彭春梅,謝文光,何泳龍,3,游智驍,周京國※
(1.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科,四川 南充 637000; 2.成都醫(yī)學(xué)院,成都 610500; 3.成都中醫(yī)藥大學(xué),成都 610075)
風(fēng)濕性疾病是一組影響骨、關(guān)節(jié)及周圍軟組織如肌肉、肌腱、血管、筋膜等的局限性或系統(tǒng)性疾病。發(fā)病機制尚不清,可能與遺傳、免疫、環(huán)境等因素有關(guān)。因本組疾病具有異質(zhì)性,明確診斷和規(guī)范治療不易。臨床中以類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)、強直性脊柱炎、系統(tǒng)性硬化癥、血管炎等常見,在疾病診治前后需對患者病情的活動性進行評判。目前,風(fēng)濕性疾病的活動性評判或急性發(fā)作主要參考C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein,CRP)。正五聚蛋白3(pentraxin 3,PTX3),又稱腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)蛋白5,與CRP屬于同一個家族,是機體固有免疫的重要組成部分。PTX3是最早被識別的長鏈正五聚素,作為先天免疫系統(tǒng)中的一種可溶性模式識別受體,被分泌到胞外與相應(yīng)配體結(jié)合,發(fā)揮調(diào)節(jié)炎癥、激活補體、重塑血管以及促進纖維細(xì)胞分化等作用[1]。研究顯示,在反映機體組織急性損傷和局部炎癥狀態(tài)方面,PTX3與CRP一樣敏感,但在反映血管炎癥方面更具優(yōu)勢。目前PTX3在感染性疾病、血管性疾病、創(chuàng)傷及腫瘤等中的作用研究得較深入,近年來在風(fēng)濕性疾病中的作用的研究也逐漸增多?,F(xiàn)就國內(nèi)外報道的PTX3在各種風(fēng)濕性疾病中的作用進行綜述。
PTX3為正五聚體結(jié)構(gòu)蛋白,是Breviario等[2]通過白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)誘導(dǎo)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞、Lee等[3]通過腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞時發(fā)現(xiàn)的炎癥反應(yīng)蛋白。正五聚蛋白包括長鏈和短鏈正五聚蛋白,PTX3屬于前者,而CRP和血清淀粉樣蛋白P(serum amyloid P component,SAP)屬于后者。人類基因PTX3位于3q25,包含3個外顯子,編碼PTX3蛋白分子的前導(dǎo)肽、N端結(jié)構(gòu)域和C端五聚蛋白樣結(jié)構(gòu)域[2]。PTX3的分子量為41 970,是由8個單體組成的同源多聚體糖蛋白,含有381個氨基酸序列,包括一個發(fā)揮分泌作用的17個氨基酸的信號位肽[2]。PTX3具有獨特的N端和C端結(jié)構(gòu)域,與CRP同源的203個氨基酸肽鏈區(qū)域在N端,與SAP同源的178個氨基酸肽鏈區(qū)域在C端[2]。PTX3 N端的氨基酸肽鏈較SAP和CRP更長,故稱為長鏈PTX3。PTX3的C端區(qū)域以非鈣離子依賴的形式與補體C1q結(jié)合,其肽鏈末端殘基不能形成鈣離子黏附帶[4]。
