掌腱膜攣縮癥發(fā)病機制研究進展

張睿 徐佳 王曉昱 康慶林

掌腱膜攣縮癥(DD)是以掌、指筋膜纖維組織異常增生為特征，逐步導(dǎo)致掌指關(guān)節(jié)和指間關(guān)節(jié)出現(xiàn)不可逆性屈曲畸形的疾病，可嚴(yán)重影響手功能[1]。國外的研究資料顯示，DD發(fā)病率隨年齡增長而增加，可達4%～6%，并具有明顯的人種差異[2]。我國至今尚缺少較完整的流行病學(xué)研究資料。多年來，由于學(xué)者們對DD發(fā)病機制認識不足，靶向治療方案很難得到開發(fā)，故DD治療局限于支具、纖維蛋白酶注射和外科干預(yù)等方法，復(fù)發(fā)率較高[3]。

1 病理生理學(xué)

肌成纖維細胞由成纖維細胞分化而來，可合成大量膠原，且其細胞質(zhì)內(nèi)含有肌纖維束。在DD病變組織中，收縮的肌成纖維細胞可以通過形成攣縮結(jié)節(jié)產(chǎn)生縱向回縮力，而沉積的膠原則與結(jié)締組織整合并產(chǎn)生條索，最終造成不可逆的攣縮畸形。

Malsagova等[4]發(fā)現(xiàn)，掌指關(guān)節(jié)周圍有一種新的微結(jié)構(gòu)即掌指螺旋片。該結(jié)構(gòu)近端起自腱前帶，遠端與Cleland韌帶和Grayson韌帶相延續(xù)，螺旋攀附于指掌側(cè)固有神經(jīng)血管束周圍，能夠增強神經(jīng)血管束的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)可以解釋骨間肌和蚓狀肌參與的DD掌指關(guān)節(jié)攣縮病例中螺旋條索的來源[5]。

2 遺傳學(xué)

2.1 遺傳特性

DD有一定的遺傳傾向。Dibenedetti等[6]對DD開展流行病學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該病具有多種常染色體遺傳特性。Larsen等[7]的研究證實，患病親代的同卵雙生子發(fā)病率較高，提示遺傳因素在DD發(fā)病中的重要性。DD常與糖尿病、癲癇等疾病發(fā)生于同一個體，這些疾病可由線粒體基因突變引起[8]。Bayat等[9]認為，DD也具有母系遺傳特征。然而，目前尚缺乏針對DD的遺傳學(xué)檢測方法。

2.2 基因組學(xué)

目前尚未發(fā)現(xiàn)DD的單一致病基因，但某些基因突變或表達異?？赡芘cDD發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。

編碼基因內(nèi)部的單核苷酸多態(tài)性(SNP)可直接影響蛋白結(jié)構(gòu)或其表達水平。多個全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)正逐步揭示DD發(fā)病的基因組學(xué)基礎(chǔ)。Dolmans等[10]通過GWAS首次報道，多個Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)基因的SNP位點與DD有關(guān)，其中WNT2、WNT4、WNT7B和R-脊椎蛋白(RSPO)2等基因已通過牽連位點間的基因關(guān)系分析得到證實。過度激活的Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與器官纖維化有關(guān)，上述基因的表達產(chǎn)物均可直接或間接參與Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并通過Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的依賴或非依賴途徑引起組織過度纖維化[11]。Becker等[12]通過全基因組薈萃分析發(fā)現(xiàn)，近年來發(fā)現(xiàn)的Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常均可導(dǎo)致DD發(fā)病。在Dolmans等[10]的GWAS基礎(chǔ)上，Ng等[13]將可能的致病基因位點數(shù)量擴充至26個并開展更大樣本的GWAS，發(fā)現(xiàn)這些致病基因位點主要位于Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)基因座內(nèi)或其附近，再次證實Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在DD發(fā)病中的重要性。Major等[14]通過表達組學(xué)相關(guān)研究(TWAS)發(fā)現(xiàn)，位于6、11、16和17號染色體的基因區(qū)段與DD發(fā)病相關(guān)，可證實相關(guān)基因在DD發(fā)病和進展中發(fā)揮作用。Jung等[15]通過加權(quán)基因共表達網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和未折疊蛋白反應(yīng)相關(guān)基因表達在DD病變組織中均有顯著改變，并通過多表型回歸分析證實鋅指蛋白57相關(guān)基因在DD發(fā)生和發(fā)展中與異常蛋白合成、堆積有關(guān)。Riester等[16]發(fā)現(xiàn)，DD病變組織中與膠原合成相關(guān)的微RNA(miRNA)轉(zhuǎn)錄顯著減少，提示非編碼RNA可能調(diào)控DD發(fā)生，尤其在調(diào)控細胞外基質(zhì)蛋白合成等方面。

