类风湿关节炎的血管靶向性治疗策略

杨敏 呼永河 郭明阳 张俊 罗勇 杨梅 郭玲林 晏姣 袁维利 贠明东 刘德芳

【摘 要】 类风湿关节炎的主要病理改变涉及关节滑膜血管新生以及关节外大血管的动脉粥样硬化，可定义为一种血管性疾病。类风湿关节炎和肿瘤具有某些相似之处，即大量致炎因子、致血管新生的活性分子以及低氧状态。因此，类风湿关节炎的血管靶向性治疗不仅可以减少滑膜血管供应、饥饿血管翳并限制其增生，而且可以抑制关节外大血管破坏。但目前类风湿关节炎的治疗现状是，类风湿关节炎药物如甲氨蝶呤、生物制剂等具有较好的抗炎作用，但对导致滑膜血管新生的信号通路没有实质性影响，仍有30%的患者发展成为难治性类风湿关节炎。类风湿关节炎要获得真正的临床缓解，不仅需要抗炎，同时还需要控制滑膜血管新生。

【关键词】 关节炎，类风湿； 血管靶向；治疗策略

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是以滑膜炎、血管新生、骨与软骨破坏为基本病理改变的一种疾病[1]，其中，病理环节涉及关节滑膜血管新生并伴发关节外动脉粥样硬化，因此，有人提出RA实际上可定义为累及微血管和大血管的血管性疾病[2]。近年来，生物制剂越来越多的用于治疗RA，并取得了积极的疗效[3]，但是，只有部分患者仅能获得临床缓解，疾病仍然持续破坏关节骨和软骨而发展成为难治性RA[4]。 难治性RA之所以难治，原因可能在于目前的药物无法完全控制滑膜血管新生，致炎症反复发生。和肿瘤类似，RA的微环境特点表现为大量致炎因子、关节腔低氧状态和大量血管新生活性分子[2]。 RA滑膜中新生的血管形成特征性的血管翳，为增生的滑膜细胞提供营养物质，同时也使更多的细胞因子、炎性因子浸润滑膜，促进并维持了血管翳形成。血管新生伴随着RA的整个病程，是RA缠绵难愈的根本原因。因此，构建RA的血管靶向性治疗策略，探索既具有肯定的抗炎效果，又具有肯定的抑制血管新生的RA新药，是目前RA治疗的难点和热点。

1 RA滑膜血管新生及潜在靶点

血管发生是指血管前体细胞（成血管细胞）分化成血管内皮细胞或者由血管内皮细胞前体形成新的血管网。 血管新生是指在现有血管的基础上生发成新的血管，往往发生于胚胎发育和伤口愈合等生理状态下，但也涉及各种病理状态，如恶性肿瘤、增生性视网膜病变和慢性炎症性疾病中。 新血管的形成开始于刺激血管生成的信号使血管内皮细胞的活化，导致血管基底膜和细胞外基质的断裂，然后血管内皮细胞移位并分裂形成原始血管，最后是外膜层和基底膜重构，形成成熟的管腔。RA血管新生取决于其微环境特点，如炎症、低氧、血管新生活性分子等。其中血管新生活性分子起主导作用。骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2，BMP2）[4]、转化生长因子β（transforming growth factorβ，TGFβ）[5]、豪猪蛋白（hedgehog，Hh）[6]信号通路是存在于RA滑膜中调节血管新生的重要通路，BMP2/ TGFβ/Hh信号通路之间相互平衡、相互对话，形成复杂的信号调控网络。研究显示，目前的抗风湿药物在一定程度上能改善炎症反应，但对BMP2通路的下游分子Smad1/5的表达没有影响[4]，这说明RA炎症反应和滑膜血管新生是由相对独立的信号调控系统控制的，要获得RA临床痊愈，必须在干预炎症反应的同时干预滑膜血管新生。另外，在BMP2/TGFβ/Hh系统的上游还存在一个新蛋白家族Scube，其中Scube1是台湾杨瑞斌教授于2002年在人脐静脉血管内皮细胞cDNA文库首次发现，并展开了一系列研究[7]。 随后又相继发现了Scube2和Scube3[8-9]。 Scube1在本质上是血小板源性生长因子和黏附分子，是血小板活化的标志，同时也是急性冠脉综合征、急性缺血性中风发作的生物学标志[10-11]。 Scube1/2可以直接拮抗BMP2信号通路，降低BMP2诱导的Smad1/5/8磷酸化水平[12-14]；Scube3是TGFβ内源性受体配体，可以增加Smad2/3的磷酸化水平，从而诱导血管新生相关靶基因的表达[15]；Scube1/2/3还可能通过和Hh的直接结合，增加Hh的水溶性并促进Hh分泌[16-18]。 因此，Scube蛋白可能是存在于BMP2/TGFβ/Hh系统上游的关键的血管新生调控因子。Scube蛋白及BMP2/TGFβ/Hh成员均有可能成为RA血管靶向性治疗的新靶点。另外，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）、血管生成素1和2（angiogenin-1/2， Ang-1/2）、血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor D， PDGF）也是重要的血管新生活性分子，对于血管内皮细胞的增殖、迁移、血管的重塑和稳定具有重要作用。

