黏附分子在类风湿关节炎发病机制中作用的新进展

刘俊晓，王嘉祺(综述)，王志学，丁　勇(审校)

(第四军医大学附属唐都医院骨科，西安 710038)



黏附分子在类风湿关节炎发病机制中作用的新进展

刘俊晓，王嘉祺(综述)，王志学，丁勇※(审校)

(第四军医大学附属唐都医院骨科，西安 710038)

摘要：在不断深入的分子生物学研究基础上发现，类风湿关节炎(RA)病变中，许多黏附分子在浸润的白细胞、血管内皮细胞以及滑膜细胞中均有不同程度的表达。在黏附分子参与的前提下，各细胞得以活化，导致多种致炎因子、细胞因子以及蛋白水解酶的形成，这一因素与RA滑膜发生增生、形成血管翳以及骨关节软骨被破坏均存在着直接或者间接的关系。该文拟阐述RA发病机制和进展过程中整合素、选择素、免疫球蛋白等家族成员所参与作用的新研究成果，以期对RA的治疗提供新的思路。

关键词：类风湿关节炎；黏附分子；整合素；选择素；免疫球蛋白

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一类受遗传和环境(感染等)因素影响，以关节滑膜炎为基本病理改变的慢性自身免疫疾病。基本临床表现为：血管翳的形成、炎性细胞的浸润、骨和软骨的侵蚀性损伤等，最后往往会导致关节的畸形和功能丧失。

细胞黏附分子(cell adhesion molecule，CAM)是一种信息交流的可溶性递质，大多为糖蛋白。CAM分布广泛，几乎可以表达于任一细胞，细胞和细胞或者细胞与基质间的接触以及结合主要由其介导。依据结构特点进行分类，黏附分子有以下5大类：整合素家族、免疫球蛋白超家族、选择素家族、钙离子依赖性细胞黏附素家族、并未进行分类的其他黏附分子。本研究对黏附分子在RA发病机制中的作用的研究进行综述。

1整合素家族

整合素是一种异二聚体分子构成的跨膜糖蛋白，由非共价键连接α、β两个亚基形成，它广泛分布于细胞表面。结合的α、β链不同，则整合素需结合不同的细胞外基质蛋白配体。至今为止，已被确定的α亚基和β亚基至少分别有24种和9种，其至少组成了24种整合素[1]。整合素主要是利用其胞体外部分含有的一个二价阳离子结合域，以识别配体精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列，并实现对细胞和细胞或细胞和细胞外基质相互作用的介导[2]，发挥其黏附和转导信号的功能，参与免疫应答、创伤愈合等一系列重要过程。

1.1整合素与骨桥蛋白(osteopontin,OPN)OPN是一种含 精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列结合区的分泌性磷酸化糖蛋白，整合素αvβ3可通过与OPN分子含有的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列结合来促进相关细胞黏附和迁移。这段结合序列具有高度保守性,如果其发生变异,OPN分子将失去促黏附功能。OPN在抗体诱导的关节炎发展过程发挥了关键作用,缺乏OPN能降低关节软骨的破坏和减轻关节炎症的程度。在破骨细胞骨再吸收的分子机制中,破骨细胞的分化以及激活具有OPN依赖性,OPN的位置在核因子κB受体活化因子及其配体的下游,它通过和破骨细胞表面的αvβ3整合素结合从而对破骨细胞的骨再吸收起到调节作用[3-4],而OPN及αvβ3整合素均会表达于发生骨损伤部位的破骨细胞中。Xu等[5]的研究也表明，滑液T细胞在局部炎症反应发生时，其OPN也出现过度表达，且还发现在RA的发病机制中OPN发挥了重要调节介质的作用。

