因子的產(chǎn)生和分泌，而且還能影響冠脈炎癥發(fā)生過程中TLR4及JAK-STAT3 途徑的激活。炎癥信號(hào)通路間相互影響、相互作用，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的炎癥反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，最終導(dǎo)致炎癥反應(yīng)瀑布效應(yīng)。

在川崎病的治療方法中，雖然丙種球蛋白聯(lián)合阿司匹林的經(jīng)典方案使得患兒有較大的獲益，但目前仍無法解決丙球耐藥和疾病復(fù)發(fā)的問題，因此尋找更優(yōu)化的輔助治療方案顯得更加迫切。鑒于RAGE 在川崎病發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵作用和RAGE 抑制劑在治療糖尿病、膿毒癥和自身免疫性疾病中的作用，因此sRAGE、RAGE 抗體和小分子抑制劑有望成為治療川崎病的潛在藥物。但目前在川崎病模型中應(yīng)用RAGE 抑制劑的研究較少，RAGE 是否能夠成為治療川崎病的有效靶點(diǎn)以及RAGE 抑制劑的安全性問題還需要進(jìn)行深入研究，從而能夠更加深入理解川崎病的發(fā)病機(jī)理，為川崎病治療提供新的策略。