TWEAK/Fn14信號在皮膚病診斷與治療中的作用

田雅寧 夏育民

西安交通大學第二附屬醫(yī)院皮膚科，陜西西安,710004

腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)樣細胞弱凋亡因子(TNF-like weak inducer of apoptosis, TWEAK)屬于腫瘤壞死因子配體超家族成員，與其受體成纖維細胞生長誘導因子14(fibroblast growth factor-inducible 14, Fn14)結合后相互作用，激活下游信號通路，產生多種細胞因子及趨化因子，在調控細胞增殖分化，誘導血管生成及促進纖維化和炎癥反應中發(fā)揮作用。TWEAK/Fn14信號在多種皮膚病組織中激活，參與多種皮膚病的關鍵發(fā)病機制。

經過國內外研究者的不斷探索，具有微侵入性、易采集等特點的血清和尿液中生物標志物分子很有潛力成為早期診斷與活動度評估的工具。TWEAK以及 Fn14在皮膚出現(xiàn)破損、炎癥反應及應激時大量表達，阻斷或激活TWEAK/Fn14信號的某些環(huán)節(jié)可能成為治療皮膚病的新策略。近年來有較多文獻對TWEAK/Fn14信號參與皮膚病的發(fā)病機制及在診斷或治療方面的應用進行報道，本文對相關文獻進行綜述。

1 TWEAK/Fn14信號的基本生物功能

TWEAK是結構高度保守的Ⅱ型跨膜蛋白，其胞外區(qū)C端折疊形成的三聚體之間的凹槽構成受體結合的TNF同源結構域，并可經水解加工裂解為可溶性TWEAK，在多種皮膚組織中均有表達。不同類型的TWEAK會觸發(fā)Fn14不同性質的活動。可溶性TWEAK激活非經典核因子(nuclear factor，NF)-κB通路(主要誘導細胞凋亡)，而弱激活經典NF-κB 信號；相反的，膜結合型TWEAK則是兩種NF-κB通路的潛在誘導劑[1]。Fn14屬于Ⅰ型跨膜蛋白，其胞外區(qū)域有與配體結合的位點，而胞質區(qū)域尾端能夠與TNF受體(TNF receptor，TNFR)相關因子(TNFR associated factor, TRAF)結合，介導信號向細胞內傳導。TRAF是十分重要的銜接分子，TRAF1和TRAF2屬于TRAF家族的銜接蛋白。TRAF2能夠直接結合TNF-α受體，募集細胞凋亡抑制因子(cellular inhibitor of apoptosis protein 1/2, cIAP1/2)，而TRAF1與TNFR的連接則需要依靠TRAF1-TRAF2異二聚體的形成[2]。因此，F(xiàn)n14通常通過TRAF、TNFR等分子產生信號傳遞。

由于胞質段末端結構不同，不同亞型的TNFR會誘導細胞增殖和凋亡兩種截然不同的結局。其中誘導細胞凋亡的是Fn14-TRAF2-TNFR1 信號軸，促進細胞增殖的是Fn14-TRAF2-TNFR2 信號軸。這是由于TNFR1的胞質段末端有一個死亡結構域，被激活后能夠募集caspase-8和Fas相關死亡區(qū)域蛋白，形成凋亡復合物激活級聯(lián)反應從而誘導細胞凋亡。TNFR2則沒有死亡結構域，通過激活JNK/MAKP通路和NF-κB通路拮抗TNFR1誘導的caspase信號，并激活NF-κB通路促進細胞增殖[3]。以上信號傳遞導致細胞趨向凋亡或增殖的不同命運方向。