1.2整合素与血管生成因为有大量血管存在于滑膜组织，所以伴随着RA的发展，血源性细胞就会出现浸润、增殖、水肿以及侵袭等现象。关于血管生成在RA侵蚀及破坏过程中的作用,近年来人们已经形成了最基本的认识。血管一旦中断产生，炎症部位不但缺少了营养物质的输送，还会造成血管的退化，疾病也可能会因此而发生逆转。国外以关节炎动物为基础的实验研究显示，治疗RA阻断血管无疑是有效的[6]。而整合素在血管生成中发挥了极其重要的作用。在整合素α链以及β链的胞外区有一个球形结构弯向胞膜,但是胞内的部分却呈现结合紧密的无活性状态。整合素通过和胞内信号分子的结合,紧密结构得以松解,胞外域发生了构象的变化, 与配体结合的位点暴露出来,实现和相关配体的结合。另外，胞内域β亚基通过和黏着斑激酶以及酪氨酸激酶的结合从而使黏着斑复合体形成,再与细胞骨架蛋白相连，之后启动胞内信号级联反应[7]。整合素可以联系细胞内外的信号转导，与血管内皮细胞的增殖、黏附以及移行密切相关,机体各组织血管也由其介导发生。因为αvβ3整合素与血管生成密切相关,所以可以考虑以其为靶点来抑制血管的生成[8]。

1.3其他除上所述，还有多种整合素通过多种途径参与RA的发病过程。如在类风湿患者中α4β1在滑膜T细胞的表达高于外周血T细胞,国外有学者尝试用α4β1和α4β7抑制剂来治疗RA[9]。另外，滑膜细胞在炎性细胞刺激下发生增殖，促进血管翳的形成,其中含有的破骨细胞在整合素受体的作用下发生活化。活化后的破骨细胞在骨表面结合，骨组织损伤进一步加重。此外，通过RA病变局部的血管内皮细胞免疫组化发现，极晚期活化抗原(very late activation antigen, VLA)1，3，5及β3亚单位等整合素成员在内皮细胞上增加了表达，特别是β3亚单位与正常滑膜组织相比增高较显著[10]。

2选择素家族

选择素是由一系列蛋白区域片段构成的典型的Ⅰ型糖蛋白，分子量为90 000～140 000。一个N-末端C-型选择素功能域包含其中,后接的功能域为表皮生长因子样以及数量不同的相同重复序列，还接一个短跨膜部分以及一个胞质功能域。依据表达部位选择素有3类：E-选择素(CD62E)，其表达位置为活化的内皮细胞表面；表达于白细胞表面的L-选择素(CD62L)；表达于活化的血小板和内皮细胞表面的P-选择素(CD62P)。

2.1P-选择素P-选择素是血小板活化的一个标志。血小板在静止期，没有P-选择素的表达或者只有少量表达；而因为多种炎性介质的刺激，它能迅速表达于在活的内皮细胞以及血小板表面。P-选择素经活化作用于循环中的多形核白细胞的配基，对其他细胞黏附分子共同作用的产生以及多形核白细胞被血小板激活因子的激活有很大作用，可促进淋巴细胞、中性粒细胞等白细胞向血管内皮细胞滚动，白细胞浸润也受其促进[11]。白细胞和细胞因子以及趋化因子的相互作用也随之发生，炎性细胞因而发生迁移并向滑膜组织渗出，滑膜出现免疫反应和炎性损伤。而炎性细胞还能有更多P-选择素的释放，不断循环，RA滑膜炎症以及病情也不断进展[12]。国外学者因此提出，对于难治性的RA可以选择抗P-选择素进行单抗治疗，但疗效如何尚待验证。

2.2E-选择素相关研究显示，RA患者在活动期，与对照组相比其血清E-选择素升高显著,但在缓解期无明显差异；E-选择素和白细胞介素(interleukin,IL)1β、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)以及红细胞沉降率相关性显著。国外文献报道，甲氨蝶呤等治疗RA有效后，也伴随有E-选择素的下降[13]。上述研究表明，血清E-选择素的升高保持和RA活动期的一致性，但其原因尚不明确,有一种观点认为：循环中的白细胞通过黏附分子的介导与滑膜血管内皮细胞结合，并向血管外游动，在滑膜滞留并聚集，从而发生了局部炎症。细胞间黏附分子1(intracellular adhesion molecules-1,ICAM-1)及E-选择素与此过程的发生密切相关。炎性细胞进入滑膜组织后，IL-1β、TNF-α等细胞因子相继产生，它们又可促进ICAM-1和E-选择素的表达上调。这些黏附分子对于细胞和细胞以及细胞和基质间的接触有促进作用，抗原传递及细胞激活也被增强，加重了自身免疫反应[14]。也正是由于E-选择素和RA有很大相关性，所以在临床上，RA活动期可以以其为指标；而经慢作用抗风湿药治疗后，它也可以作为衡量病情缓解情况的一个指标。

