晚期糖基化終末產物受體途徑在川崎病中的研究進展

周忠 王鋒 田正 焦蓉

湖北醫藥學院附屬襄陽市第一人民醫院（湖北襄陽441000）

川崎病是一種好發于5 歲以下兒童的自限性血管炎癥性疾病，主要臨床表現包括發熱、多形性皮疹、草莓舌、結膜充血、指端脫皮及頸部淋巴結腫大等。川崎病主要累及中小動脈，冠狀動脈是最常見的受累部位［1］。雖然目前丙種球蛋白聯合阿司匹林的標準方案使患兒有較大獲益，但近年來丙種球蛋白不敏感型病例和復發病例數量呈逐年上升趨勢［2-4］。目前川崎病輔助治療較局限，因此為川崎病尋找更好的靶向治療顯得更加迫切。

晚期糖基化終末產物受體（RAGE）是位于人類6 號染色體基因經過轉錄翻譯而來的細胞表面免疫球蛋白［5］。RAGE 是多配體受體，其主要的配體包括晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）、S100/鈣粒蛋白、高遷移率族蛋白-1（high mobility group box-1，HMGB-1）及β-淀粉樣蛋白（amyloid-β，Aβ）等。不同的配體與RAGE相互結合可介導RAGE 途徑的活化，RAGE 途徑在糖尿病血管病變、肺纖維化、心衰及阿爾茲海默病等疾病的發生機制中起重要作用［6］。川崎病患兒體內RAGE較正常兒童呈顯著升高，其配體的表達也明顯升高，RAGE 途徑在川崎病的發生機制中扮演著重要角色［7-9］。本文就RAGE 途徑在川崎病冠脈內皮細胞損傷的發生機制及阻斷RAGE 途徑活化的策略進行綜述，期望為探究川崎病的發病機理及輔助治療提供新的方向和思路。

1 RAGE 的結構及相關信號通路

RAGE 是由404 個氨基酸組成，主要分為胞外結構域、跨膜域及富含電荷的尾部。胞外結構域包括三個免疫球蛋白樣區域：一個N 端的V 型結構域，隨后跟著兩個C 型結構域（C 和C′）。跨膜結構域使得RAGE 橫跨細胞膜將信號傳導入胞內。富含電荷的尾部可結合多種細胞內信號分子，從而能改變靶細胞的功能及特性，引發炎癥反應及細胞凋亡。RAGE 包括有三個異構體：全長RAGE（full-length RAGE）、顯性負RAGE（DN-RAGE）和可溶性RAGE（sRAGE）。全長RAGE 包括RAGE 完整的三個結構域，是配體發揮生物學功能的必備結構。當缺失傳導信號的尾部后，被稱為顯性負RAGE。這種形式的RAGE 雖然仍然鑲嵌在細胞膜上，但當配體與之結合后，由于失去傳導信號的尾部結構無法傳遞信號分子，無法發揮生物學功能［5，10-11］。RAGE 可被體內膜相關蛋白酶水解，水解后的胞外結構域可釋放入血，被稱為可溶性RAGE，可作為一種生物標志物。同時sRAGE 可與RAGE 競爭性結合配體，從而拮抗RAGE 介導的病理效應［5］。RAGE 受體與體內多種信號通路相關。在配體與RAGE 結合后，可激活下游炎癥通路（PI3K/AKT、ERK、p38、STAT3、AP-1、NF-AT、NF-κB等通路），通過促進炎性細胞因子及趨化因子的轉錄，調節自噬和凋亡，從而影響細胞的生物學功能。此外，活化的RAGE 途徑可激活NADPH 氧化酶引起細胞內活性氧（ROS）產生，從而促使NFκB 入核產生氧化應激損傷。體內細胞氧化還原條件、氧化應激和代謝狀態等因素可改變配體的特性，從而影響RAGE 激活的下游通路，因此RAGE 途徑在各種疾病的發生和進展中發揮的生物學效應不同［12-13］。