2 TWEAK/Fn14信號在皮膚病早期診斷及活動度評估中的作用

2.1 系統(tǒng)性紅斑狼瘡 系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)屬于結締組織病，病因尚不明確，累及全身多個系統(tǒng)。狼瘡性腎炎是SLE較為多見且病情嚴重的并發(fā)癥之一，死亡率高。現(xiàn)有的敏感實驗室檢查指標有限，具有侵襲性的腎臟穿刺活檢是診斷狼瘡性腎炎的金標準。因此，需要尋找微創(chuàng)或無創(chuàng)，具有高靈敏度及特異度的生物標志物，構建生物標志物數(shù)據(jù)庫。

TWEAK與其受體Fn14結合后相互作用，激活下游信號通路，促進炎癥反應及纖維化進程，損傷濾過屏障，參與SLE和相關并發(fā)癥的發(fā)展過程及損害。我們研究表明TWEAK促進抗雙鏈DNA IgG向腎小球系膜細胞內滲透，并與抗雙鏈DNA抗體協(xié)同誘導多種纖維化因子的表達，觸發(fā)腎臟細胞的纖維化進程，誘導狼瘡性腎炎患者的腎臟損害[4]。同時，TWEAK/Fn14信號在紅斑狼瘡皮膚病變組織灶中處于激活狀態(tài)，外源性TWEAK不僅能夠增強紫外線B對Ro52表達的促進作用，依賴NF-κB和PI3K/Akt信號上調角質細胞促炎因子水平，還有利于巨噬細胞的趨化反應[5]。這表明TWEAK/Fn14信號參與紅斑狼瘡多種靶器官損害。

Mirioglu等[6]的研究結果顯示，活動性SLE患者組的血清和尿中TWEAK和中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白水平明顯高于非活動性SLE組，且TWEAK水平與SLE疾病活動度指數(shù)(SLEDAI)顯著相關，他們認為血清或尿液中TWEAK可能是評估SLE疾病活動度的生物學標志物；但它缺乏特異性，高水平TWEAK值在抗中性粒細胞胞漿抗體相關性血管炎累及的腎臟損害中也可以見到。Salem等[7]發(fā)現(xiàn)無腎臟累及的SLE組、有非活動性狼瘡性腎炎的SLE組及健康對照組的尿液中TWEAK水平顯著低于伴有活動性狼瘡性腎炎的SLE組，并且尿液中TWEAK值與SLEDAI評分在統(tǒng)計學上呈顯著相關性。Elsaid等[8]的研究表明，活動性狼瘡性腎炎組的尿液中TWEAK水平顯著高于其他SLE組和對照組，利用TWEAK檢測SLE活動度和狼瘡性腎炎活動度的敏感性分別為80.43%和100%，特異性分別為50%和100%。

此外，血清TWEAK能區(qū)分活動期狼瘡性腎炎患者和不伴有狼瘡性腎炎的SLE患者[6]。Choe等[9]的研究顯示SLE組TWEAK水平顯著高于健康對照組，且狼瘡性腎炎患者組高于非狼瘡性腎炎患者組。他們認為高水平血清TWEAK是SLEDAI高評分及腎臟受累的決定性因素。

基于TWEAK水平與狼瘡性腎炎患者疾病活動度有關，Suttichet等[10]募集110例狼瘡性腎炎患者，測定其復發(fā)期3個月和6個月后尿TWEAK水平，結果顯示在完全緩解組中尿TWEAK水平持續(xù)較低，在部分緩解組中3個月后呈下降趨勢，在未緩解組中持續(xù)較高，提示在誘導治療期間監(jiān)測尿TWEAK值可評估療效。

