端粒/端粒酶系统异常与自身免疫性疾病

张丽丽，蒋　颖，赵　岩，郑文洁

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院风湿免疫科，风湿免疫病学教育部重点实验室，北京 100730)

在受到抗原刺激时，抗原特异性淋巴细胞迅速克隆增殖到一定规模是维持适应性免疫的必要条件，因此，越来越多的研究开始关注免疫细胞的增殖、凋亡及其影响因素[1]。端粒是真核生物染色体两臂末端的一小段DNA-蛋白复合体，与端粒结合蛋白构成特殊的“帽子”结构以保护染色体，维持染色体结构和功能的完整性[2]。端粒的全长主要由端粒酶来维持，端粒缩短可激活DNA损伤修复机制，最终导致细胞衰老或凋亡[3-4]。染色体末端还包括6个端粒相关蛋白-TRF1、TRF2、POT1、TIN2、RAP1和TPP1，即shelterin蛋白复合体，发挥维持端粒结构的功能。过去十年，大量研究表明端粒/端粒酶系统异常与系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)、类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)及系统性硬化(systemic sclerosis，SSc)等自身免疫性疾病有关。本文旨在于系统阐述端粒结构的维持以及端粒/端粒酶系统异常与自身免疫性疾病发病机制的相关性。

导致免疫细胞端粒/端粒酶系统异常的因素

遗传因素与端粒/端粒酶系统异常

端粒全长可能是由遗传决定的[5]，端粒的耗损也可能源于遗传因素。研究发现，年龄相关的端粒耗损在一定程度上由端粒的基线全长决定，黑人端粒丢失的速率要高于白人[6]。日本人的端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase，hTERT)启动子的单核苷酸多态性可避免年龄相关的端粒丧失[7]，但在瑞典人群中并没有观察到此种现象[8]。这些截然相反的研究结果体现了端粒动力学的复杂性。

导致端粒/端粒酶系统异常的外在因素

吸烟、糖尿病、冠心病、应激性激素分泌过多以及自由基损伤等诸多因素都会导致外周血淋巴细胞(peripheral blood lymphocyte，PBL)的端粒缺失[9]。研究发现，应激性激素可降低CD4和CD8 T细胞hTERT的转录水平和端粒酶的活性[10]。端粒DNA之所以对氧化损伤极其敏感，原因在于氧化损伤导致的单链断裂在端粒中较其它部位更加不易修复，而年龄相关的DNA损伤修复机制缺陷和端粒酶活性下降可导致端粒的氧化损伤进一步加重[11]。在使用雌激素替代疗法的绝经期妇女中，端粒重复序列明显增加，这可能是由于雌激素可通过上调线粒体锰超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等清除自由基的物质发挥抗氧化活性[12]。

淋巴细胞克隆扩增与端粒/端粒酶系统异常

淋巴细胞发生抗原反应时大量增殖，因此对于端粒缺失尤其敏感。效应性T细胞的端粒较初始T细胞明显缩短，这表明细胞分裂增殖是造成端粒耗损的重要原因。年轻人患淋巴组织增生综合征时，他们的端粒缩短程度类似于正常老年人，也表明端粒重复序列的缺失主要源于细胞克隆扩增而非老龄[13]。不同淋巴细胞亚群端粒耗损速率不同，在B细胞中，与年龄相关的端粒缺失明显慢于T细胞，此外，初始B细胞和记忆性B细胞的端粒全长并没有明显差异[14]。相反，从初始T细胞到效应性T细胞的分化则与端粒全长的耗损密切相关，这种不一致性可能源于T、B细胞在诱导端粒酶活性的能力上存在差异。

为了避免细胞增殖导致的端粒缺失和细胞周期阻滞，免疫细胞通过诱导端粒酶高表达维持染色体末端结构。研究表明，端粒酶活性下降可以使人体PBL的生长停滞，即使是在T细胞受体或B细胞受体交联刺激的情况下[15]。此外，细胞因子可以调节端粒酶的活性。例如，皮肤中干扰素α的产物可以通过阻止记忆性CD4+T细胞中端粒酶的诱导抑制局部免疫反应[16]。T细胞衰老的主要标记是共刺激分子CD28的缺失。当T细胞被不断刺激，它们就会对端粒酶诱导产生抵抗，丧失部分端粒序列并最终进入复制衰老状态。因此，端粒酶活性下降反映了慢性T细胞刺激下CD28的缺失。

端粒/端粒酶系统异常与自身免疫性疾病

研究表明，自身免疫性疾病中普遍存在端粒/端粒酶系统结构和功能异常，并且和遗传因素密切相关[17]。例如，硬皮病患者及其直系亲属的PBL中均存在不同程度的端粒缩短[18]。HLA-DR4是导致RA发生的重要危险因素之一，即使是携带这种基因的健康人早年造血祖细胞中也存在明显的端粒序列丢失[19]。T细胞的活化和增殖并非由单一抗原刺激引起，研究发现，RA初始CD4+T细胞的多样性明显减少，且端粒重复序列缺失，这提示一种非抗原依赖的T细胞稳态失调。此外，RA初始CD4+T中存在T细胞受体交联的端粒酶活性异常。RA初始CD4+T细胞在受到刺激时极易发生凋亡，端粒酶高表达则可逆转这种状况。RA患者胸腺功能较正常人明显降低，为了维持T细胞的稳态，初始T细胞必须大量扩增[19-20]。端粒维持能力降低会导致T细胞受体库的多样性减少和外周耐受的丧失，而克隆多样性是避免T细胞异常扩增的重要机制之一。

研究表明，SLE患者PBL端粒明显缩短，端粒酶活性显著增高，并且与疾病活动指数相关，尤其是在B细胞中[21-22]。干燥综合征(Sjögren’s syndrome，SS)[23]、成人斯蒂尔病(adult-onset still disease，AOSD)[24]及银屑病关节炎(psoriatic arthritis，PsA)[25]患者PBL中端粒也是明显缩短的。肉芽肿性多血管炎(granulomatosis with polyangiitis，GPA)患者CD28-T细胞存在明显的端粒耗损，尤其是长病程、肾脏受累患者[26-27]。原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis，PBC)患者胆管上皮细胞的端粒明显缩短，同时，55.6%的患者存在明显的DNA损伤反应，据推测和渐进性胆管丧失有关[28]。晚期PBC患者的PBMC中端粒的活性较早期患者降低[29]。

总之，端粒/端粒酶系统在保护基因组的完整性和调节细胞衰老和细胞寿命方面起重要作用，越来越多的研究对端粒在自身免疫性疾病中的生物学作用感兴趣。笔者希望通过进一步阐明端粒/端粒酶系统参与全身性免疫介导的疾病的病理生理过程为治疗多种自身免疫病找到更有效的方法及途径。

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