人類婆羅雙樹(shù)樣基因4在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病中的初步認(rèn)識(shí)〔1〕

劉宇清,趙春苗,張冰瑩,范茹,胡曉榕,張芬,張升校,陳俊偉*

(1.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院,山西 太原 030001;2.西安國(guó)際醫(yī)學(xué)中心醫(yī)院,陜西 西安 710100;3.忻州市人民醫(yī)院,山西 忻州 034000;4.山西醫(yī)科大學(xué),山西 太原 030001)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)是一種慢性遷延性、對(duì)稱性、多關(guān)節(jié)受累的自身免疫性疾病,滑膜異常增殖與血管翳是其主要的病理特征,隨著病情的加重,可能造成骨與軟骨不可挽回的破壞,最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形與功能障礙[1]。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的致病機(jī)制較復(fù)雜,其中基因?qū)A的發(fā)病及后續(xù)病情變化中的重要作用已被人們公認(rèn),而滑膜細(xì)胞增殖是RA主要病理特征,因此從基因水平研究RA滑膜細(xì)胞的增殖將給RA的診斷與治療帶來(lái)進(jìn)一步的突破[2]。人類婆羅雙樹(shù)樣基因4(SALL4)作為轉(zhuǎn)錄因子的一種,在胚胎干細(xì)胞增殖與分化中起著不可替代的作用,而體細(xì)胞中表達(dá)的SALL4則會(huì)通過(guò)多條信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞的異常增殖,導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生,其中一些通路也參與了RA的發(fā)病與進(jìn)展,提示SALL4可能與RA的滑膜細(xì)胞增殖有關(guān),為RA診斷和治療提供新策略。

1 SALL4的生物學(xué)特性

轉(zhuǎn)錄因子婆羅雙樹(shù)基因(Spalt)最初發(fā)現(xiàn)于果蠅體內(nèi),之后在包括人在內(nèi)的脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)多個(gè)婆羅雙樹(shù)基因的同源異型基因[3],它們可編碼高度保守的鋅指蛋白[4],與DNA,RNA和蛋白等相結(jié)合,在四肢、神經(jīng)、腎臟、心臟等發(fā)育中發(fā)揮重要作用[5]。Spalt樣基因家族有SALL1,SALL2,SALL3和SALL4四個(gè)成員,各成員的功能并不完全相同,其中SALL4位于人類20號(hào)染色體q13.13-13.2上,它在人體多數(shù)組織如胚盤(pán)組織、干細(xì)胞、骨髓組織中均有表達(dá)[6]。SALL4在維持胚胎干細(xì)胞自我更新和多項(xiàng)分化潛能方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。大量文獻(xiàn)指出[3,7],SALL4可通過(guò)介導(dǎo)Oct4與Nanog的相互作用形成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò),維持胚胎干細(xì)胞的自我更新,此外,SALL4還參與了造血的恢復(fù)與重建、造血細(xì)胞分化與增殖、骨髓再生以及早幼粒細(xì)胞的集落形成和植入的功能[8]。

2 SALL4在腫瘤中的作用

SALL4主要在胚胎和成人干細(xì)胞中表達(dá),體細(xì)胞中幾乎不表達(dá)。當(dāng)體細(xì)胞中SALL4過(guò)度表達(dá)時(shí),該細(xì)胞往往展現(xiàn)出腫瘤的特質(zhì)[9]。SALL4與血液系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等的腫瘤密切相關(guān)。在血液系統(tǒng)中,骨髓增生異常綜合征、白血病和淋巴瘤均與SALL4過(guò)度表達(dá)有關(guān)[8]。在生殖系統(tǒng)中,SALL4作為一種癌基因的診斷依據(jù)在生殖細(xì)胞相關(guān)腫瘤的多個(gè)亞型中已有廣泛研究[10]。在消化系統(tǒng)中,SALL4可能在胎兒腸胃癌細(xì)胞中表達(dá),有利于從肝細(xì)胞癌、肝母細(xì)胞瘤與膽管細(xì)胞癌中鑒別肝樣腺癌[11-12]。