骨髓樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)、單核吞噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、滑膜細(xì)胞、軟骨細(xì)胞以及腎固有細(xì)胞等在炎癥信號(如TNF-α、IL-1β、病原微生物成分等)的刺激下迅速產(chǎn)生和釋放PTX3[1]。氧化和酶促修飾的低密度脂蛋白和具有抗炎作用的高密度脂蛋白能促進內(nèi)皮細(xì)胞和人原代血管平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生PTX3[5]。此外,中性粒細(xì)胞中含有成熟的糖基化單體形式的PTX3,同樣響應(yīng)炎癥信號的刺激而被釋放到胞外,通過結(jié)合成多聚體發(fā)揮作用[6]。脂多糖、IL-1β誘導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生PTX3,而脂多糖和TNF-α則引發(fā)中性粒細(xì)胞釋放存儲的PTX3[7]。CRP和SAP在炎癥刺激下只能由肝細(xì)胞產(chǎn)生,且產(chǎn)生的速度不及PTX3。正常情況下,人血中PTX3的水平較低,在炎癥或組織損傷發(fā)生15 min后,血漿PTX3的水平開始升高,24 h達(dá)峰值,而CRP的峰值則出現(xiàn)在48 h后[8]。因此,PTX3作為急性期反應(yīng)蛋白較CRP更敏感。
除炎性因子外,IL-10、γ干擾素、轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF)等也參與了PTX3的生成調(diào)節(jié)。γ干擾素和IL-10對PTX3的生成起著不同的調(diào)節(jié)作用:γ干擾素協(xié)同脂多糖抑制PTX3的誘導(dǎo)表達(dá),而IL-10增大脂多糖、IL-1β等刺激的炎性反應(yīng)[9]。IL-6雖可刺激CRP的產(chǎn)生,但不能誘導(dǎo)PTX3表達(dá)。此外,單核細(xì)胞趨化蛋白1、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子均不能誘導(dǎo)PTX3的表達(dá)。機體并非接受炎性信號而持續(xù)表達(dá)PTX3,升高的PTX3可反過來誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分泌免疫抑制細(xì)胞因子,如IL-10和TGF-β。糖皮質(zhì)激素也以可以調(diào)節(jié)PTX3的表達(dá):在成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞,糖皮質(zhì)激素能促進PTX3的產(chǎn)生;但在DC和巨噬細(xì)胞中卻抑制PTX3的生成[10]。炎癥誘導(dǎo)劑通過激活核因子κB誘導(dǎo)促炎介質(zhì)和PTX3等抗微生物蛋白表達(dá),糖皮質(zhì)激素不僅可抑制促炎因子表達(dá),還可增強抗微生物蛋白的轉(zhuǎn)錄[11]。術(shù)前給予糖皮質(zhì)激素以減少全身炎癥反應(yīng),術(shù)后24 h 反應(yīng)全身炎癥狀態(tài)的CRP水平降低,而血漿中PTX3的水平卻升高[12]。
2.1免疫功能 固有免疫是防止微生物入侵和避免組織損傷的第一道防線,微生物和損傷組織與識別分子相互作用觸發(fā)補體激活途徑。PTX3在固有免疫中起著激活補體和促進吞噬細(xì)胞識別病原體的作用。PTX3作為可溶性模式識別受體,可與多個可溶性配體如補體C1q、H因子、成纖維細(xì)胞生長因子2(fibroblast growth factor 2,F(xiàn)GF2)、甘露聚糖結(jié)合凝集素(mannan binding lectin,MBL)等結(jié)合[4]。PTX3最常見的配體是C1q,微生物與特異性抗體結(jié)合形成C1q的結(jié)合位點,從而激活經(jīng)典補體途徑。MBL通過膠原蛋白樣結(jié)構(gòu)域結(jié)合PTX3和SAP,通過形成MBL-PTX3復(fù)合物而聚集C1q,并增強C3、C4在微生物細(xì)胞壁的沉積,進而激活凝集素途徑[13]。此外,在補體旁路途徑活化過程中,調(diào)節(jié)因子H與PTX3結(jié)合后,調(diào)節(jié)因子H和iC3b在凋亡細(xì)胞中的沉積作用增強,從而避免過度激活補體[14]。PTX3糖基化程度在調(diào)節(jié)蛋白與不同配體(C1q和H因子)的結(jié)合中起重要作用,有利于激活PTX3的生物學(xué)活性[15]。PTX3通過不同機制發(fā)揮促進吞噬、募集白細(xì)胞及調(diào)節(jié)補體活性的作用,進而清除入侵的微生物。
