脂肪細胞因子在類風濕關節炎潛在生物標志物中的作用

常文靜，趙春江，蔡　輝

(南京軍區南京總醫院中西醫結合科，江蘇 南京　210002)

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脂肪細胞因子在類風濕關節炎潛在生物標志物中的作用

常文靜，趙春江，蔡輝

(南京軍區南京總醫院中西醫結合科，江蘇 南京210002)

摘要：類風濕關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種累及多關節的慢性系統性炎性自身免疫性疾病。近年來，研究一直專注于預測疾病發病、疾病進展、關節損傷和治療反應的生物標記物。白色脂肪組織作為一種多效性器官，不僅具有內分泌功能，而且參與多種病理生理過程，包括免疫和炎性反應。白色脂肪組織分泌的脂肪細胞因子，參與RA的發病。該文對可能作為疾病活動和治療反應的潛在生物標記物的脂肪細胞因子的研究進展進行綜述。

關鍵詞：類風濕關節炎；脂肪細胞因子；生物標記物

類風濕關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是常見的自身免疫性疾病，以滑膜炎癥、軟骨破壞、骨侵蝕為特征。雖然RA的發病機制尚未完全清楚，但研究發現脂肪細胞因子影響RA的組織和細胞，包括滑膜、軟骨、骨和免疫細胞[1]。本文就脂肪細胞因子在RA中的發病作用以及脂聯素、瘦素、脂肪因子chemerin、內脂素、抵抗素、脂質運載蛋白-2(Lipocalin-2，LCN2)、血清淀粉樣蛋白3(serum amyloid A3，SAA3)等可能作為疾病活動和治療反應新的潛在生物標志物做一綜述。

1脂聯素

脂聯素是一種含有244個氨基酸殘基的蛋白質，也稱為GBP28、AdipoQ、ApM1或Acrp30，其結構與VⅢ型膠原、X型膠原和補體C1q相似。脂聯素有兩種受體——脂聯素受體1和脂聯素受體2。脂聯素受體1主要表達于骨骼肌，而脂聯素受體2主要表達于肝臟。脂聯素作為信號分子，通過與其受體結合，激活AMP活化蛋白激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶、過氧化物酶體增生物激活受體-α、過氧化物酶體增生物激活受體-γ等多種信號通路發揮生物學效應。脂聯素主要由脂肪組織合成，它增加肌肉脂肪酸的氧化和葡萄糖的攝取，減少肝臟葡萄糖的合成。

肥胖、2型糖尿病、動脈粥樣硬化、血管炎和代謝綜合征患者血清脂聯素水平下降，提示脂聯素具有保護功能。脂聯素具有潛在的抗炎作用，它能抑制巨噬細胞形成泡沫細胞，刺激抗炎細胞因子白細胞介素(interleukin，IL)-10分泌，減少促炎細胞因子腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α分泌，誘導Toll樣受體配體耐受以及促進抗炎M2巨噬細胞極化。脂聯素的這種作用在一定程度上歸因于它能改變神經酰胺代謝和促進神經鞘氨醇-1-磷酸合成。然而，脂聯素在關節炎中作為促炎因子，促進細胞外基質降解和關節破壞。脂聯素增加軟骨細胞基質金屬蛋白酶(matrix metalloprotease，MMP)-3表達和促炎介質(一氧化氮合酶Ⅱ、MMP-9、IL-6、單核細胞趨化蛋白-1和IL-8)分泌和活化；刺激RA滑膜成纖維細胞前列腺素E2、IL-6、IL-8、血管內皮生長因子、MMP-1和MMP-13、環氧合酶-2和微粒體前列腺素E合酶1分泌；增加RA淋巴細胞和內皮細胞因子、趨化因子合成。這些研究支持脂聯素在RA病理中的作用。

與骨性關節炎患者和健康對照者相比，RA患者血清和滑液脂聯素水平升高[2-3]，且與放射學損傷相關[4]。脂聯素水平的增加與疾病活動評分28(disease activity score 28，DAS28)、血沉、類風濕因子呈正相關[5]。Klein-Wieringa等[6]研究發現，脂聯素基線水平可以預測4年放射學進展，且獨立于抗環瓜氨酸肽抗體和體質量指數。另外，TNF-α抑制劑英夫利昔和依那西普能增加RA患者脂聯素水平，可能是由于TNF和脂聯素在脂肪組織具有相互抑制作用。最后，考慮到脂聯素在關節炎中持續的不利影響，因此，阻斷脂聯素可能作為一種靶向療法。

