糖酵解酶在類風濕關節炎發病機制中的研究進展

肖 翠(綜述)，王友蓮(審校)

(1.南昌大學研究生院醫學部2018級； 2.江西省人民醫院風濕免疫科，南昌 330006)

類風濕關節炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性炎癥性自身免疫性疾病，主要病理改變為侵襲性滑膜組織的炎癥、血管翳形成和關節軟骨及骨的破壞。有研究[1]發現，RA患者存在糖代謝異常、胰島素抵抗，并提示RA患者糖代謝異常與RA疾病本身相關，而糖代謝異常對RA發生又有促進作用，兩者發生機制可能存在內在聯系，但具體機制不詳。糖代謝是體內主要的產能途徑之一，包括糖酵解、有氧氧化和磷酸戊糖代謝途徑，能產生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)。有研究[2]發現，糖酵解途徑中的多種糖酵解酶活性增強可能與RA的發病機制密切相關，但如何作用尚不知。目前對RA發病機制的研究主要集中在免疫、遺傳和細胞生物學等方面，而糖代謝尤其是糖酵解途徑對RA發病的影響報道少，筆者就糖酵解酶對RA發生機制的研究作一綜述。

1 糖酵解與RA發生的關系

葡萄糖有氧氧化是正常滑膜組細胞產能的主要途徑。BUSTAMANTE等[3]發現RA患者體內成纖維細胞樣滑膜細胞(fibroblast-like synovial cell，FLS)中的產能代謝途徑發生了改變。GARCIA CARBONELL等[4]研究發現，葡萄糖轉運蛋白1(glucose transporter1，GLUT1)mRNA表達與RA FLS的功能相關，且在關節炎小鼠的關節基質區檢測到葡萄糖攝取和糖酵解基因表達水平的增加。而使用糖酵解抑制劑可顯著改善RA模型小鼠關節炎的嚴重程度[5]。

CIURTIN等[6]檢測到RA滑液中葡萄糖濃度下降且乳酸含量顯著上升。葡萄糖無氧氧化最終產生乳酸，由于RA患者體內中糖酵解活性增加可導致乳酸性酸中毒，而酸性微環境可能會導致RA滑膜組織細胞的異常分化及增殖[7]，導致滑膜異常增生。

RA在微環境缺氧狀態下血管功能出現障礙，導致血液供應中斷并導致RA中的組織缺氧,缺氧反過來影響關鍵信號通路，其中主要信號通路是缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factor,HIF)通路[8]。YANG等[9]通過構建RA動物模型與采用乳酸檢測試驗觀察到HIF-1α的表達顯著上調,提示RA的發病率可能與缺氧微環境有關。HUA等[10]還觀察到在患有RA的滑膜襯里和基質細胞中HIF-1α和HIF-2α的表達均增加。在低氧條件下，HIF不僅可使葡萄糖轉運蛋白GLUT1及GLUT3表達增加以增強葡萄糖的細胞吸收，而且還調節炎性滑膜中乳酸脫氫酶、己糖激酶Ⅱ等酶的水平進而增強糖酵解活性[11]。