2.2 銀屑病 銀屑病是一種發(fā)病機制尚未闡明，以表皮基底層角質細胞增殖加速，有絲分裂周期及表皮更替時間縮短為重要病理特征的慢性、復發(fā)性、炎癥性、系統(tǒng)性疾病。TWEAK和Fn14在銀屑病的皮膚病灶中均高表達，處于激活狀態(tài)[11]。TWEAK促進病灶處角質形成細胞合成凋亡蛋白2抑制劑和Flice抑制蛋白，提示在銀屑病炎癥微環(huán)境下，TWEAK/Fn14促進角質形成細胞增殖而非凋亡，其機制可能與NF-κB 信號依賴性抗凋亡蛋白及TNF受體的偏好性表達有關。TNFR2在銀屑病角質形成細胞中優(yōu)勢表達，F(xiàn)n14-TRAF2-TNFR2信號軸誘導角質形成細胞增殖，促進銀屑病相關損害[11]。TWEAK促進CD34陽性血管內皮細胞增殖及血管內皮生長因子A、白介素(IL)-18和IL-23表達，從而誘導病理性血管生成[12]。這些結果顯示，TWEAK/Fn14信號在銀屑病發(fā)病機制中起重要作用。

2.3 特應性皮炎 特應性皮炎(atopic dermatitis，AD)是一種與遺傳過敏素質有關的慢性炎癥性皮膚病，表現(xiàn)為多形性皮損、瘙癢并有滲出傾向。Th1/Th2分化失衡所引起的細胞因子分泌異常促進AD的發(fā)展，AD的急性皮損中多種Th2型細胞因子優(yōu)勢表達[17]。Sidler等[18]表明，TWEAK及其受體Fn14在特應性皮炎患者血清中的表達水平顯著上調，TWEAK敲除小鼠AD特征Th2細胞、C-C趨化因子配體17及胸腺基質淋巴細胞生成素表達缺陷。皮下注射重組TWEAK引起類似AD的炎癥反應，且重組TWEAK誘導單核細胞募集和皮膚嗜酸粒細胞增多，說明TWEAK參與AD關鍵環(huán)節(jié)且在皮損中處于激活狀態(tài)。因此，TWEAK可能是AD早期診斷有潛力的生物標志物。一項病例對照研究納入了30例AD患者及30名健康人作為對照組，結果表明TWEAK在AD患者中的水平顯著高于對照組，且其水平與AD的病程長短呈正相關，但與年齡，濕疹面積及嚴重程度指數(shù)(EASI)及家族史沒有關聯(lián)[19]。還有研究表明[20]，F(xiàn)n14基因敲除的AD小鼠模型皮損較輕，炎癥細胞浸潤少，促炎因子水平下調，局部應用TWEAK刺激會惡化皮損；認為Fn14基因敲除通過抑制炎癥因子及角質細胞的凋亡改善AD病灶。所以，檢測外周血中TWEAK或者皮損中Fn14表達水平，有望在AD診斷與藥物療效評估中具有價值。

3 基于TWEAK/Fn14信號原理治療皮膚病

TWEAK/Fn14信號在皮膚病中的作用是一把“雙刃劍”，它的輕度激活有利于部分損傷的修復，但持續(xù)或過度激活則會誘發(fā)各種病理反應。因此，阻斷或激活TWEAK/Fn14信號通路的某些環(huán)節(jié)可能成為治療皮膚疾病的新策略，包括阻斷TWEAK/Fn14信號軸、激活Fn14下游信號或構建TWEAK/Fn14分子耦聯(lián)藥物。

3.1 阻斷TWEAK/Fn14信號軸 用抗TWEAK單克隆抗體在體外處理人近端腎小管細胞(HK2細胞)，能夠消除TWEAK上調該細胞表達轉化生長因子β1、p38絲裂原活化蛋白激酶、p-Smad2、I型膠原蛋白以及α-平滑肌肌動蛋白的作用，上調鈣黏蛋白表達，減緩疾病進程而改善狼瘡性腎炎[21]。Xue等[22]的研究表明，抗TWEAK抗體通過拮抗NF-κB改善脂質代謝，減少纖連蛋白以及Ⅰ型膠原蛋白形成，從而改善狼瘡性腎炎的腎間質纖維化。RG7212(人源化的IgG1κ單克隆抗體)作用于可溶性TWEAK，阻斷TWEAK與Fn14結合，抑制Fn14陽性腫瘤細胞系的生長，在臨床Ⅰ期實驗中被證實有良好的耐藥性和良好的藥代動力學，實體腫瘤患者病情長期穩(wěn)定[23]。