盡管學(xué)者們對DD的基因組學(xué)研究尚不完善，但過度激活或缺乏抑制的Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路很可能是DD發(fā)病的重要環(huán)節(jié)。針對該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)基因的研究或許有助于開發(fā)DD的基因?qū)W檢測方法和靶向藥物。此外，不同學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)了不同的DD遺傳特性。通過檢測突變基因的核內(nèi)(染色體)或核外(線粒體等)位置可對DD進行分型，將有助于DD診斷并予以更有針對性的治療。

3 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

3.1 Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

多種Wnt蛋白均可激活相關(guān)膜受體，從而抑制糖原合酶激酶-3β對β-連環(huán)蛋白(β-catenin)的磷酸化并減少β-catenin降解，使β-catenin能夠在核內(nèi)富集并與T細胞因子或淋巴樣增強子結(jié)合蛋白結(jié)合，從而調(diào)控靶基因表達，促進細胞增殖與存活[17]。雖然β-catenin降解還會受到整合素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、p53和轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β等調(diào)控，但目前僅報道TGF-β與DD相關(guān)[18-20]。

過度激活的Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可促進成纖維細胞增殖，導(dǎo)致器官纖維化[11]。DD患者成纖維細胞可大量增殖，多個GWAS亦發(fā)現(xiàn)WNT基因的SNP變異。雖然學(xué)者們尚未證實能夠過度激活Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的WNT基因穩(wěn)定突變，但已發(fā)現(xiàn)β-catenin在DD病變組織中表達水平升高[21]。鑒于Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常與DD發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，能夠促進β-catenin降解或抑制其激活靶基因的相關(guān)藥物或?qū)⒊蔀榘邢蛑委烡D和降低DD復(fù)發(fā)率的新選擇。

3.2 Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

蛋白組學(xué)研究已證實,蛋白激酶B(Akt)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在DD發(fā)病中具有重要作用。胰島素樣生長因子1受體(IGF-1R)和erb-b2受體酪氨酸激酶-2是在Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中被激活的下游信號分子，可通過結(jié)合靶基因促進細胞增殖、分化，抑制細胞凋亡。帕金森關(guān)聯(lián)去糖化酶(PARK)7可抑制Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的抑制物，從而間接激活A(yù)kt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Casalini等[22]通過蛋白組學(xué)研究證實，具有直接或間接激活A(yù)kt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路作用的IGF-1R、erb-b2受體酪氨酸激酶2和PARK7等均可在DD患者的成纖維細胞中高表達，提示由Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活引起的成纖維細胞增殖、肌向分化和細胞骨架重構(gòu)是導(dǎo)致DD發(fā)生發(fā)展的重要原因。

不但成纖維細胞的Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路會被異常激活，該通路的上游或下游信號分子也會在DD病變組織內(nèi)的小血管內(nèi)皮細胞和汗腺濾泡細胞中過表達[23]，并可通過引起局部炎癥導(dǎo)致成纖維細胞增殖和分化[24]。

Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路涉及的調(diào)控因子較多，細胞功能較廣，僅通過抑制Akt活化治療DD弊大于利，而該通路中引發(fā)DD的關(guān)鍵蛋白也尚未確定。因此，對DD患者成纖維細胞、肌成纖維細胞及細胞外環(huán)境中轉(zhuǎn)錄譜和表達譜的改變進行高通量鑒定可用于尋找Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的靶向治療方案。