2.3L-选择素一旦炎症反应发生，血管内皮细胞首先被活化，并促进黏附分子其相应配体的表达。表达于表面的L-选择素促使血流中的白细胞结合相应内皮细胞配体，原先的不规则运动的白细胞借助力的作用缓慢沿炎症附近血管内皮滚动。然后L-选择素介导细胞信号转导，激活白细胞和增强β整合素的黏附作用，白细胞因而发生活化及变形，越过血管内皮细胞，游到血管外，至炎症区域并发生炎性介质的释放从而对炎症反应起到介导作用[15]。

3免疫球蛋白超家族

免疫球蛋白超家族是指一类具有一个或几个免疫球蛋白样结构域的蛋白质。这个家族的分子在结构上极为类似，其结构区中均存在和Ig的V区或者C区同源的部分；功能很多,而主要是通过免疫球蛋白相关分子间的同种或者异种亲和之间的相互作用对细胞间的相互识别进行介导。免疫球蛋白超家族中的多数成员是整合膜蛋白，参与各种免疫活动。免疫球蛋白超家族成员主要包括ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3、血管细胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule,VCAM)1及血小板内皮细胞黏附分子1等。

3.1ICAM-1ICAM-1是一类单跨膜单链糖蛋白，它可以促进细胞间以及细胞和基质间的黏附作用，其主要的分布位置在血管内皮以及各类白细胞的表面，是淋巴细胞功能相关抗原白细胞功能相关抗原1的主要受体，在白细胞与内皮黏附并向血管外移动的过程中起重要作用，在炎症反应早期免疫细胞的激活和释放以及免疫应答过程中起关键作用[16]。ICAM-1较少表达于静止期的内皮细胞上，然而在IL-1、TNF-α以及干扰素γ的刺激下，会增加其表达量。ICAM-1可以促使循环中的白细胞对滑膜内皮小静脉的黏附，并且穿出血管在滑膜聚集，细胞间因此而被促进接触，从而产生了辅助的刺激信号用于抗原呈递以及细胞激活的过程，白细胞因此可黏附在细胞外基质并在炎症部位停留。如果炎性细胞到达滑膜，就会有IL-2、IL-6、IL-8、IL-10以及TNF-α等的产生，导致滑膜发生炎症病变，关节被破坏。然而，上述细胞又能反过来通过内皮细胞表面ICAM-1表达量的上调促进更多白细胞浸润，如此恶性循环下去，促使局部关节炎症反应持续加重发生[17-18]。

3.2ICAM-2和ICAM-3ICAM-2也是内皮细胞上淋巴细胞功能相关抗原白细胞功能相关抗原1的主要受体,广泛表达于多种细胞上,在RA患者滑膜中表达上调,IL-1、TNF-α及干扰素γ可以促进其在内皮细胞和成纤维细胞上的表达。ICAM-3在外周血白细胞上表达,作为白细胞功能相关抗原1的第3个受体,它的序列中大部分均和ICAM-1及ICAM-2是相同的，但区别于以上两者的是，ICAM-3在正常的或炎症血管内皮上没有表达,但是大量表达于RA滑膜淋巴细胞以及巨噬细胞的表面,表明ICAM-3与细胞间的相互作用，如抗原呈递以及白细胞聚集等密切相关[19]。

3.3VCAM-1在RA患者中，VCAM-1由B型滑膜细胞表达，VCAM-1的作用在白细胞和内皮黏附的过程相同。研究显示，与T细胞和滑膜内皮的结合相比，其与滑膜衬里细胞的结合并不相同，前者主要是由白细胞功能相关抗原1/ICAM-1参与，而后者由VLA-4/VCAM-1和VLA-4/CS-1参与。滑膜B型细胞在增生、游走以及黏附等过程，生产胶原Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅴ型以及透明质酸基质糖蛋白的能力等，均受控于与炎性细胞、内皮细胞以及A型滑膜细胞所产生的细胞因子[20]。A型滑膜细胞在炎症的刺激下，在RA病变位置最先活化增殖，并伴随多种细胞因子的分泌，对B型滑膜细胞产生作用，在其作用下，滑膜细胞具有了增生性和浸润性[21]。此外，还对内皮细胞及巨噬细胞等其他滑膜组织成分有活化作用，并促进血管翳的形成。静止期的内皮细胞不表达VCAM-1，但IL-1、IL-4和TNF-α可诱导其表达。