2 RA滑膜血管新生与炎症

RA滑膜血管新生与炎症是两个密切联系的病理过程[19]。一方面，许多炎症介质有显著的促进血管生成的作用，如白介素（interleukin，IL）-8、IL-6、IL-1、IL-17、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor）-α均可以直接或间接促进血管新生；另一方面，一些血管新生活性分子如VEGF、Ang-1/2可直接上调多种炎症信号通路，导致白细胞聚集、侵润和炎性细胞因子的分泌。CXC亚家族中表达精确氨基酸序列（如IL-8）的趋化因子具有促血管新生活性，而缺少这段序列的CXC细胞因子，如血小板因子4（platelet factor4，PF4），具有抗血管新生活性。CC细胞因子既具有促血管新生活性，如单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、CC趋化因子配体2（chemokine （C-C motif） ligand2，CCL2），又具有抗血管新生活性，如CCL21。在炎症状态下，滑膜血管新生为滑膜细胞提供营养物质，同时也使更多的细胞因子、炎性因子浸润滑膜，促进并维持了血管翳形成。尽管RA滑膜血管新生和炎症密切相关，但研究显示，目前的抗风湿药物在一定时间内能改善炎症反应，但对BMP2通路的下游分子Smad1/5的表达没有影响，这说明RA炎症反应和滑膜血管新生是由相对独立的信号调控系统控制的，要获得RA临床痊愈，必须在干预炎症反应的同时干预滑膜血管新生[4]。

3 RA滑膜血管新生与低氧微环境

RA微环境的特点之一在于关节局部的低氧状态。RA的低氧微环境和炎症反应有密切关系，同时也是促进血管新生、加重炎症反应的动因[20-22]。

与骨关节炎相比，RA滑膜和滑液中的氧张力显著低于骨关节炎。有人用微电极直接检测RA患者关节内氧张力，仅为26 mm Hg，而正常人达74 mm Hg[23]。RA低氧微环境的机制可能和滑膜炎症状态下滑膜细胞增殖致使代谢增加、氧代谢的低氧信号通路活化、增殖细胞与供应血管壁之间的距离增加有关。低氧诱导因子（hypoxia-inducible factor， HIF）是细胞对低氧反应的一个重要转录因子，调节约1%的人类基因。致炎细胞因子可以上调HIF，并在RA滑膜中过度表达。 研究显示，HIF在RA滑膜衬里层和VEGF存在共表达[24]。另外，其他血管新生活性分子、促炎细胞因子如CXC家族的趋化因子、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）及肿瘤坏死因子α转化酶（tumor necrosis factor-α converting enzyme，TACE），似乎都受HIF控制并放大其在低氧微环境中的炎症反应。研究显示，在活动性RA和银屑病关节炎滑膜中可同时发现成熟和未成熟的血管，而在骨关节炎滑膜中仅能看到稳定的血管架。这说明炎症活动过程中血管新生是一个动态进程。研究还显示，在氧分压最低的滑膜组织，其血管化程度越高，而其血管的稳定性越低，其氧化DNA损伤程度也最严重[25]。