3.3 Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Yes相關(guān)蛋白(YAP)1和帶PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合模體的轉(zhuǎn)錄共激活子(TAZ)是受Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制的下游信號分子。當(dāng)Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路被抑制時，YAP1/TAZ可被轉(zhuǎn)運至核內(nèi)與靶基因結(jié)合，促進細胞增殖與組織再生。YAP1在DD病變組織中過表達，可促進成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，并可通過沉默DD患者肌成纖維細胞的YAP1基因抑制細胞增殖[25]。TAZ可促進成纖維細胞增殖和收縮，并通過促進分泌促纖維化因子導(dǎo)致組織硬化[17]。然而有研究證實，機械應(yīng)力下的YAP1/TAZ過表達不完全依賴Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的抑制狀態(tài)，提示YAP1/TAZ可能作為多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的交叉點調(diào)控DD發(fā)生和發(fā)展[26]。因此，尋找YAP1/TAZ的特異性抑制物可以作為研究YAP1/TAZ高表達突變DD患者治療方案的新思路。

4 細胞外環(huán)境

4.1 生長因子

4.1.1 TGF-β

目前認為，TGF-β是DD發(fā)病過程中最主要的生長因子。TGF-β可促進成纖維細胞或肌成纖維細胞合成Ⅰ型和Ⅲ型膠原并抑制成纖維細胞凋亡[18]，最終導(dǎo)致DD病變組織內(nèi)膠原大量堆積。因此，抑制TGF-β及其下游通路可以改善DD病變組織內(nèi)的異常細胞增殖和膠原堆積情況。研究表明，吡非尼酮能夠抑制DD病變組織內(nèi)由TGF-β1誘導(dǎo)的Akt、p38、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和肌動蛋白輕鏈的磷酸化[20]，這些蛋白的磷酸化與成纖維細胞存活、增殖和生長密切相關(guān)，提示吡非尼酮可作為TGF-β1的靶向抑制劑阻斷DD病變組織異常纖維化。地塞米松也可通過抑制纖維瘤干細胞(FSC)表達TGF-β1減弱下游Smad通路的激活，從而抑制DD病變組織中FSC向肌成纖維細胞分化，故對早期DD有一定的緩解作用[27]。骨化三醇是維生素D的代謝物，有顯著抑制膠原合成的作用，而維生素D缺乏與血清TGF-β升高密切相關(guān)[28]。維生素D缺乏可通過增加局部TGF-β含量促進DD患者肌成纖維細胞合成膠原，從而導(dǎo)致攣縮[19]。

4.1.2 血小板源性生長因子

血小板源性生長因子(PDGF)可作為成纖維細胞的絲裂原，促進成纖維細胞增殖和Ⅲ型膠原合成。DD病變組織中成纖維細胞PDGF可過表達，其原因尚不清楚[8]。PDGF過表達可受其他生長因子調(diào)控或因相關(guān)基因被重復(fù)拷貝而產(chǎn)生放大效果，其上游原癌基因沉默同樣值得關(guān)注。

4.1.3 成纖維細胞生長因子

盡管DD病變組織中存在由血管內(nèi)皮細胞介導(dǎo)的成纖維細胞生長因子(FGF)負反饋調(diào)控，但FGF及其受體過表達仍能引起成纖維細胞的異常增殖，進而導(dǎo)致纖維化和結(jié)節(jié)形成。此外，F(xiàn)GF也能促進血管內(nèi)皮細胞增殖，引起局部血流減少，造成缺氧環(huán)境，導(dǎo)致氧自由基堆積，引發(fā)局部炎癥[29]。這與DD病變組織中炎癥因子顯著增多的事實相吻合[30-31]。

4.2 腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子(TNF)不僅可以通過促進TGF-β表達激活經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，而且可以通過抑制糖原合成酶激酶(GSK)-3β對β-catenin的磷酸化強化經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游靶基因的作用，促進成纖維細胞增殖并向肌成纖維細胞分化[32]。