3.4血小板内皮细胞黏附分子1(CD31)CD31属于免疫球蛋白超家族的成员之一,它的表达位置为内皮细胞、血小板以及白细胞，它与白细胞在内皮细胞的黏附以及血小板在单核细胞的黏附有关，它在T细胞亚型CD4+以及CD8+上也有表达。由整合素所介导的CD31+T细胞会在CD31配体的作用下增强对其他细胞的黏附。在RA的滑膜衬里以及巨噬细胞上，有CD31的大量表达。RA病变刚发生时，在炎症反应刺激下，最先发生表达的是滑膜局部血管内皮细胞和血循环细胞表面的选择素家族成员，白细胞在两者的介导下发生变形，通过毛细血管后微静脉中的高内皮细胞，穿出血管,到达滑膜组织中[22]。而内皮细胞CD31表达量这时也随之增加[23]。因为淋巴细胞及中性粒细胞能在CD31的吸引下做趋化运动，所以RA病变中这些细胞的浸润也因而加强。浸润的淋巴以及巨噬细胞的整合素成员，如ICAM-1、CD31、CD44等分子及VLA-1、3表达量也增加，T和B淋巴细胞以及巨噬细胞之间和与基质成分之间黏附作用也加强。

4其他

除上述黏附分子外，还有一些钙黏蛋白和其他未归类的黏附分子参与了RA的发病及临床表现。例如，在放大炎症的阶式级联反应过程中离不开CD44的亚型CD44v4-v10的介导作用，而且它还能促进炎性细胞经过毛细血管向炎症组织中进入，促使炎性细胞在滑膜组织中大量聚集，而这类亚型而今也被统一称为CD44RA[24]。不仅如此，在CD44分子作用下，滑膜细胞Fas表达还会上调,从而使RA滑膜上Fas分子过量,Fas分子与Fas配体的比值也因此失去平衡，滑膜组织细胞无法完成正常凋亡过程，延续了滑膜炎症反应且滑膜增生过度[25]。

5小结

经历了半个多世纪的医学研究，关于RA的领域仍有很多问题亟需解决。尽管关于RA的治疗已经有了足够规范的措施，但是治疗的结果依旧不尽如人意。所以，RA发病机制的进一步明确，有效治疗靶点的进一步发现必将为RA患者带来更多福音。而黏附分子作为细胞表面的一大类分子，在RA的发生、发展中发挥了极其重要的作用。若能广泛而深入地理解这些因素在RA发生、发展中的作用，会为RA的干预和治疗提供新方法和新思路。

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New Insights of the Effect of Adhesion Molecule in the Pathogenesis of Rheumatoid ArthritisLIUJun-xiao,WANGJia-qi,WANGZhi-xue,DINGYong.(DepartmentofOrthopedics,TangduHospitaloftheFourthMilitaryMedicalUniversity,Xi′an710038,China)

Abstract：With the development of molecular biology, it′s discovered that leukocyte and vascular endothelial cell express many adhesion molecules during course of rheumatoid arthritis(RA).Assisted by the adhesion molecule,different cells are activated and release various types of pro-inflammation factors,cytokine and proteinase,directly or indirectly resulting in synovial hyperplasia,the genesis of pannus and destruction of articular cartilage.Here is to elucidate the pathogenesis of RA,the role of integrin,selectin and immunoglobulin family in the RA,and formulate effective therapeutic measures.

Key words:Rheumatoid arthritis; Adhesion molecule; Integrin; Selectin; Immunoglobulin

收稿日期：2015-03-16修回日期：2015-06-11编辑：伊姗

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.005

中图分类号：R684； R684.3

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)18-3277-03