2 糖酵解酶與RA發生的關系

2.1 葡萄糖6磷酸異構酶與RA

葡萄糖6磷酸異構酶(glucose 6 phosphate isomerase,G6PI)也稱為磷酸己糖異構酶，是一種催化果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的相互轉化的關鍵酶。DAI等[12]通過免疫組織化學對RA滑膜組織進行CD68、CD3、CD20、CD38、CD79a和CD34染色，發現血清G6PI水平與滑膜炎癥呈正相關，RA血清中可溶性GPI水平較非RA組的水平明顯升高，并且經過治療后，G6PI水平顯著下降，提示升高的血清G6PI可能參與RA的滑膜炎，機制不明。FAN等[13]研究發現，外周血單核細胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中過表達的G6PI mRNA可能是RA患者血清G6PI升高的重要來源，同時發現RA患者血清或PBMC中G6PI抗原、抗G6PI抗體、G6PI循環免疫復合物(G6PI-circulating immune complex，G6PI-CIC)水平增加，并首次提出血清G6PI單獨或與抗環瓜氨酸肽(cyclic citrullinated peptide，CCP)抗體組合對RA診斷和活動度的預測有較大價值。武東等[14]發現在RA患者的血清中檢測到較高水平抗瓜氨酸化葡萄糖-6-磷酸(citrullinated glucose-6-phosphate isomerase，C-GPI)70-88肽抗體和抗C-GPI435-453抗體，并且發現這兩種抗體對比抗G6PI抗體具有更高的診斷學意義，甚至在類風濕因子(rheumatoid factor，RF)、抗角蛋白抗體、抗CCP抗體均為陰性的RA患者中具有較高的陽性率，表明其對于血清陰性RA患者的早期診斷有重要意義。LU等[15]在RA患者的滑膜組織、滑液及微血管內皮細胞中均發現了較高水平的G6PI，通過研究證明缺氧環境的形成與G6PI在RA FLS與人皮膚微血管內皮細胞(human dermal microvascular endothelial cell，HDMEC)中的分泌互相促進，進一步證實G6PI作為缺氧前提下HIF-1α的下游調節因子，不僅可調節缺氧對FLS增殖的影響，同時可促進FLS分泌血管內皮生長因子(vascular endothelail growth factor，VEGF)進而調控HDMEC的遷移和血管形成，進而加重RA疾病進展，且所有這些由缺氧誘導的表型都需要G6PI的表達，證明G6PI是RA中缺氧條件下的新型促血管生成因子。另外有研究[16]證實G6PI可通過促進細胞周期的G0向G1/S轉換來增加RA FLS增殖并抑制其凋亡促進RA疾病進展。

2.2 磷酸丙糖異構酶與RA

磷酸丙糖異構酶(triosephosphate isomerase,TPI)是一種能可逆地催化三磷酸甘油醛為磷酸二羥丙酮的糖酵解酶。YANG等[17]首次確認了人軟骨細胞TPI的抗原性。CHANG等[18]應用免疫印跡和免疫組織化學驗證，TPI在早期RA血漿中的表達增加2倍或更多。袁吉釗等[19]發現RA患者體內TPI顯著高于正常人，血清TPI含量與RA活動度呈正相關，提示TPI是一種新的RA疾病相關性自身抗原，同時還發現TPI不僅可以特異性刺激RA PBMC增殖，同時還可刺激PBMC分泌大量INF-γ、TNF-α及IL-17等炎癥因子。其中TNF-α作為促炎因子能通過NF-κB通路促使滑膜及軟骨組織生成前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)及膠原酶，并刺激FLS的增生，加速骨及軟骨的破壞吸收[20]。INF-γ可活化巨噬細胞，增強MHCⅠ、Ⅱ類抗原的表達，增強NK細胞活性，抑制纖維母細胞產生膠原，刺激并增強炎癥反應等[21]，IL-17a則能通過上調RANKL增強破骨細胞活性引起骨破壞[22]。

2.3 磷酸甘油酸激酶1與RA

磷酸甘油酸激酶1(phosphoglycerate kinase 1,PGK1)可催化3-磷酸甘油醛為2-磷酸甘油醛，是糖代謝途徑中的關鍵酶。GOЁB等[23]用初診RA患者的血清進行免疫印記分析，證明PGK1為一種新的自身抗原。ZHAO等[24]觀察到CIA大鼠的滑膜組織中PGK1濃度增加，在抗PGK1 siRNA處理后，RA FLS的增殖水平、遷移能力及上清液中IL-1β及INF-γ等炎癥因子水平均顯著下降，提示PGK1可能與RA的滑膜炎癥及異常增生有關，具體機制不詳。SZEKANECZ等[25]研究發現PGK1參與血管形成、降低絲氨酸蛋白酶、血纖維蛋白溶酶活性，從而導致分泌血管抑素包括IFN-α、IFN-γ、IL-4、IL-12等減少，而這些細胞因子抑制血管生成介質可間接地阻斷新血管形成，揭示PGK1參與RA滑膜血管翳生成及病態增殖。