4 RA血管靶向性治疗

尽管越来越多的证据表明血管新生在RA病理过程中具有重要作用，但迄今为止，国内外还没有一个成熟的RA血管靶向性治疗策略。 有人用整合素拮抗剂vitaxin，针对RA滑膜血管新生进行治疗，但由于缺乏疗效收益，这项临床试验被迫终止[26]。动物实验显示，VEGF-VEGFR系统在胶原诱导性关节炎（collagen-induced arthritis，CIA）动物模型中有高表达，其浓度和CIA严重程度、病理组织学评分及滑膜血管新生呈正相关。但VEGF基因敲除并不一定能减轻CIA。研究表明，抗VEGF单克隆抗体可以延缓CIA滑膜炎的发病时间，但对进展中的CIA无效。针对VEGFR-1/2的动物实验表明，VEGFR-1单克隆抗体可延缓和减轻RA自发关节炎动物模型的病程，而VEGFR-2单克隆抗体则无效[27]。以VEGF-VEGFR系统为RA治疗靶点还存在心血管系统副作用的问题，由于RA本身存在大血管粥样硬化的风险，因此VEGF-VEGFR系统并非RA血管靶向性治疗的最佳选择。此外，促血管新生蛋白因子Tie 1/2系统是另外一个潜在靶标，研究显示，Tie-1的剪接变异体可以减少CIA的严重程度，而Tie-2转录体可以改善CIA，保护骨和软骨的破坏[28]。由于低氧微环境在RA滑膜血管新生过程中起重要作用，因此有人将HIF作为RA治疗靶标。一些作用于细胞骨架的分子如2-甲氧雌二醇（2-methoxyestradiols ，2ME）或者紫杉醇可以减少HIF的表达，而紫杉醇联合AGM-1470（抑制纤维生长因子诱导的血管内皮细胞的迁移和增殖）可以有效治疗CIA。 2ME对多种关节炎模型均有效，但其效果可能和滑膜血管新生无关[29]。有人用内皮他汀（endostatin）、血管抑素（angiostatin）和Kringle1-5（K1-5，一种类似于血管抑素的分子）治疗RA动物模型，结果显示，在CIA发病前给予内皮他汀可以抑制CIA血管翳形成和骨破坏，并减轻兔佐剂诱导性关节炎的严重程度[30]。血管抑素可以减轻CIA的炎症和滑膜肿胀[31]，而K1-5在抑制CIA上似乎比血管抑素更有效[32]。内皮他汀、血管抑素、K1-5均以α3vβ3整合素为最终靶点，但在一项用α3vβ3整合素单克隆抗体vitaxin治疗RA的临床试验中，靶向α3vβ3整合素的疗法并未获得预期疗效[26]。目前RA药物环孢素A、来氟米特都具有抗血管新生活性[33]，而甲氨蝶呤要在抗肿瘤剂量下才具有直接的抗血管新生活性[34-35]。

甲氨蝶呤联合英夫利西单抗（infliximab）可以减少血清VEGF的表达，并减少滑膜血管新生。单用英夫利西单抗可以下调银屑病Tie-2的表达。益赛普（etanercept）可以减少VEGF的表达和微血管病变，而利妥昔单抗（rituximab）对滑膜血管新生的作用有限[36]。研究表明，阿巴他塞（abatacept）、托珠单抗（tocillizumab）均有一定抑制肿瘤血管新生的作用。但这些药物对RA滑膜血管新生的抑制作用大都通过抑制致炎细胞因子、VEGF起作用，对BMP2/TGFβ/Hh系统中的Smad1/5的表达并无实质性影响。

5 结 语

RA的微环境特点和肿瘤非常相似，即存在低氧状态、大量致炎因子、大量血管新生活性分子，其主要病理过程涉及滑膜血管新生及关节外大血管的粥样硬化，因此有人提出，RA实际上可定义为一种血管性疾病。这意味着RA的血管靶向性治疗一方面可以抑制滑膜血管新生，减轻骨和软骨的破坏，另一方面还可以预防关节外大血管的损伤。RA滑膜血管新生与低氧微环境及炎症状态密切联系，但是各自由不同的信号通路调控，因此，RA的血管靶向性治疗的真正内涵应当是在抗炎、抗血管新生、纠正低氧三者的联合治疗。RA血管靶向性治疗策略中重要的一环，是要找到其关键的治疗靶点。尽管一些动物试验显示干预VEGF-VEGFR系统、TIF、tie-1、2ME、α3vβ3整合素可以减轻CIA，抑制滑膜增生和关节破坏，但一些临床试验并未获得预期的疗效。BMP2/ TGFβ/Hh信号系统是存在于RA中的滑膜血管新生调节系统，在其上游存在一个蛋白家族Scube，与BMP2/ TGFβ/Hh均存在交叉对话，是RA血管靶向性治疗的潜在靶点，但仍缺乏大量实验及临床证据。简言之，干预信号通路下游的靶点，或某个单独的靶点，都不足以纠正血管新生。目前的抗风湿药均可通过不同机制发挥抗炎作用，并通过抑制细胞因子、VEGF-VEGFR系统一定程度地抑制滑膜血管新生，但对BMP2/ TGFβ/Hh系统中的关键信号分子无影响，滑膜血管新生依然持续存在。因此，单方面纠正低氧、炎症和血管新生状态，都不足以改善RA的微环境，所谓RA的血管靶向性治疗，必须是抗炎、抗血管新生、纠正低氧三者的联合治疗。

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