DD病變組織肌成纖維細胞的收縮力隨重組人TNF水平升高而增強，與收縮力峰值對應(yīng)的重組人TNF水平與病變組織TNF水平近似，而正常掌腱膜組織內(nèi)肌成纖維細胞的收縮作用在同樣重組人TNF水平下反而受到抑制[30]。該結(jié)果提示，病變組織肌成纖維細胞對TNF的敏感性明顯增強，故阻斷TNF即有可能阻斷下游異常信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Izadi等[24]發(fā)現(xiàn)， DD發(fā)病早期掌腱膜組織TNF主要由M2型巨噬細胞表達，外源性TNF可通過特異性結(jié)合攣縮結(jié)節(jié)內(nèi)基質(zhì)細胞的TNF受體(TNFR)2促進白細胞介素(IL)-33表達，IL-33反過來又可促進病變組織免疫細胞表達TNF，從而形成正反饋環(huán)路。同時，抑制IL-33不僅可以抑制巨噬細胞表達TNF，也可以抑制病變組織中肌成纖維細胞增殖的相關(guān)基因，提示抑制IL-33和阻斷TNFR2可在TNF異常表達誘導(dǎo)的DD發(fā)病中發(fā)揮抑制作用。

4.3 基質(zhì)金屬肽酶

基質(zhì)金屬肽酶(MMP)14是DD的另一個高危因素，可激活細胞外基質(zhì)中的MMP2并使其發(fā)揮Ⅳ型膠原酶等作用[13]。敲低MMP14基因可緩解成纖維細胞收縮并減少MMP2激活[33]。MMP14在DD結(jié)節(jié)中過表達，應(yīng)用廣譜MMP抑制劑的腫瘤患者中亦有出現(xiàn)DD樣癥狀的案例，提示多種MMP參與DD發(fā)生和發(fā)展。

4.4 整合素

整合素(ITG)α-11在DD病變組織中存在顯著的SNP變異[27]。ITGα-11可黏附細胞外基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)蛋白和細胞骨架，從而實現(xiàn)細胞與細胞之間力的傳導(dǎo)并調(diào)控組織收縮。雖然目前尚無 DD病變組織ITGA11表達情況的相關(guān)報道，但該基因在特發(fā)性肺纖維化組織中過表達可提示其與多種組織纖維化進展有關(guān)[34]。

4.5 免疫反應(yīng)與炎癥

DD與免疫反應(yīng)和局部炎癥有關(guān)。DD病變組織內(nèi)有多種免疫細胞，它們能分泌TNF、IL-6和IL-8等炎癥因子并介導(dǎo)局部炎癥反應(yīng)。近期研究已證實，輕微的慢性局部炎癥可通過TNF正反饋通路促進肌成纖維細胞增殖和膠原合成[24]。

另有學(xué)者認為，DD是一類自身免疫病。活化的T細胞主要位于結(jié)節(jié)內(nèi)小血管周圍，并可表達一系列限制性T細胞受體，如人類白細胞抗原相關(guān)受體等[35]。盡管該研究存在一定局限性，但仍可提示一種或多種自身免疫性抗原極有可能作為DD發(fā)病早期的始動因素，而自身免疫性抗原暴露常與局部微血管受損有關(guān)[31]。盡管如此，相關(guān)的自身免疫性抗原尚未得到證實，結(jié)節(jié)內(nèi)微血管改變情況也尚不明確。

5 結(jié)語

近年來，學(xué)者們對DD發(fā)生、發(fā)展的認知雖然取得了一定的進展，但已知的遺傳學(xué)改變、細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常以及局部免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)均不能以“一元論”完美地揭示DD的發(fā)病機制。DD的遺傳特性也提示，該疾病可能存在多種分型，故其診治策略應(yīng)在明確分型的基礎(chǔ)上進一步完善。未來針對DD發(fā)病機制的研究可以圍繞新的遺傳學(xué)改變、重要信號分子和動物模型建立等方面展開，以明確DD發(fā)病機制中的重要節(jié)點，從而實現(xiàn)針對基因或信號分子的精準(zhǔn)治療。