凋亡抑制蛋白在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

閆慧明　于江銳　張雪　安燕　薛一萍

【摘 要】 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎以慢性破壞性多關(guān)節(jié)炎為主要表現(xiàn)，病理變化是由于自身免疫功能失調(diào)，體內(nèi)炎性細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)等釋放，導(dǎo)致全身關(guān)節(jié)滑膜組織的慢性炎癥。抑制關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜細(xì)胞和炎癥細(xì)胞數(shù)量可能是緩解滑膜增生的重要途徑之一。凋亡抑制蛋白在細(xì)胞凋亡和促存活信號通路中起重要調(diào)節(jié)作用，對維持細(xì)胞凋亡的平衡有重要意義，凋亡抑制蛋白調(diào)節(jié)失常與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎;凋亡抑制蛋白;細(xì)胞凋亡;信號通路;炎癥因子;研究進(jìn)展;綜述

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是以慢性、破壞性、周身多關(guān)節(jié)炎為主要表現(xiàn)的自身免疫病。RA致殘率高，如診治不及時，70%的患者2年后可發(fā)生不可逆的關(guān)節(jié)破壞和功能喪失[1-3]。

RA的發(fā)病機(jī)制主要涉及血液循環(huán)中大部分的T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞等，這些細(xì)胞可以聚集到關(guān)節(jié)內(nèi)引起炎癥細(xì)胞活化。另外，在RA發(fā)生、發(fā)展過程中，體內(nèi)異常增多的炎癥細(xì)胞和炎癥介質(zhì)相互作用也起重要作用。RA的發(fā)病是由于關(guān)節(jié)內(nèi)的滑膜細(xì)胞和浸潤的炎癥細(xì)胞數(shù)量凋亡相對減少，導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜組織增生，由此推測關(guān)節(jié)腔內(nèi)滑膜細(xì)胞凋亡減少可能是導(dǎo)致滑膜增生的重要原因之一。RA患者體內(nèi)眾多的炎癥細(xì)胞隨血液流動到關(guān)節(jié)腔內(nèi)的滑膜組織，并且刺激局部機(jī)體分泌大量促炎細(xì)胞因子，最后導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜炎癥;另外，大量炎性細(xì)胞因子可以刺激關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞增殖，出現(xiàn)滑膜細(xì)胞增生。關(guān)節(jié)內(nèi)大量增殖的滑膜細(xì)胞最終造成軟骨和骨的侵蝕與破壞。因此，筆者考慮如果能通過促進(jìn)關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞凋亡，并且抑制炎癥因子的表達(dá)，有可能會緩解RA關(guān)節(jié)局部的炎癥反應(yīng)。

1 人類凋亡抑制蛋白（IAPs）家族的基本結(jié)構(gòu)

IAPs是1993年在桿狀病毒中可以抑制病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡而被發(fā)現(xiàn)[4]。它廣泛存在于酵母、無脊椎動物和脊椎動物中。目前研究發(fā)現(xiàn)，人類IAPs家族共有8個成員：c-IAP1、c-IAP2、神經(jīng)元凋亡抑制蛋白（NAIP）、X連鎖凋亡抑制蛋白（XIAP）、ILP-2、Survivin、bruce和ML-IAP[5]。體內(nèi)唯一的內(nèi)源性半胱氨酸蛋白酶（Caspases）抑制物是IAPs。IAPs家族特征性分子結(jié)構(gòu)包括3個區(qū)域：位于IAP氨基末端的是BIR結(jié)構(gòu)域，由70個氨基酸基序組成;含有3個串聯(lián)的BIR結(jié)構(gòu)域的是XIAP、cIAP-1和cIAP-2;位于IAP羧基末端的是Ring結(jié)構(gòu)，該區(qū)域可以賦予泛素連接酶E3活性，對其功能至關(guān)重要;第3個結(jié)構(gòu)是Card，也是c-IAP1和c-IAP2所特有的結(jié)構(gòu)[6]。