2 RAGE 途徑與川崎病

RAGE 與多種配體（如HMGB-1、AGEs 及S100蛋白）相互結合，在多種疾病的發病機制中起作用。在川崎病臨床研究中，觀察到RAGE 表達的上調，同時也檢測到HMGB-1 和S100 蛋白家族成員的升高［14-15］。HMGB-1 和S100 蛋白與RAGE 相互作用，導致川崎病體內炎癥反應的發生。

2.1 S100A8和S100A9S100A8、S100A9和S100A12分別被稱為鈣粒蛋白A、B 和C，這三種S100 蛋白主要激活粒細胞和單核細胞分泌，因此被歸為鈣粒蛋白家族。鈣粒蛋白被認為是各種疾病炎癥反應的生物標志物［16］。細胞外S100 蛋白通過結合RAGE 來介導中性粒細胞在血管內皮細胞的浸潤。S100A8 和S100A9 雖不能直接與RAGE 結合，但經過羧甲基賴氨酸修飾后的蛋白可結合RAGE激活核轉錄因子-κB（NF-κB）炎癥通路［14］。同時S100A8 和S100A9 還可通過Toll 樣受體4（TLR4）依賴于MyD88 的經典通路激活TAK-1，促進下游NF-κB 的核轉位及MAPK 通路的活化，導致炎癥因子及激活蛋白-1 的合成和分泌［17］。其中Toll 樣受體4 和NF-κB 信號通路是川崎病冠脈損傷的重要機制。EBIHARA等［16］通過對12例川崎病患兒白細胞18 個S100 基因檢測發現，川崎病體內S100A6、A8、A9、A11、A12、S100P 和Z 基因較正常兒童上調。在上調的基因中，S100A8、S100A9 和S100A12在急性期上調更明顯。S100A8 和S100A9 作為川崎病及其并發癥的潛在標志物，它可調節中性粒細胞和單核細胞與內皮細胞的粘附并促進它們向血管壁遷移［18］。S100A8 和S100A9 作為公認的炎癥損傷后的標志物，基于其生物學作用及在川崎病中的高表達，將其作為急性期川崎病炎癥反應的指標，或仍具有探究價值。

2.2 S100A12在川崎病血管炎的病理生理過程中，早期可見中性粒細胞的短暫浸潤，隨后招募單核細胞及巨噬細胞浸潤在血管內皮細胞中，最終介導冠脈炎癥的發生［19-20］。S100A12蛋白在川崎病急性期顯著上調，并在丙種球蛋白治療后下降。但在丙種球蛋白無反應患兒血清中S100A12水平經典方案治療后仍維持較高水平，證明S100A12 參與了川崎病炎癥反應發生［9］。S100A12 蛋白主要由激活的中性粒細胞分泌，其是在S100 蛋白家族中第一個被發現可結合RAGE 并通過RAGE 發揮調控靶細胞作用的成員。最近研究表明，S100A12 通過與RAGE 結合，介導NF-κB 途徑活化激活細胞，導致促炎介質的合成和分泌。此外，S100A12 還顯示出強大的趨化活性［5］。在體外應用TNF-α 刺激中性粒細胞后發現，S100A12 蛋白呈時間和劑量依賴性方式增加。在川崎病中，單核細胞來源的IL-1β驅動了S100A12 誘導的人冠脈內皮細胞無菌性炎癥［21-22］。因此S100A12 與促炎細胞因子之間相互交聯，相互影響，形成正反饋產生炎癥反應的級聯效應，可導致冠脈無菌性血管炎的發生。

目前研究表明S100 蛋白家族成員S100A8、S100A9 和S100A12 在川崎病發生發展中扮演著重要的角色。同時它們可作為判斷急性期炎癥反應及丙種球蛋白無反應性的生物標志物。但目前尚缺乏有關S100 蛋白作為標志物對川崎病病程和丙球耐藥的敏感性和特異性的研究，期望將這些標志物納入川崎病冠脈病變發生風險及丙球耐藥評分系統中用以指導臨床診斷及治療。

