脂肪细胞因子在类风湿关节炎潜在生物标志物中的作用

常文静，赵春江，蔡　辉

(南京军区南京总医院中西医结合科，江苏 南京　210002)



脂肪细胞因子在类风湿关节炎潜在生物标志物中的作用

常文静，赵春江，蔡辉

(南京军区南京总医院中西医结合科，江苏 南京210002)

摘要：类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种累及多关节的慢性系统性炎性自身免疫性疾病。近年来，研究一直专注于预测疾病发病、疾病进展、关节损伤和治疗反应的生物标记物。白色脂肪组织作为一种多效性器官，不仅具有内分泌功能，而且参与多种病理生理过程，包括免疫和炎性反应。白色脂肪组织分泌的脂肪细胞因子，参与RA的发病。该文对可能作为疾病活动和治疗反应的潜在生物标记物的脂肪细胞因子的研究进展进行综述。

关键词：类风湿关节炎；脂肪细胞因子；生物标记物

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是常见的自身免疫性疾病，以滑膜炎症、软骨破坏、骨侵蚀为特征。虽然RA的发病机制尚未完全清楚，但研究发现脂肪细胞因子影响RA的组织和细胞，包括滑膜、软骨、骨和免疫细胞[1]。本文就脂肪细胞因子在RA中的发病作用以及脂联素、瘦素、脂肪因子chemerin、内脂素、抵抗素、脂质运载蛋白-2(Lipocalin-2，LCN2)、血清淀粉样蛋白3(serum amyloid A3，SAA3)等可能作为疾病活动和治疗反应新的潜在生物标志物做一综述。

1脂联素

脂联素是一种含有244个氨基酸残基的蛋白质，也称为GBP28、AdipoQ、ApM1或Acrp30，其结构与VⅢ型胶原、X型胶原和补体C1q相似。脂联素有两种受体——脂联素受体1和脂联素受体2。脂联素受体1主要表达于骨骼肌，而脂联素受体2主要表达于肝脏。脂联素作为信号分子，通过与其受体结合，激活AMP活化蛋白激酶、p38丝裂原活化蛋白激酶、过氧化物酶体增生物激活受体-α、过氧化物酶体增生物激活受体-γ等多种信号通路发挥生物学效应。脂联素主要由脂肪组织合成，它增加肌肉脂肪酸的氧化和葡萄糖的摄取，减少肝脏葡萄糖的合成。

肥胖、2型糖尿病、动脉粥样硬化、血管炎和代谢综合征患者血清脂联素水平下降，提示脂联素具有保护功能。脂联素具有潜在的抗炎作用，它能抑制巨噬细胞形成泡沫细胞，刺激抗炎细胞因子白细胞介素(interleukin，IL)-10分泌，减少促炎细胞因子肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α分泌，诱导Toll样受体配体耐受以及促进抗炎M2巨噬细胞极化。脂联素的这种作用在一定程度上归因于它能改变神经酰胺代谢和促进神经鞘氨醇-1-磷酸合成。然而，脂联素在关节炎中作为促炎因子，促进细胞外基质降解和关节破坏。脂联素增加软骨细胞基质金属蛋白酶(matrix metalloprotease，MMP)-3表达和促炎介质(一氧化氮合酶Ⅱ、MMP-9、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1和IL-8)分泌和活化；刺激RA滑膜成纤维细胞前列腺素E2、IL-6、IL-8、血管内皮生长因子、MMP-1和MMP-13、环氧合酶-2和微粒体前列腺素E合酶1分泌；增加RA淋巴细胞和内皮细胞因子、趋化因子合成。这些研究支持脂联素在RA病理中的作用。

与骨性关节炎患者和健康对照者相比，RA患者血清和滑液脂联素水平升高[2-3]，且与放射学损伤相关[4]。脂联素水平的增加与疾病活动评分28(disease activity score 28，DAS28)、血沉、类风湿因子呈正相关[5]。Klein-Wieringa等[6]研究发现，脂联素基线水平可以预测4年放射学进展，且独立于抗环瓜氨酸肽抗体和体质量指数。另外，TNF-α抑制剂英夫利昔和依那西普能增加RA患者脂联素水平，可能是由于TNF和脂联素在脂肪组织具有相互抑制作用。最后，考虑到脂联素在关节炎中持续的不利影响，因此，阻断脂联素可能作为一种靶向疗法。