2.4 磷酸烯醇化酶與RA

磷酸烯醇化酶(enolase1,ENO1)是原核和真核細胞細胞質中的關鍵糖酵解酶，被認為是一種多功能蛋白質，在糖酵解途徑的最后階段催化2-磷酸甘油酸脫水為磷酸烯醇式丙酮酸[26]。SEYEON等[27]發現RA的促炎環境可誘導ENO1從單核細胞和巨噬細胞的細胞質轉運至細胞表面，針對ENO1的抗體可刺激這些細胞通過P38、MAPK和NF-κB途徑產生更高質量的促炎介質，如TNF-α、IL-1α/β、INF-γ和PGE2等，并促進RA滑膜炎癥的持續存在，首次表明ENO1的細胞表面表達在RA患者的單核細胞和巨噬細胞中高度上調。LEE等[28]通過質譜鑒定RA滑液中的ENO1結合蛋白，發現RA患者的滑膜中載脂蛋白B(apolipoprotein B，ApoB)為ENO1的特異型配體，ApoB與單核細胞上的ENO1結合，通過P38絲裂原活化蛋白激酶和NF-κB途徑刺激腫瘤壞死因子、IL-α、IL-1β、IL-6的生成，提示免疫細胞表面表達的ENO1與ApoB相互作用可增加RA關節炎的炎癥反應。近年來有研究[29]發現RA滑膜液中富含瓜氨酸化α-烯醇化酶(citrullinatedα-enolase peptide-1，CEP-1)特異型記憶T細胞。CEP-1是一種特異性的瓜氨酸化自身抗原，有研究[30]證實相比正常滑膜，RA患者的滑膜組織可檢測到更高濃度的瓜氨酸化蛋白，并誘導生成抗瓜氨酸化蛋白的抗體，例如抗CEP-1抗體[31]。最近有研究[32]發現抗CEP-1抗體可能無法取代抗CCP抗體用于RA的診斷，但對比后者，前者對于RA亞組的分類有更大意義。ALUNNO等[33]通過研究證實抗CEP-1抗體與RA骨侵蝕患病率較高有密切關聯，且首次證實抗CEP-1抗體與RA間質性肺病密切相關，具體機制有待進一步闡明。

2.5 其他糖酵解酶與RA

有研究[34]發現，RA患者的滑膜組織和FLS中果糖-2.6-二磷酸酶3(fructose-2,6-bisphosphatase 3,PFKFB3)表達增加，抑制PFKFB3可降低IL-6、IL-8的表達以及RA患者體內FLS的增殖、遷移和侵襲，同時還發現磷酸果糖激酶15可抑制TNF-α誘導的RA FLS中的NF-κB通路。己糖激酶2(hexokinase2，HK-Ⅱ)過表達導致FLS遷移和侵入能力增強，在正常膝關節內注射HK-Ⅱ可顯著增加滑膜襯里細胞厚度[3]。RA的滑膜中HK-Ⅰ/Ⅱ表達及其活性增加，抑制HK-Ⅰ/Ⅱ基因表達(siHK-Ⅰ/Ⅱ)或使用特異性己糖激酶抑制劑(lonidamine，LND)治療可降低促炎因子的生成及釋放，并誘導RA FLS凋亡，巨噬細胞表面TNF-α和IL-1β的表達也被抑制，因此減弱了關節炎癥和破壞，提示HK-Ⅰ/Ⅱ有助于塑造RA FLS和巨噬細胞的炎癥表型且LND可能是治療RA患者的潛在治療藥物[35]。

3 結語

糖酵解酶與RA的發病有著明顯關系，多種糖酵解酶在RA中表達及發揮著作用。對于糖酵解酶在RA中的作用機制、影響信號通路哪些環節、能否成為新的生物標志物仍有待更深入的研究。相信隨著分子技術的不斷發展和研究的深入，會有越來越多的參與免疫調控的糖酵解酶被發現，并且進一步揭示其作用機制，為未來治療RA提供新的靶點。