2.3 HMGB-1HMGB-1作為一種促炎介質，在無菌損傷或微生物入侵后釋放，激活免疫活性細胞，通過釋放促炎細胞因子來放大炎癥反應。HMGB-1已被證明可激活血管內皮細胞ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素、粒細胞集落刺激因子（G-CSF）、RAGE、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）、IL-8、纖溶酶原激活抑制劑-1 及纖溶酶原激活物的表達和分泌［23］。同時HMGB-1 也能促進內皮細胞的活化、內皮細胞骨架重排、通透性增加和屏障功能破壞，活化后的內皮細胞進一步釋放HMGB-1促進炎癥瀑布的發生［24］。HMGB-1與川崎病的發生及丙球耐藥有緊密的聯系。王春巖等［25］通過對30 例川崎病患兒血清樣本的研究顯示，川崎病患兒體內HMGB-1的水平較正常組及感染組顯著升高，且冠脈損傷及丙種球蛋白無反應患兒表達水平更高。AHN 等［14］通過對265 例川崎病患者基因進行測序也得到同樣的結論，HMGB-1 基因的SNP rs1412125 與川崎病冠脈病變形成及丙球耐藥有關。因此有學者提出在現有的預測IVIG 耐藥的風險評分中，加入血HMGB-1 水平對患者進行分層，將可能增加丙球聯合糖皮質激素治療成功的可能性［26］。

HMGB-1-RAGE 軸在炎癥反應的發生及細胞的凋亡中發揮著重要的作用。QIAN 等［15］發現川崎病血清中HMGB-1-RAGE-NF-κB 較正常組明顯升高，并在川崎病病程的不同階段發生變化，在動物實驗中也得到相同的結論。HMGB-1-RAGE 軸不僅在促進炎癥反應和信號通路活化上起作用，在促進冠脈內皮細胞焦亡中也至關重要。JIA 等［27-28］應用川崎病血清刺激人單核細胞后與人冠脈內皮細胞共培養發現，血清刺激單核細胞釋放HMGB-1，釋放的HMGB-1可作用于冠脈內皮細胞RAGE受體，從而啟動細胞焦亡途徑，促進GSDMD 和NLRP3 炎癥小體生成，介導IL-1β 的生成，最終導致內皮細胞程序性死亡。

目前研究表明HMGB-1-RAGE 可能是冠狀動脈損傷發生機制中的重要環節。此外，丙種球蛋白發揮抗炎作用的機制，可能與其調控HMGB-1-RAGE 有關。但尚不清楚激活HMGB-1 啟動RAGE途徑的病原體產物或內源性配體。

3 RAGE 途徑抑制劑

RAGE 作為疾病治療的靶點，其抑制劑目前主要集中在sRAGE、抗RAGE 抗體和分子抑制劑等方面的研究。

3.1 sRAGEsRAGE 是RAGE 的一種截斷形式，主要由RAGE 的細胞外結構區域組成，而細胞外結構區域可與配體相互結合，但無跨膜區域及胞內區域，無法將信號分子傳入細胞內，因此可與RAGE 形成競爭性抑制［6］。體內由于脫落酶、去整合素和基質金屬蛋白酶10的作用下膜結合的RAGE蛋白裂解產生內源性sRAGE，因此sRAGE 可作為RAGE 的表達和靶器官損傷嚴重程度的標志物［29］。在川崎病患兒體內也可檢測到sRAGE 在急性期時顯著下調，并與S100A12 水平呈負相關［30］。雖然體內可產生內源性sRAGE，但含量很少難以達到治療作用，此時額外補充重組sRAGE 是一種很好的治療手段。重組sRAGE 在小鼠體內，可顯著抑制RAGE 的表達，并能夠上調保護性炎癥因子IL-10 及TGF-β 的表達，同時可抑制晚期T 細胞分化為成熟的致病表型［31］。此外，sRAGE 通過阻斷氣道樹突狀細胞HMGB-1/RAGE 信號通路來減輕中性粒細胞介導的哮喘發作［32］。理論上，在川崎病治療中，應用sRAGE抑制S100蛋白及HMGB-1 與RAGE 相互作用從而可抑制體內炎癥效應的發生和放大。