2瘦素

瘦素是由肥胖基因編碼的分子量為16 kDa的多肽激素，通過與其特異性受體結合而發揮生物學效應。它的主要功能為抑制食欲、增加能量消耗、促進脂肪分解和降低體質量。瘦素主要由白色脂肪組織分泌，其血清水平與脂肪組織含量和體質量指數呈正相關。但瘦素的合成也受炎性介質調節。瘦素通常被認為是促炎脂肪細胞因子，刺激單核細胞促炎細胞因子TNF-α、IL-6和活性氧分泌；誘導巨噬細胞CC-趨化因子分泌，增加Th1細胞因子產生而改變Th1/Th2平衡。此外，瘦素敲除小鼠可抵抗實驗誘導的T細胞介導的肝炎和自身免疫性腦脊髓炎。

瘦素與RA相關，但關于RA患者循環瘦素水平的報道不一致，有學者認為瘦素水平與疾病活動相關[2]，而另有學者認為兩者無關[7]，可能是由于藥物治療導致的結果差異性。關節炎實驗模型顯示，瘦素缺失小鼠表現為輕度的抗原誘導關節炎，且體外抗原特異性T細胞增殖反應中IFN-γ分泌顯著下降和IL-10分泌顯著升高。與此相反，瘦素缺失和瘦素受體缺失小鼠表現為疾病緩慢緩解，給予瘦素治療可改善疾病活動，這些矛盾的結果不能明確瘦素在RA中的作用。然而，接受TNF-α治療的RA患者血清瘦素水平沒有顯著變化[8]。瘦素血清/滑液比值與病程和侵蝕有關。另外，一些體外研究支持瘦素在RA中的致病作用。瘦素協同IL-1β和干擾素-γ通過Janus 2激酶、磷脂酰肌醇3-激酶類、AMP活化蛋白激酶信號通路誘導人和小鼠軟骨細胞一氧化氮合酶Ⅱ的激活、IL-8和基質金屬蛋白酶的分泌。瘦素還通過核因子-κB信號通路誘導人滑膜成纖維細胞IL-8分泌。此外，瘦素還調節幾種免疫細胞的活性。例如，瘦素敲除和瘦素受體敲除小鼠增加調節性T細胞水平，從而保護自身免疫性腦脊髓炎。因此，瘦素水平增加與調節性T細胞減少和促炎效應T細胞激活有關。最近研究顯示，瘦素誘導哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路過度表達，導致調節性T細胞無反應性。因此，調節性T細胞依賴于細胞外環境動態調節哺乳動物雷帕霉素靶蛋白活性，如瘦素濃度和細胞營養[9]。這些研究表明瘦素在免疫耐受、代謝和自身免疫中作為一種多效分子。但瘦素是否作為自身免疫性疾病新的活動標記物和潛在靶向治療還有待進一步研究。

3Chemerin

Chemerin也稱為他扎羅汀誘導基因2或維甲酸受體應答2，是一種具有趨化活性的脂肪細胞因子。Chemerin是一種分子量為18 kDa的非活性前蛋白，能被翻譯后的羧基末端片段激活。它通過與G蛋白偶聯受體趨化因子樣受體1(CMKLR1或ChemR23)結合而發揮作用。Chemerin與其受體主要表達于脂肪組織，另外，樹突狀細胞、巨噬細胞和NK細胞也表達Chemerin受體。該脂肪因子參與免疫和代謝平衡。Chemerin水平與體質量指數、炎性標志物(如TNF-α、IL-6和C反應蛋白)和代謝綜合征呈強相關；Chemerin水平降低伴隨著體質量和脂肪的丟失。因此，Chemerin可作為肥胖的生物標志物。人關節軟骨細胞表達Chemerin和其受體ChemR23，Chemerin刺激促炎細胞因子IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1β和MMP-1、 MMP-2、 MMP-3、MMP-8、MMP-13分泌。與骨性關節炎患者相比，RA患者成纖維細胞樣滑膜細胞Chemerin和ChemR23表達增加。Chemerin對RA成纖維細胞樣滑膜細胞起到直接的促炎和刺激作用[10]，提示Chemerin/ChemR23軸在RA發病中起著重要作用。最近研究發現，RA患者循環Chemerin水平增加，且Chemerin水平與疾病活動(DAS28、血沉、C反應蛋白)呈正相關[11]。RA患者給予TNF抑制劑阿達木單抗，血清Chemerin水平下降，且伴隨疾病活動(DAS28、血沉、C反應蛋白和IL-6)和巨噬細胞遷移抑制因子水平下降[12]。這些研究表明血清Chemerin可作為疾病活動和治療療效的生物標志物。