與家族的其他成員相似,PTX3能與凋亡細(xì)胞結(jié)合,從而抑制凋亡細(xì)胞被DC吞噬。在凋亡晚期,PTX3不僅能與凋亡細(xì)胞結(jié)合,還能增強DC分泌細(xì)胞因子[14]。細(xì)胞內(nèi)的PTX3易聚集于凋亡晚期的中性粒細(xì)胞表面,并作為自噬分子被巨噬細(xì)胞識別和捕獲,進而清除凋亡細(xì)胞[16]。凋亡細(xì)胞與PTX3預(yù)孵育,增強了C1q與PTX3的結(jié)合以及C3在細(xì)胞表面的沉積,表明PTX3在補體介導(dǎo)的凋亡細(xì)胞清除中具有作用[14]。當(dāng)細(xì)胞即將死亡時,PTX3限制來自將死細(xì)胞的抗原交叉呈遞,表明PTX3有助于限制炎癥條件下的組織損傷和自身反應(yīng)性T細(xì)胞激活[17]。
2.2調(diào)節(jié)炎癥 PTX3通過調(diào)節(jié)補體激活,直接影響促炎介質(zhì)的產(chǎn)生。在肺炎克雷伯菌感染過表達(dá)PTX3的小鼠模型中,促炎因子TNF-α的產(chǎn)生受到抑制[18]。PTX3通過與黏附分子P選擇蛋白結(jié)合而影響炎癥部位細(xì)胞的募集,在切口正常愈合過程中起重要作用[19]。PTX3還可調(diào)節(jié)無菌性炎癥,在人和小鼠中,急性心肌缺血期間PTX3迅速表達(dá),導(dǎo)致中性粒細(xì)胞浸潤增加、毛細(xì)血管數(shù)量減少、心肌細(xì)胞凋亡增加,且在損傷組織中觀察到大量C3沉積[20]。在小鼠心肌炎模型中,PTX3缺乏與心肌損傷及心肌細(xì)胞凋亡增加相關(guān)[21]。PTX3并不能發(fā)揮直接的抗細(xì)菌、抗病毒作用,而通過影響DC的吞噬能力而發(fā)揮炎癥調(diào)節(jié)作用。在呼吸機誘導(dǎo)的肺損傷模型中,PTX3過表達(dá)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)增加,其還能影響血管阻力,誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)變化[22-23]。在組織損傷和再灌注的情況下,PTX3可發(fā)揮抗炎和促炎雙重作用。
2.3血管重塑 PTX3具有抑制巨噬細(xì)胞吞噬凋亡晚期中性粒細(xì)胞的作用,因而在有白細(xì)胞浸潤的部位高表達(dá)PTX3[24]。活動性血管炎患者血清PTX3的水平顯著高于靜息狀態(tài)的患者和健康人,皮膚活檢發(fā)現(xiàn),大量PTX3存在于活動性血管炎患者的血管內(nèi)皮細(xì)胞中[25]。FGF2在體內(nèi)可被PTX3高度識別。FGF2通過與酪氨酸激酶受體相互作用,誘導(dǎo)培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖,并產(chǎn)生細(xì)胞蛋白酶,在切口愈合、炎癥及動脈粥樣硬化過程中調(diào)節(jié)新生血管形成[26]。動物實驗表明,PTX3基因敲除小鼠腦梗死區(qū)的新生血管及血管內(nèi)皮生長因子受體2明顯減少,小鼠血腦屏障的完整性受到破壞[27]。因而,PTX3具有促進內(nèi)皮細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)梗死區(qū)域新生血管形成、保護血腦屏障完整性的作用。
