晚期糖基化终末产物受体在疾病发展进程中的作用

刘争杰 朱红霞 赵自刚 牛春雨

(河北北方学院微循环研究所，河北 张家口 075000)

Toth等〔1，2〕首次在胎牛肺内皮细胞中发现晚期糖基化终末产物受体(RAGE)，学者们开始关注RAGE在加剧糖尿病病理损伤过程中的作用。研究者〔1，3～6〕发现RAGE除与糖尿病及其并发症关系密切外，还参与肿瘤生长、神经系统疾病、心血管疾病、炎性反应等多种病理生理过程。本文将RAGE在各类疾病中的作用做一综述。

1 RAGE的生物学功能

RAGE是免疫球蛋白超家族的一个多配体成员，属细胞表面受体，因其与晚期糖基化终末产物(AGEs)结合造成组织损伤故而得名。RAGE主要集中于外周血单核-巨噬细胞系统、血管内皮细胞、肺泡上皮细胞、神经元细胞、肿瘤细胞等组织中。人RAGE基因定位于6号染色体短臂Ⅱ型与Ⅲ型主要组织相容性复合物(MHC)基因之间，共含有11个外显子。RAGE具有高度同源性，人、牛、大鼠和小鼠RAGE的cDNA序列同源性约为90%。RAGE的氨基酸序列分析表明，它由400多个氨基酸构成，其完整的结构由较大的胞外段、跨膜区及较短的胞内段构成。RAGE胞外段具有Ⅴ型片段紧接两个C型片段的免疫球蛋白样结构，其V区含有2个N-糖基化位点，为配体结合部位；RAGE胞内段与B细胞激活标记CD20高度同源，该段很可能于配体占领受体后结合胞质内的信号转导分子，从而发挥细胞效应。细胞外液中的可溶性RAGE(sRAGE)仅由胞外段构成，可抑制RAGE介导的生物效应。除此以外，还有一种RAGE，即所谓的内源性分泌型RAGE(esRAGE)，为缺乏C端部分序列的异形体，可由细胞分泌形成。esRAGE也含Ⅴ型片段可与RAGE竞争性结合AGEs，从而保护细胞免受损伤。

RAGE的生物学活性复杂是因为它是一个多配体受体，RAGE的配体不同，故与之结合后可激活细胞内不同的信号转导途径，因而所引发的效应也不同〔7〕，如RAGE与AGEs可通过鸟苷三磷酸酶(Rac)通路介导细胞氧化应激和核因子(NF)-κB活化，进而介导细胞损伤；RAGE与两性素则通过Ras和CDC42途径介导神经突触的生长；RAGE与高迁移率族蛋白(HMGB1)结合既可通过Rac和CDC42途径，调节细胞运动和神经突生长，又可通过激活细胞丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径和NF-κB移位介导炎症反应。

2 RAGE与疾病

RAGE与多种配体结合参与各种疾病的病理进展过程，如RAGE与AGEs结合参与糖尿病及其并发症的发生发展；而RAGE和β样淀粉蛋白(Aβ)结合与阿尔茨海默病(AD)的病理过程相关；RAGE与两性素相互作用后不仅能参与神经元轴突生长，还可介导肿瘤细胞的生长和迁移。

2.1RAGE与糖尿病慢性并发症 众多的研究发现RAGE参与糖尿病并发症的发病过程。Suzuki等〔8〕的研究发现，AGEs与RAGE结合和糖尿病肾病(DN)的发生发展紧密相关。Wendt等〔9〕在研究DN时发现，RAGE的过度表达加速了DN的肾小球硬化程度，并且发现在此过程中，肾脏足细胞不但感应到糖尿病型肾小球的功能失常，而且在某种程度上，它增强了RAGE的表达。Yonekura等〔10〕在体外实验中发现AGEs与RAGE结合导致内皮细胞和外皮细胞改变，同时在糖尿病型RAGE转基因小鼠的血管细胞中发现RAGE高度表达，而通过抑制AGEs，这种作用也可被抑制。虽然RAGE在糖尿病微血管病变中占很重要的作用，但是也有研究〔11〕发现sRAGE可能通过对抗AGEs而起保护作用。Grossin等〔11〕将30例2型糖尿病与糖尿病且无微血管病变者及10名糖尿病且并发视网膜及肾脏病变患者进行临床观察对比，发现糖尿病合并严重并发症患者体内sRAGE含量偏低,且sRAGE与羧甲基赖氨酸(CML)蛋白高水平相联系，也为sRAGE对糖尿病的保护提供证据。

2.2RAGE与肿瘤 近期研究表明，AGEs-RAGE途径与恶性肿瘤的发生和发展密切相关〔12〕。Kuniyasu等〔13〕研究发现，65%胃癌患者表达为RAGE阳性，低分化腺癌时RAGE阳性率显著增加，同时发现RAGE的免疫强度与癌组织的浸润深度和淋巴结转移程度相关。Hirata等〔14〕在研究胆囊癌时发现，RAGE的表达与患者胆囊癌细胞的侵袭力相关，提示很有可能通过控制RAGE来调节胆囊癌的侵袭力。Hiwatashi等〔15〕的研究表明，肝细胞癌组织中RAGE表达显著高于非癌组织，且与肿瘤分化程度相关。Tsuji等〔16〕研究鼻咽癌时发现潜在状态膜蛋白(LMP)-1能促进RAGE产生，而增高的RAGE通过诱导鼻咽癌患者的血管发生而促进肿瘤转移。Jing等〔17〕的研究显示，肺癌时sRAGE表达下降，并与淋巴结转移呈负相关。Bhawal等〔18〕研究发现，RAGE的表达程度与口腔鳞状细胞癌的侵袭力密切相关，经反义s-寡聚脱氧核苷酸处理的转移癌细胞可显著降低其侵袭力。