2 XIAP的作用機(jī)制

XIAP分子量約57 kD，是人類IAPs中的重要成員，位于Xq 25，cDNA全長2540 bp，含有2個結(jié)構(gòu)域，BIR結(jié)構(gòu)域和RING指結(jié)構(gòu)域。BIR結(jié)構(gòu)域位于N末端，大約含有70個氨基酸，具有典型的鋅指結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是IAPs家族蛋白的特征性結(jié)構(gòu)，有利于XIAP參與蛋白質(zhì)-DNA以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用，在發(fā)揮細(xì)胞凋亡抑制作用中起重要作用。RING指結(jié)構(gòu)域位于XIAP-C末端，具有E3泛素連接酶活性，通過泛素-蛋白酶體途徑，可以促進(jìn)XIAP自身或與其相互作用的蛋白分子泛素化而降解，是細(xì)胞抗凋亡過程的重要結(jié)構(gòu)[7]。

Caspase是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的天冬氨酸的半胱氨酸蛋白酶。內(nèi)源性Caspase抑制因子XIAP能夠通過多種途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡[6]。不同的Caspase對XIAP的作用機(jī)制不同，XIAP可通過直接結(jié)合Caspase激酶，抑制Caspase-9、Caspase-3和Caspase-7等凋亡起始和效應(yīng)分子[8]，預(yù)防細(xì)胞凋亡。BIR結(jié)構(gòu)域上保守氨基酸殘基和BIR區(qū)間連接區(qū)linker決定Caspase的選擇性。BIR2結(jié)構(gòu)域抑制Caspase-3、Caspase-7，BIR3結(jié)構(gòu)域抑制Caspase-9。在線粒體介導(dǎo)Caspase激活凋亡途徑的始動因子是Caspase-9[9]。目前，研究最透徹的是BIR3，研究發(fā)現(xiàn)，BIR3與Caspase-9單體形成異源二聚體，使Caspase-9保持單體結(jié)構(gòu)，喪失其作為始動因子的活性[10]。

另外，XIAP可通過核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）途徑抑制細(xì)胞凋亡，其激活NF-κB，需要BIRs和RING指結(jié)構(gòu)域的參與。其過程為XIAP激活I(lǐng)KKs，磷酸化ser32/ser36，引起泛素化，被26s蛋白酶體降解，釋放NF-κB，介導(dǎo)下游信號分子TABl活化，導(dǎo)致具有抑制細(xì)胞凋亡的基因表達(dá)。XIAP也可作為TABl-TAKl的接頭蛋白激活TAKl信號途徑。XIAP還可選擇性激活JNKl[11]，促進(jìn)炎癥因子釋放。由此可見，XIAP阻止細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的凋亡途徑是多方面的[12]，主要包括影響啟動凋亡的起始環(huán)節(jié)、細(xì)胞水平和分子水平等方面。

3 c-IAP1/c-IAP2的作用機(jī)制

c-IAP1/c-IAP2是近年來新發(fā)現(xiàn)的哺乳動物IAPs，c-IAP1存在于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞凋亡抑制因子[13]。人的c-IAP1和c-IAP2基因均定位于11q22-23處，c-IAP1基因編碼含604個氨基酸的蛋白質(zhì)，c-IAP2基因編碼含618個氨基酸的蛋白質(zhì)[14]。c-IAP1、c-IAP2是通過Card結(jié)構(gòu)域與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子1（TNFR1）結(jié)合啟動外源性凋亡途徑，使受體相互作用蛋白激酶1（RIP1）泛素化，激活Caspase-8受阻，抑制死亡誘導(dǎo)復(fù)合物的形成，使Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7的激活受阻[14]。正常時，當(dāng)細(xì)胞遭受刺激后，線粒體外膜通透性增加，細(xì)胞色素C從線粒體釋放入胞漿，啟動內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑。細(xì)胞色素C在凋亡相關(guān)因子1（Apaf-1）、dATP的參與下與Caspase-9酶原結(jié)合，Caspase-9活化。Caspase-9激活Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7，啟動Caspase級聯(lián)反應(yīng)，引起細(xì)胞凋亡[15]。由此可見，Caspase-8具有抑制細(xì)胞凋亡的作用，使Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7的激活受阻。另外c-IAP1、c-IAP2也可通過其特有的BIR結(jié)構(gòu)域，直接抑制Caspase-3、Caspse-7、Caspase-9及Caspase-9前體的活性，阻斷Caspase級聯(lián)反應(yīng)，抑制細(xì)胞凋亡。c-IAP1、c-IAP2也可以通過BIR結(jié)構(gòu)域與Caspase結(jié)合，但不是直接抑制Caspase的活性[16]。c-IAP1、c-IAP2還可通過激活NF-κB，抑制細(xì)胞凋亡[17]，當(dāng)c-IAP1、c-IAP2與TRAF結(jié)合時，能誘導(dǎo)并激活NF-κB的蛋白激酶IKKβ，導(dǎo)致IκB降解，激活NF-κB信號通路，正反饋調(diào)節(jié)c-IAP1、c-IAP2的表達(dá)，從而引起Caspase激活受阻，細(xì)胞凋亡受到抑制[18]。