研究顯示,PTX3在動脈粥樣硬化晚期過表達(dá),冠狀動脈硬化患者血漿PTX3的水平明顯升高,且水平與血管的狹窄程度密切相關(guān)[28]。敲除PTX3基因,巨噬細(xì)胞的積聚和血管平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移將受到影響,導(dǎo)致?lián)p傷后血管內(nèi)膜過度增生[29]。微RNA在血管系統(tǒng)中具有血管重塑和調(diào)節(jié)血壓的雙重作用,尤其miR-150可通過抑制PTX3的表達(dá),促進內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移以及抑制血管重塑[30]。PTX3與血管壁損傷后的血管重塑的關(guān)系還需要進一步明確。
3.1PTX3與血管病變相關(guān)性風(fēng)濕病
3.1.1SLE SLE是外源性抗原激活體內(nèi)的B細(xì)胞,從而產(chǎn)生大量不同類型的自身抗體而致病,小血管炎及其所致的器官損害是SLE的主要病理特征。作為一種多系統(tǒng)受累的自身免疫性疾病,SLE臨床表現(xiàn)廣泛,腎是最常見的受累臟器。炎性分子在SLE的發(fā)病中起著關(guān)鍵作用。人類腎固有細(xì)胞能恒定表達(dá)PTX3,并在炎癥狀態(tài)下受IL-1β、TNF-α的刺激表達(dá)上調(diào)[31]。上調(diào)的PTX3誘導(dǎo)前炎癥介質(zhì)產(chǎn)生,從而導(dǎo)致腎小球損傷。SLE活動期間,患者體內(nèi)α干擾素的表達(dá)增加,一方面抑制外周血單個核細(xì)胞中PTX3的產(chǎn)生,另一方面促進儲存于中性粒細(xì)胞中的PTX3釋放[32]。PTX3大量沉積在狼瘡腎炎患者的腎小管間質(zhì)區(qū),可反映腎小管間質(zhì)損傷[33]。PTX3參與的補體途徑的激活可能是SLE和狼瘡腎炎發(fā)病及病情活躍的病理機制。Ismail等[34]證實,SLE患者血漿PTX3的水平高于健康人,并可反映疾病的活動度。此外,皮下注射PTX3的小鼠,體內(nèi)產(chǎn)生了抗PTX3抗體,這種抗體不僅延緩了狼瘡腎炎的進展,而且還延長了實驗小鼠的存活時間[35]??筆TX3抗體可能是通過Fc片段抑制補體激活,從而抑制腎臟炎癥。狼瘡腎炎患者體內(nèi)也存在抗PTX3的自身抗體,這種抗體在活動性狼瘡腎炎患者中并不是普遍存在的,而是與較輕的腎損傷相關(guān)[36],因而推測抗PTX3的自身抗體可能對狼瘡性腎炎有保護作用。
3.1.2血管炎 血管炎是一組因血管壁炎癥和壞死而致的多系統(tǒng)損害的自身免疫性疾病。根據(jù)受累血管的大小分為大、中、小血管炎,多發(fā)性大動脈炎屬于大動脈炎,而抗中性粒細(xì)胞胞質(zhì)抗體(antineutrophil cytoplasmic autoantibody,ANCA)相關(guān)性血管炎(ANCA-associated vasculitis,AAV)屬于小血管炎。大血管炎患者的全身炎癥與血管壁局部炎癥存在明顯的相關(guān)性,但有時全身炎癥指標(biāo)與持續(xù)性血管疾病活動度無明確相關(guān)性。嚴(yán)重的全身性炎癥主要與IL-6驅(qū)動的免疫相關(guān),而大動脈炎患者血管壁炎癥主要是由γ干擾素介導(dǎo)[37]。在血管炎的局部炎癥中,PTX3由內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生。多發(fā)性大動脈炎患者血漿PTX3的水平較健康人明顯升高,并反映了疾病的嚴(yán)重程度和持續(xù)存在的血管炎癥[38]。中性粒細(xì)胞胞外捕網(wǎng)是中性粒細(xì)胞的一種獨特的死亡方式?;罨闹行粤<?xì)胞通過釋放自身DNA、大量自身抗原及相關(guān)顆粒酶形成以DNA為骨架的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來捕獲、殺傷病原體。AAV患者的中性粒細(xì)胞能釋放出大量PTX3,ANCA可誘導(dǎo)正常中性粒細(xì)胞以中性粒細(xì)胞胞外捕網(wǎng)的方式隨髓過氧化物酶將PTX3釋放出胞外[39]?;顒悠贏AV患者血清及局部腎組織高表達(dá)PTX3,其較紅細(xì)胞沉降率、CRP更迅速地反映局部組織的炎性損傷狀態(tài)[40]。另外,在AAV患者的血清中也發(fā)現(xiàn)了抗PTX3自身抗體,從而證明PTX3是一種新型ANCA抗原,開啟了抗PTX3抗體作為診斷疾病的一種新型生物標(biāo)志物的研究[41]。