4內脂素

內脂素是一種含有471個氨基酸的蛋白質，分子量為52 kDa，又被稱為前B細胞集落增強因子、煙酰胺磷酸。它最初被發現于肝臟、骨髓和肌肉，也由粒細胞和單核細胞/巨噬細胞和內臟脂肪組織分泌。內脂素特異性受體尚未明確。肥胖患者內脂素水平升高。內脂素具有胰島素樣功能。內脂素的致炎作用是由胰島素信號通路通過Akt的磷酸化介導的。

肥胖和2型糖尿病患者血清內脂素水平升高，體質量丟失的患者血清內脂素水平下降。內脂素通過誘導內皮細胞促炎介質和黏附分子而促進動脈粥樣硬化和斑塊不穩定。內脂素可能在RA發病中起著重要作用。它主要表達于RA滑膜襯里層、淋巴聚集處和間質血管，誘導RA滑液趨化因子IL-8、CCL2，促炎細胞因子IL-6和MMP-3表達增加；促進成纖維細胞遷移和誘導p 38絲裂原活化蛋白激酶磷酸化，而抑制p 38絲裂原活化蛋白激酶能顯著減弱內脂素的上述作用[13]。另外，抑制膠原誘導關節炎鼠內脂素能顯著減輕疾病嚴重程度和降低血清TNF-α水平[14-15]。RA患者血清、滑液和滑膜內脂素水平增加。血清和滑液內脂素水平與炎性程度、疾病嚴重程度和關節損傷程度相關。抗TNF-α治療對RA患者血清內脂素水平結果的報道不一致。有學者發現無顯著變化[16]，而另有學者發現則呈負相關[17]。一般來說，血清內脂素水平與循環B細胞數目相關，而不是與疾病活動相關。利妥昔單抗能降低RA患者血清內脂素水平，但內脂素是否作為預測RA惡化的生物標記物仍有待進一步研究[18]。

5抵抗素

抵抗素又稱為脂肪組織特異性的分泌因子或存在于炎癥發生區3。它是一分子量為12.5 kDa的富含半胱氨酸的蛋白質，屬于抵抗素樣分子家族。小鼠的抵抗素主要來源于白色脂肪組織，而人的抵抗素則主要來源于單核細胞和巨噬細胞。因此，在人脂肪組織中，抵抗素主要由非脂肪細胞的炎性細胞分泌。目前抵抗素受體尚不明確，但最近提出Toll樣受體4調節抵抗素的促炎作用。抵抗素對免疫功能也有很大的影響。它可通過調節樹突狀細胞而放大調節性T細胞的功能；炎性介質增加抵抗素表達，反過來，抵抗素又誘導TNF-α、IL-12、IL-6和IL-1β分泌；給予膝關節內注射抵抗素能誘發關節炎。這些研究提示抵抗素參與RA的發病。與骨性關節炎患者或健康對照者相比，RA患者血清抵抗素水平顯著升高，且與炎性標志物(C反應蛋白、血沉、IL-1β、白細胞計數)、疾病活動(DAS28)和關節破壞相關。抵抗素和放射學進展關系的報道相互矛盾[4，6，19]。

RA患者經抗TNF-α治療后血清抵抗素水平下降。與骨性關節炎患者相比，RA患者滑液和滑膜襯里層抵抗素水平升高[3，20]。這些研究表明，抵抗素水平在RA患者炎癥部位升高，然后聚集在滑液中。抗環瓜氨酸肽抗體陽性患者滑液抵抗素水平與疾病進展相關，而不是血清抵抗素水平，提示抵抗素可能作為疾病進展的生物標志物[21]。

6LCN2

LCN2，又稱為siderocalin、24p3、uterocalin和嗜中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白，是分離自嗜中性粒細胞顆粒的25 kDa的糖蛋白，白色脂肪組織是其主要來源。該脂肪因子結合和運輸小親脂性物質，如視黃醇、花生四烯酸、類固醇、鐵和脂肪酸等，誘導造血干細胞凋亡、抑制細菌生長、調節鐵代謝和胰島素抵抗等。炎癥刺激能通過激活核因子-κB通路上調LCN2表達，然而，地塞米松能促進軟骨細胞LCN2表達。RA患者血清和滑液MMP-9水平升高，LCN2能促進MMP-9活化。最近，Katano等[22]研究表明，RA患者滑液LCN2水平較骨性關節炎患者顯著升高，通過蛋白質組學分析，粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子可上調中性粒細胞LCN2表達，隨后誘導滑膜細胞一系列酶的表達，如組織蛋白酶D、過渡內質網ATPase和轉谷氨酰胺2，從而促進滑膜炎癥和滑膜細胞增殖。