4 參與IAPs引起細(xì)胞凋亡的主要分子

4.1 Caspase Caspase是一組在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程中起著直接導(dǎo)致凋亡細(xì)胞解體的蛋白酶系統(tǒng)關(guān)鍵作用的酶，細(xì)胞凋亡的啟動子或效應(yīng)子由Caspase家族承擔(dān)。Caspase也是多條凋亡通路的匯聚點(diǎn)，執(zhí)行細(xì)胞凋亡的最終途徑。有學(xué)者認(rèn)為，引起細(xì)胞解體的蛋白酶是Caspase，它的作用是調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡[19]，而調(diào)控細(xì)胞凋亡最關(guān)鍵的酶是Caspase-3。Caspase-3作用于天冬氨酸殘基引起細(xì)胞水解反應(yīng)，細(xì)胞蛋白降解，促使細(xì)胞凋亡[20]。Caspase-3通常以無活性的蛋白酶原形式存在，酶原分子由3部分組成，包括一個N端前域及一大一小2個亞基，當(dāng)Caspase-3酶原分子激活后，大小亞基解離，重組為四聚體形式的活性酶。

4.2 Smac蛋白 Smac是促凋亡蛋白，通常位于線粒體里。當(dāng)細(xì)胞受到凋亡信號刺激，線粒體釋放Smac蛋白到胞質(zhì)，通過暴露出的N-末端四肽序列（AVPI）與BIR結(jié)構(gòu)域結(jié)合，進(jìn)一步與XIAP、cIAP1和cIAP2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[21-22]。其中，XIAP的BIR2和BIR3結(jié)構(gòu)域可與二聚體Smac蛋白結(jié)合，拮抗XIAP與Caspase-9、Caspase-3、Caspase-7的結(jié)合[23-25]，使Caspase-IAP復(fù)合物無法合成和釋放活化的Caspase，進(jìn)而阻止細(xì)胞凋亡[21]。

4.3 NF-κB蛋白 NF-κB屬于轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族中的轉(zhuǎn)錄凋節(jié)因子。NF-κB抗細(xì)胞凋亡的重要機(jī)制是在基因和蛋白表達(dá)2個水平上控制了TRAF-1、TRAF-2、c-IAP1、c-IAP2的表達(dá)，它作用于Caspase-8和線粒體的上游，抑制Caspase-8的活性，而NF-κB的活化與cIAP2抑制凋亡的功能有關(guān)。c-IAP2大量表達(dá)可使I-κB大量降解，NF-κB活化后阻斷Caspase的激活，阻止細(xì)胞凋亡。目前，還不明確IAPs是否為NF-κB活化抗凋亡作用的必需基因，但有不少研究表明，IAPs可能為NF-κB調(diào)節(jié)基因。

5 小 結(jié)

總之，RA發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，治療上通過抑制關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜細(xì)胞和炎癥細(xì)胞數(shù)量可能是緩解滑膜增生的途徑之一，但是在治療中抑制效應(yīng)的過與不及需要研究探討，尤其是抑制太過可能出現(xiàn)的臨床問題。IAPs在細(xì)胞凋亡和促存活信號通路中起重要調(diào)節(jié)作用，對維持細(xì)胞凋亡的平衡有重要意義，IAPs的調(diào)節(jié)失常與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。因此，筆者對IAPs生理作用的闡述，意在啟發(fā)科研人員通過分子和基因水平誘導(dǎo)，促進(jìn)關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而抑制致炎因子的高表達(dá)，緩解RA關(guān)節(jié)局部炎癥反應(yīng)，最終可能使病情得到緩解。

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收稿日期：2020-12-16;修回日期：2021-02-04

作者單位：內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，內(nèi)蒙古 包頭 014030

通信作者：閆慧明 內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市青山區(qū)呼得木林大街30號，15848649068@126.com，（0472）3169177