SALL4能促進(jìn)體細(xì)胞逆轉(zhuǎn)至干細(xì)胞增殖狀態(tài),進(jìn)而刺激腫瘤的發(fā)生,可能是腫瘤細(xì)胞的癌胚基因之一[9]。通過(guò)對(duì)熒光染色的癌細(xì)胞增殖測(cè)定可以發(fā)現(xiàn),靶向抑制SALL4表達(dá)可減少DNA合成,顯著降低細(xì)胞周期(S期的細(xì)胞)、增加G1—G2期的細(xì)胞比例[13]。SALL4的啟動(dòng)子中存在STAT3的結(jié)合域,下調(diào)STAT3活性可明顯抑制SALL4的表達(dá),即SALL4可受到STAT3調(diào)節(jié),而STAT3信號(hào)通路與腫瘤的關(guān)系也十分密切。此外,SALL4轉(zhuǎn)錄可有效激活經(jīng)典的Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,此通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演重要角色[14]。

3 SALL4與JAK-STAT信號(hào)通路

JAK-STAT作為重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,是多種細(xì)胞因子發(fā)揮并整合功能的主要途徑之一[15]。大量細(xì)胞因子通過(guò)持續(xù)釋放刺激JAK-STAT信號(hào)通路,激活下游基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá),從而形成促進(jìn)細(xì)胞增殖和抗凋亡的負(fù)反饋回路機(jī)制。JAK-STAT信號(hào)通路被證明是誘導(dǎo)異常造血干細(xì)胞發(fā)育、血液系統(tǒng)惡性腫瘤、自身免疫和某些免疫缺陷綜合征的關(guān)鍵。

STAT和SALL4作用相似,都是細(xì)胞轉(zhuǎn)化及凋亡方面的重要調(diào)節(jié)因子。有研究發(fā)現(xiàn)[16],STAT3是調(diào)控SALL4表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。SALL4基因啟動(dòng)子中包含STAT3結(jié)合位點(diǎn),下調(diào)STAT3活性可導(dǎo)致SALL4基因表達(dá)明顯下降。在乳腺癌及病毒性肝炎相關(guān)肝癌中,SALL4被認(rèn)為是STAT3的下游目標(biāo)基因,抑制STAT3的表達(dá)可降低腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)速度,激活STAT3則會(huì)上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子SALL4蛋白水平,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)CD8+T淋巴細(xì)胞衰竭,從而起到免疫逃避的作用[17-18]。

4 SALL4與Wnt/β-catenin信號(hào)通路

5 SALL4參與RA發(fā)病機(jī)制

RA是一種以多關(guān)節(jié)慢性炎癥為主要表現(xiàn)特征的全身性異質(zhì)性自身免疫性疾病,成纖維樣滑膜細(xì)胞(FLS)構(gòu)成的滑膜組織的腫瘤樣增殖是RA病理機(jī)制中的重要一環(huán),激活后的滑膜細(xì)胞具有生長(zhǎng)相對(duì)無(wú)止境性和侵蝕性的特點(diǎn)[23]。SALL4的高表達(dá)參與誘導(dǎo)組織細(xì)胞展示出的腫瘤樣增殖也暗示RA與SALL4之間存在千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