用Fn14-Fc融合蛋白治療SLE模型小鼠，結果顯示血清中IgG、IgG1、IgG2a和抗雙鏈DNA抗體的水平降低，與此同時Tfh細胞、B細胞、漿細胞在小鼠脾臟中的數(shù)量減少，這表明Fn14-Fc是一種治療SLE的潛在藥物[24]。人重組TWEAK能顯著增強人腎小球系膜細胞NF-κB的轉錄活性，促進細胞增殖和趨化因子表達，誘導巨噬細胞的趨化，而用TWEAK抗體阻斷TWEAK或抑制NF-κB活性可以逆轉上述影響，從而改善狼瘡性腎炎的癥狀[25]。所以，運用抗TWEAK抗體或Fn14-Fc阻斷TWEAK/Fn14信號軸是治療皮膚病的潛在策略之一。

3.2 激活Fn14分子 局部外用TWEAK能夠促進局部炎癥反應，細胞因子的產生及細胞外基質的合成，協(xié)同加速實驗性燒傷創(chuàng)面愈合[26]。除此之外，TWEAK可以上調體外真皮成纖維細胞的分化標志蛋白包括平滑肌肌動蛋白和細胞支架蛋白palladin，提示該信號激活促進皮膚成纖維細胞分化，對燒傷創(chuàng)面的愈合有一定的幫助[26]。

Liu等[27]表明，TWEAK與皮損病灶表面的細胞Fn14結合并激活，調控成纖維細胞、巨噬細胞、角質形成細胞、內皮細胞等增殖分化，促進多種炎癥因子的合成(單核細胞趨化蛋白-1、干擾素誘導蛋白-10、C-C趨化因子配體5等)，還能促進新生血管形成，肉芽組織形成及再上皮化。因此，應用TWEAK制劑適度激活Fn14有利于促進皮膚急性創(chuàng)傷愈合。所以，運用TWEAK激活Fn14分子是治療皮膚病的潛在策略之一。

3.3 其他治療策略 Fn14在多種皮膚病組織中高表達，直接殺滅Fn14陽性細胞也可作為皮膚病治療的策略之一。Alvarez等[28]發(fā)現(xiàn)GrB與結合域融合蛋白能靶向性往細胞內傳遞有效的毒性成分，GrB-Fc-IT4在體內外均顯示出高親和力、高選擇性的細胞毒性，是一種有效治療Fn14陽性腫瘤的藥物前體。Liu等[29]表明LV-TWEAK-shRNA治療能改善蛋白尿和腎臟組織病理改變，下調TGF-β1, p-p38MAPK, I型膠原蛋白的表達，減緩狼瘡性腎炎患者的組織纖維化進程，改善其癥狀。故利用TWEAK構建高效穩(wěn)定表達的慢病毒轉染系統(tǒng)或者偶聯(lián)蛋白也可能是治療方式之一。

4 小結

總之，TWEAK/Fn14信號參與多種皮膚病關鍵發(fā)病機制，有潛力成為早期診斷及活動度評估的標志物，可能是治療皮膚病的新靶點。目前，上述策略仍存在局限性：1)TWEAK作為早期診斷指標的敏感性和特異性尚不令人滿意；2)關于TWEAK評估疾病活動度的研究多為橫斷面研究，很少在前瞻性人群中進行評估；3)對于TWEAK/Fn14分子用于診斷和評估疾病活動度的研究結果存在爭議，可能由于納入的樣本量過小或研究人群不同或單一中心設計等造成；4)許多皮膚病的發(fā)病機制多樣，異質性強，沒有單一的生物標志物能夠診斷及評估活動度，需要建立生物標志物數(shù)據(jù)庫進行綜合評估。