2.3RAGE与神经系统疾病 自Yan等〔19〕首次发现AD患者脑中的RAGE表达过量，并证实RAGE可调节神经元和胶质细胞上肽类物质，并且发现AD患者脑细胞内的Aβ部分来自细胞外的Aβ重吸收，故而推测胞外的Aβ可通过与细胞膜上的RAGE等受体结合，转运回胞内。Sevillano等〔20〕为了剖析大鼠RAGE在真核细胞内的转运和分布，将RAGE与增强型绿色荧光蛋白(EGFP)作为融合蛋白标记物标记中国仓鼠卵巢(CHO)-k1、脑神经瘤(Neuro-2a)细胞，与Texas红标记的AGEs共孵育3 h，发现过度表达的RAGE-EGFP可以诱导小囊泡的形成，最终AGEs-RAGE复合物内陷于质膜。Muhammad等〔21〕在缺血性发作时发现，RAGE是神经细胞死亡的感受器并促进缺血性脑损伤及其坏死区域的炎症反应；通过调节RAGE的配体HMGB1的活性(采用HMGB1抗体、HMGB1的A盒或HMGB1的拮抗剂)，可改善缺血性脑损伤程度；RAGE缺陷或者诱导sRAGE可降低梗死面积。

2.4RAGE与心血管疾病 AGEs-RAGE轴可使人内皮功能紊乱、血管壁弹性下降。Zhong等〔22〕研究发现，炎性反应标记物C反应蛋白能诱导内皮细胞在mRNA及蛋白水平表达RAGE，在动脉粥样硬化中起关键作用。糖尿病是心房纤颤的独立危险因子。Kato等〔23〕研究表明，糖尿病可通过激活AGEs-RAGE系统上调结缔组织生长因子(CTGF)促进心房结构重构。Koyama等〔24〕发现，RAGE水平升高程度与心功能紊乱相关，sRAGE是心脏事件独立预后因子。尽管AGEs-RAGE轴在心血管中所起的作用很重要，但也有研究发现，HMGB1与RAGE结合和心血管疾病同样相关〔25〕。Andrassy等〔26〕发现，心肌体外缺氧30 min和心肌体内缺血30 min均引起HMGB1水平增高，重组HMGB1处理后心肌缺血再灌注损伤加重，应用HMGB1抗体可减少心肌梗死面积，但RAGE缺陷的小鼠，无论是否给予重组HMGB1还是HMGB1抗体，心肌梗死面积与损伤不受影响。这些数据提示了心肌缺血再灌注损伤过程中HMGB1与 RAGE结合，激活了炎症通路而致心肌损伤。Bucciarelli等〔27〕提出，RAGE是心肌缺血性损伤的关键调节器，进一步证实RAGE在缺血组织中的作用。

2.5RAGE与感染性疾病 HMGB1作为核内蛋白一旦释放到胞外，则充当新型炎性介质，参与炎症反应，而这个危险信号传导部分要通过RAGE途径。Unoshima等〔28〕在研究全身炎症反应综合征或脓毒血症时发现，脂多糖所致的急性肺损伤经过抗体治疗后(抑制HMGB1和RAGE表达)损伤症状基本被消除。Uchida等〔29〕通过动物和人的研究发现，RAGE与急性肺损伤相关，RAGE已成为Ⅰ型肺泡上皮细胞损伤的一种标记物。Lv等〔30〕的研究表明，实验性脓毒症时HMGB1可刺激血管内皮细胞表达组织因子(TF)，其主要机制是HMGB1与血管内皮细胞表面受体(TLR4、TLR2和RAGE)结合，激活核转录因子(NF)-κB和Egr-1，引起细胞功能障碍和组织损伤。而van Zoelen等〔31〕得出不同的结论，在大肠杆菌性脓毒症模型中，未受损的RAGE信号通路有利于建立有效的抗菌防御体系。

3 RAGE的应用前景

干预RAGE的措施主要分为直接减少RAGE表达、阻断RAGE与其配体的结合及增加sRAGE和esRAGE这几方面。在减少RAGE表达方面，抗RAGE抗体和sRAGE是公认的阻断剂。抗RAGE抗体可以通过与RAGE结合，以阻断AGEs与其受体结合而引发的细胞损伤。Kaji等〔32〕研究表明，用重组sRAGE治疗含RAGE转基因的糖尿病小鼠，可以有效阻断RAGE-AGE的结合，并减少血-视网膜屏障的破坏和白细胞停滞。还有人尝试应用反义核酸和核酶技术阻断RAGE表达，但相关的报道相对较少。在阻断AGE-RAGE轴方面，Amagishi等〔33〕发现表明下调RAGE表达或阻断RAGE下游信号通路很有可能作为干预糖尿病血管并发症进程的一个治疗靶点。此外，一些中药单体对RAGE也有良好的干预作用。Yan等〔34〕发现银杏叶提取物EGb761降低大脑微血管内皮细胞中RAGE的表达，改善组织损伤。

综上，RAGE在多种疾病的发生发展中起重要作用，随着对其机制的深入研究，RAGE很有可能成为疾病防治的有效靶点之一。

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