RA的發(fā)生與促炎、抗炎細(xì)胞因子的失衡有關(guān),白細(xì)胞介素(IL)-6和IL-22等細(xì)胞因子水平的明顯升高進(jìn)一步引發(fā)自身反應(yīng)性免疫,這些細(xì)胞因子均需通過(guò)JAK-STAT途徑發(fā)揮作用[24-25],如IL-6通過(guò)誘導(dǎo)JAK1和JAK2介導(dǎo)的STAT1和STAT3磷酸化,促進(jìn)細(xì)胞分化及破骨細(xì)胞形成,加速RA的發(fā)展[25-26]。也有研究發(fā)現(xiàn)[25],IL-22通過(guò)激活STAT3來(lái)防止RA患者的成纖維樣滑膜細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡。而STAT3同時(shí)也可以與SALL4的啟動(dòng)子相結(jié)合,促進(jìn)細(xì)胞從G0/G1期向S期轉(zhuǎn)化[13],提示JAK-STAT通路可以通過(guò)上調(diào)SALL4的表達(dá)加速RA患者滑膜細(xì)胞增生的進(jìn)展。Chen和Zheng[21]的實(shí)驗(yàn)證明SALL4可以通過(guò)與Wnt上游的CTNNB1啟動(dòng)子相互作用,開(kāi)啟Wnt信號(hào)通路的高表達(dá),而Wnt信號(hào)通路恰好在RA的演變中扮演了不可或缺的角色[27]。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[28],RA患者體內(nèi)FSL細(xì)胞Wnt和Fz基因表達(dá)水平及Wnt1,Wnt5a和Wnt7b的分泌顯著高于正常人。隨著對(duì)Wnt通路的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)[28-29],Wnt蛋白可作用于成纖維滑膜樣細(xì)胞表面的Fz/LRP復(fù)合體,與細(xì)胞核內(nèi)的TCF/LEF轉(zhuǎn)錄因子相互作用,激活靶基因。與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)也表明[29]Wnt信號(hào)通路激活會(huì)上調(diào)Wnt拮抗劑DKK1的基因表達(dá),一方面增加纖維連接蛋白在FSL間的表達(dá),促使滑膜增生;另一方面也會(huì)破壞成骨細(xì)胞-破骨細(xì)胞軸的平衡,抑制骨形成,增加骨吸收,發(fā)揮其基礎(chǔ)作用。上述實(shí)驗(yàn)均說(shuō)明SALL4通過(guò)CTNNB1與Wnt信號(hào)通路在功能上相結(jié)合,共同推動(dòng)FSL細(xì)胞的增生以及骨破壞增加,而JAK-STAT信號(hào)通路作為SALL4的調(diào)節(jié)因素也參與了上述過(guò)程(見(jiàn)圖1)。

JAK:Janus激酶;STAT3:轉(zhuǎn)錄激活因子3;SALL4:人類婆羅雙樹(shù)樣基因4;LRP:脂蛋白受體相關(guān)蛋白;Fz:卷曲蛋白;DSH:蓬亂蛋白;GSK3:絲蘇氨酸蛋白激酶3;APC:腺瘤結(jié)腸息肉蛋白;Axin:β-catenin的同軸蛋白;TCF:T細(xì)胞因子。細(xì)胞因子如IL-6和IL-22等刺激細(xì)胞,與JAK蛋白結(jié)合導(dǎo)致JAK-STAT系統(tǒng)激活,而STAT3可與SALL4基因上游的啟動(dòng)子結(jié)合,促進(jìn)SALL4基因表達(dá)。另一方面,SALL4可結(jié)合CTNNB1啟動(dòng)子并轉(zhuǎn)錄CTNNB1,上調(diào)Wnt/β-catenin蛋白信號(hào)傳導(dǎo)途徑的活性,促進(jìn)滑膜細(xì)胞的增殖以及骨破壞,抑制骨形成,推動(dòng)RA的發(fā)生與發(fā)展

6 展 望

隨著對(duì)RA的逐漸深入研究發(fā)現(xiàn),RA的致病因素繁多,發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣,雖然成纖維樣滑膜細(xì)胞腫瘤樣增殖的機(jī)制尚未完全明確,但SALL4可介導(dǎo)多種細(xì)胞信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞腫瘤樣增殖與分化,在腫瘤的增殖進(jìn)程中扮演著不可或缺的角色。因此揭示SALL4在RA發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起到的作用將有助于進(jìn)一步闡述RA的發(fā)病機(jī)制,為RA的臨床治療提供新方向,開(kāi)辟新途徑。