3.1.3系統(tǒng)性硬化癥 也稱硬皮病,是免疫異常激活、血管病變、成纖維細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致的以細(xì)胞外基質(zhì)沉積和組織器官過度纖維化為主要特征的自身免疫性疾病,臨床表現(xiàn)為局限性或彌漫性皮膚增厚、內(nèi)臟纖維化。PTX3與FGF-2結(jié)合能抑制相應(yīng)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和新生血管形成,從而發(fā)揮抗血管生成的作用[26]。PTX3不僅可以抑制新生血管形成,還具有促進纖維細(xì)胞分化以及參與調(diào)節(jié)炎癥等多重作用,其可能是參與系統(tǒng)性硬化癥發(fā)病的重要分子[42-43]。事實上,系統(tǒng)性硬化癥患者血清PTX3的水平顯著升高,并能反映疾病的嚴(yán)重程度,受累的皮膚內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中PTX3的表達(dá)上調(diào)[44]。培養(yǎng)健康人的皮膚血管內(nèi)皮細(xì)胞,經(jīng)轉(zhuǎn)染PTX3基因后血管內(nèi)皮細(xì)胞生成被抑制,沉默該基因后恢復(fù)促血管生成功能[29]。
3.2PTX3與關(guān)節(jié)性風(fēng)濕病
3.2.1RA 是以炎性滑膜炎為主要特征的全身多系統(tǒng)受累的慢性風(fēng)濕病,以對稱性小關(guān)節(jié)、多關(guān)節(jié)炎為特點。類風(fēng)濕因子和抗環(huán)狀瓜氨酸蛋白是區(qū)別RA與其他關(guān)節(jié)炎的特異性指標(biāo)。在無炎性細(xì)胞因子狀態(tài)下培養(yǎng)RA患者的滑膜細(xì)胞發(fā)現(xiàn),PTX3高表達(dá),且不能被TNF-α和IL-1受體拮抗劑所抑制,但能被γ干擾素和TGF-β抑制[45]。在類風(fēng)濕滑膜組織中,被血清淀粉樣蛋白A誘導(dǎo)產(chǎn)生的PTX3作為一種促炎分子使類風(fēng)濕炎癥長期存在[46]。對類風(fēng)濕因子陽性和類風(fēng)濕因子陰性的RA患者血漿及關(guān)節(jié)液中PTX3的表達(dá)進行研究發(fā)現(xiàn),類風(fēng)濕因子陽性患者血漿和關(guān)節(jié)液中PTX3的水平顯著高于血清陰性者,并反映了疾病的嚴(yán)重程度[47]。因此認(rèn)為,關(guān)節(jié)液中PTX3的水平與疾病的活動相關(guān),可以作為局部炎癥標(biāo)志物,尤其針對類風(fēng)濕因子陽性的RA更具特異性。
3.2.2脊柱關(guān)節(jié)病 脊柱關(guān)節(jié)病是一組以中軸、外周關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)周圍組織慢性進展性炎癥為特點的慢性疾病,強直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)和銀屑病關(guān)節(jié)炎是常見的脊柱關(guān)節(jié)病。