3.2 RAGE 抗體RAGE 抗體是針對于RAGE 的單克隆抗體，在體外阻斷RAGE 與多種配體結合，從而抑制其發揮生物學效應。在LPS 誘導的膿毒癥小鼠模型中RAGE 及其所介導的促炎因子和趨化因子明顯上調，應用RAGE 抗體后顯著抑制小鼠肝臟RAGE的表達，同時下調NF-κB通路及TLR4 通路的活化，從而減少IL-1β 和TNF-α 等炎癥因子的產生［33］。RAGE 抗體不僅在炎癥信號通路中起作用，而且在免疫細胞調節及血管功能調節發揮著作用。STEENVOORDEN 等［34］表明，HMGB-1 可誘導成纖維細胞樣滑膜細胞侵襲性增加，而RAGE抗體可顯著降低其侵襲性，是抑制類風濕性關節炎軟骨和骨侵襲的策略。ZHU 等［35］的研究表明，RAGE 抗體可顯著抑制燙傷大鼠體內RAGE 的表達，并能夠促進大鼠體內DC細胞及T細胞成熟［35］。在糖尿病血管模型中，RAGE 抗體還顯示調節血管內皮功能障礙的作用，在應用RAGE 抗體后可抑制血管通透性的增加。RAGE 抗體在體外實驗中顯示出較好的阻斷RAGE 及其效應的作用，隨著單克隆抗體技術的成熟，RAGE 抗體是較為理想的阻斷RAGE 的策略。

3.3 小分子抑制劑FPS-ZM1是2012年DEANE等從大量的小分子化合物中篩選出來的，特異性結合RAGE 的V 結構域的RAGE 抑制劑［36］。JIA 等［26］研究表明，FPS-ZM1 通過特異性結合RAGE，從而抑制HMGB-1 介導的炎癥反應的發生，降低NLRP3 小體、IL-1β 及IL-18 的水平，最終減輕川崎病小鼠體內冠脈炎癥反應。FPS-ZM1 是潛在的治療川崎病的藥物。TTP488 是首個有臨床獲益的RAGE 抑制劑。TTP488 經過大樣本的臨床實驗研究表明，TTP488 可緩解輕度阿爾茲海默病的認知功能障礙［6］。在阿爾茲海默病大鼠體內，TTP488可抑制NLRP1 的活化而影響JAK/STAT 通路的活化［37］。JAK-STAT 信號通路也參與了川崎病冠脈損傷的發生。目前尚不清楚TTP488 作為RAGE 的小分子口服抑制劑是否能應用于川崎病中，仍需要進行大量的實驗研究。

4 總結與展望

在川崎病的炎癥損傷發生機制中，RAGE 信號通路扮演著重要的角色。川崎病血清中的S100 蛋白和HMGB-1 可通過激活RAGE 活化來介導炎癥反應的發生。RAGE 途徑的活化不僅可激活下游NF-κB 信號通路導致促炎因子和趨化因子的產生和分泌，而且還能影響冠脈炎癥發生過程中TLR4及JAK-STAT3 途徑的激活。炎癥信號通路間相互影響、相互作用，形成錯綜復雜的炎癥反應網絡，最終導致炎癥反應瀑布效應。

在川崎病的治療方法中，雖然丙種球蛋白聯合阿司匹林的經典方案使得患兒有較大的獲益，但目前仍無法解決丙球耐藥和疾病復發的問題，因此尋找更優化的輔助治療方案顯得更加迫切。鑒于RAGE 在川崎病發病機制中的關鍵作用和RAGE 抑制劑在治療糖尿病、膿毒癥和自身免疫性疾病中的作用，因此sRAGE、RAGE 抗體和小分子抑制劑有望成為治療川崎病的潛在藥物。但目前在川崎病模型中應用RAGE 抑制劑的研究較少，RAGE 是否能夠成為治療川崎病的有效靶點以及RAGE 抑制劑的安全性問題還需要進行深入研究，從而能夠更加深入理解川崎病的發病機理，為川崎病治療提供新的策略。