7SAA3

SAA3屬于急性期血清淀粉樣A蛋白家族，主要由肝細胞和脂肪細胞分泌。SAA3與代謝和免疫功能低下相關。TNF-α、IL-1β、地塞米松、IL-6和脂多糖等增加SAA3表達。SAA3可直接活化髓樣分化因子88依賴Toll樣受體/髓樣分化因子2信號通路。

在兔Ag誘導的關節炎模型中，在炎癥關節細胞浸潤處能檢測到SAA3表達上調，也是血管翳形成和軟骨細胞處。在體外，重組人SAA誘導人軟骨細胞MMP轉錄。此外，RA患者滑膜高度表達SAA[23]。

8其他脂肪因子

Vaspin是一種內臟脂肪組織來源的絲氨酸蛋白酶抑制劑，主要表達于內臟脂肪組織。 Vaspin基因表達與體質量指數呈正相關，給予肥胖小鼠Vaspin可改善糖耐量和胰島素敏感性。RA患者血清和滑液Vaspin水平增加。

Omentin是一種新型的Ca2+依賴性凝集素，它高度并選擇性表達于內臟脂肪組織，并通過增加皮下和網膜脂肪組織胰島素介導的葡萄糖攝取而調節胰島素作用。肥胖患者血清Omentin蛋白和脂肪組織Omentin mRNA水平降低，且與肥胖標志物體質量指數、腰圍、血清瘦素呈負相關。克羅恩患者網膜脂肪組織Omentin基因表達，提示其在慢性炎性疾病中的作用。與骨性關節炎患者相比，RA患者滑液Omentin水平顯著降低[24]。但與健康對照者相比，幼年特發性關節炎患者循環Omentin水平顯著升高[25]。

Apelin是一種生物活性肽，最初認為是G蛋白偶聯受體APJ的內源性配體。Apelin主要由脂肪細胞分泌。胰島素、TNF-α能上調Apelin表達。Apelin參與骨性關節炎的發病，骨性關節炎患者血清和滑液Apelin水平增加[26]。而RA患者血清Apelin水平降低，但對藥物治療不敏感[27]。

Adipsin，也稱為補體因子D，高表達于脂肪組織和活化的單核細胞/巨噬細胞。循環Adipsin水平不能預測RA早期疾病的放射學進展[6]，然而，Adipsin水平與改變病情抗風濕藥治療的早期RA患者緩解率呈正相關。

9結論

脂肪細胞因子網絡參與白色脂肪組織、代謝紊亂和免疫性疾病。脂肪細胞因子不僅調節炎癥，而且調節先天性免疫和適應性免疫。雖然在過去幾年里認為脂肪細胞因子影響RA，但這些蛋白在RA中發生和發展的作用仍不清楚。大量證據表明，許多血清和滑液脂肪細胞因子可作為疾病活動和治療反應的生物標志物，但應用于臨床仍需要大量的實驗研究和臨床觀察。

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Adipokines as potential biomarkers in rheumatoid arthritis

CHANG Wen-jing，ZHAO Chun-jiang，CAI Hui

(NanjingGeneralHospital,NanjingMilitaryAreaCommand,Nanjing210002,China)

Abstract:Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic multisystem systemic inflammatory utoimmune disease characterized by polyarticular injury. Recently,research has been focusing on the possible identification of predictor markers of disease onset and/or progression,of joint damage,and of therapeutic response. Recent findings have uncovered the role of white adipose tissue as a pleiotropic organ not only specialized in endocrine functions but also able to control multiple physiopathological processes,including autoimmune and inflammation. Adipokines are secreted by white adipose tissue which involved in the pathogenesis of RA. This review will focus on the recent advances on the adipokines as potential biomarkers of disease activity and therapeutic response.

Key words:rheumatoid arthritis; adipokines; potential biomarkers

(收稿日期：2014-07-30，修回日期：2014-11-17)

通信作者:蔡輝，男，教授，博士生導師，研究方向：中西醫結合臨床與基礎研究，E-mail：caihuipdh@163.com

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2015.04.002