AS是以中軸關(guān)節(jié)慢性炎癥為主的疾病,累及骶髂關(guān)節(jié),引起脊柱強直、纖維化以及不同程度的眼、肺、肌肉等關(guān)節(jié)外病變。銀屑病關(guān)節(jié)炎是一種與銀屑病密切相關(guān)的慢性炎性疾病,臨床表現(xiàn)為銀屑病皮疹并伴有關(guān)節(jié)和周圍軟組織腫痛、僵硬以及運動障礙,部分患者出現(xiàn)骶髂關(guān)節(jié)炎和(或)脊柱炎。主要病因是T細(xì)胞的異常活化、增殖,主要炎癥介質(zhì)靶點是TNF-α和一系列白細(xì)胞介素。PTX3可通過募集白細(xì)胞調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),AS患者血清PTX3的水平升高,其可作為AS的血清炎性標(biāo)志物,但并不能反映疾病活動度[48]。對PTX3基因的單核苷酸多態(tài)性與AS易感性進行研究發(fā)現(xiàn),PTX3基因中rs3816527和rs3845978位點可能與AS的發(fā)生相關(guān)[49]。但Nisihara等[50]對81例脊柱關(guān)節(jié)炎(包括11例銀屑病關(guān)節(jié)炎和70例AS)患者血漿PTX3的水平進行研究發(fā)現(xiàn),患者血漿PTX3的水平低于健康對照組。研究表明,PTX3的水平與銀屑病的疾病活動呈正相關(guān),對未經(jīng)治療的銀屑病患者進行研究發(fā)現(xiàn),患者血漿和單核細(xì)胞培養(yǎng)液中PTX3的生成增加,免疫組織化學(xué)和熒光染色后,嚴(yán)重銀屑病皮損中成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中有強染色的PTX3[51]。
3.3PTX3與其他風(fēng)濕性疾病 骨質(zhì)疏松是以骨量減少及骨微結(jié)構(gòu)改變?yōu)橹饕卣鞯娜砉谴x性疾病。RA、SLE等慢性全身性疾病也是引起骨質(zhì)疏松的常見原因,成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞功能失衡是骨質(zhì)疏松發(fā)病的主要機制。骨保護素-核因子κB受體活化因子-核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor κB ligand,RANKL)信號通路在調(diào)控破骨細(xì)胞的形成及骨重建中發(fā)揮重要作用。研究表明,骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞在體外誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞時表達(dá)PTX3,并且PTX3通過增加成骨細(xì)胞RANKL的生成刺激破骨細(xì)胞生成,沉默PTX3基因后RANKL的生成減少[52]。骨骼的健康與成骨細(xì)胞表達(dá)PTX3的量之間存在相關(guān)性,與同齡的健康者相比,骨質(zhì)疏松患者PTX3表達(dá)陽性的成骨細(xì)胞所占的比例顯著降低[53]。PTX3作為一種新的骨代謝調(diào)節(jié)因子,影響著骨代謝的平衡,對于其調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞活性的分子機制的研究較少,還有待進一步研究闡明。
PTX3具有多種生物學(xué)功能,在多種疾病中發(fā)揮著不同的作用。目前,PTX3作為一種反映急性期炎癥的血清標(biāo)志物而逐漸受到關(guān)注。在風(fēng)濕性疾病中,對血漿和(或)關(guān)節(jié)液中PTX3水平的研究結(jié)論尚不統(tǒng)一。一項Meta分析顯示,自身免疫性疾病中PTX3的血清/血漿水平高于健康對照組[54]。在自身免疫性疾病和炎癥性疾病中,血清PTX3的水平是否反映疾病的活動度或嚴(yán)重程度,以及能否用于監(jiān)測疾病治療效果,還有待進一步的研究。此外,PTX3具有限制炎癥條件下的組織損傷和自身反應(yīng)性T細(xì)胞的激活作用,但具體機制未詳細(xì)闡述,還須更深入的研究,這或?qū)橹委燂L(fēng)濕性疾病提供新策略。