2瘦素

瘦素是由肥胖基因编码的分子量为16 kDa的多肽激素，通过与其特异性受体结合而发挥生物学效应。它的主要功能为抑制食欲、增加能量消耗、促进脂肪分解和降低体质量。瘦素主要由白色脂肪组织分泌，其血清水平与脂肪组织含量和体质量指数呈正相关。但瘦素的合成也受炎性介质调节。瘦素通常被认为是促炎脂肪细胞因子，刺激单核细胞促炎细胞因子TNF-α、IL-6和活性氧分泌；诱导巨噬细胞CC-趋化因子分泌，增加Th1细胞因子产生而改变Th1/Th2平衡。此外，瘦素敲除小鼠可抵抗实验诱导的T细胞介导的肝炎和自身免疫性脑脊髓炎。

瘦素与RA相关，但关于RA患者循环瘦素水平的报道不一致，有学者认为瘦素水平与疾病活动相关[2]，而另有学者认为两者无关[7]，可能是由于药物治疗导致的结果差异性。关节炎实验模型显示，瘦素缺失小鼠表现为轻度的抗原诱导关节炎，且体外抗原特异性T细胞增殖反应中IFN-γ分泌显著下降和IL-10分泌显著升高。与此相反，瘦素缺失和瘦素受体缺失小鼠表现为疾病缓慢缓解，给予瘦素治疗可改善疾病活动，这些矛盾的结果不能明确瘦素在RA中的作用。然而，接受TNF-α治疗的RA患者血清瘦素水平没有显著变化[8]。瘦素血清/滑液比值与病程和侵蚀有关。另外，一些体外研究支持瘦素在RA中的致病作用。瘦素协同IL-1β和干扰素-γ通过Janus 2激酶、磷脂酰肌醇3-激酶类、AMP活化蛋白激酶信号通路诱导人和小鼠软骨细胞一氧化氮合酶Ⅱ的激活、IL-8和基质金属蛋白酶的分泌。瘦素还通过核因子-κB信号通路诱导人滑膜成纤维细胞IL-8分泌。此外，瘦素还调节几种免疫细胞的活性。例如，瘦素敲除和瘦素受体敲除小鼠增加调节性T细胞水平，从而保护自身免疫性脑脊髓炎。因此，瘦素水平增加与调节性T细胞减少和促炎效应T细胞激活有关。最近研究显示，瘦素诱导哺乳动物雷帕霉素靶蛋白通路过度表达，导致调节性T细胞无反应性。因此，调节性T细胞依赖于细胞外环境动态调节哺乳动物雷帕霉素靶蛋白活性，如瘦素浓度和细胞营养[9]。这些研究表明瘦素在免疫耐受、代谢和自身免疫中作为一种多效分子。但瘦素是否作为自身免疫性疾病新的活动标记物和潜在靶向治疗还有待进一步研究。

3Chemerin

Chemerin也称为他扎罗汀诱导基因2或维甲酸受体应答2，是一种具有趋化活性的脂肪细胞因子。Chemerin是一种分子量为18 kDa的非活性前蛋白，能被翻译后的羧基末端片段激活。它通过与G蛋白偶联受体趋化因子样受体1(CMKLR1或ChemR23)结合而发挥作用。Chemerin与其受体主要表达于脂肪组织，另外，树突状细胞、巨噬细胞和NK细胞也表达Chemerin受体。该脂肪因子参与免疫和代谢平衡。Chemerin水平与体质量指数、炎性标志物(如TNF-α、IL-6和C反应蛋白)和代谢综合征呈强相关；Chemerin水平降低伴随着体质量和脂肪的丢失。因此，Chemerin可作为肥胖的生物标志物。人关节软骨细胞表达Chemerin和其受体ChemR23，Chemerin刺激促炎细胞因子IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1β和MMP-1、 MMP-2、 MMP-3、MMP-8、MMP-13分泌。与骨性关节炎患者相比，RA患者成纤维细胞样滑膜细胞Chemerin和ChemR23表达增加。Chemerin对RA成纤维细胞样滑膜细胞起到直接的促炎和刺激作用[10]，提示Chemerin/ChemR23轴在RA发病中起着重要作用。最近研究发现，RA患者循环Chemerin水平增加，且Chemerin水平与疾病活动(DAS28、血沉、C反应蛋白)呈正相关[11]。RA患者给予TNF抑制剂阿达木单抗，血清Chemerin水平下降，且伴随疾病活动(DAS28、血沉、C反应蛋白和IL-6)和巨噬细胞迁移抑制因子水平下降[12]。这些研究表明血清Chemerin可作为疾病活动和治疗疗效的生物标志物。

4内脂素

内脂素是一种含有471个氨基酸的蛋白质，分子量为52 kDa，又被称为前B细胞集落增强因子、烟酰胺磷酸。它最初被发现于肝脏、骨髓和肌肉，也由粒细胞和单核细胞/巨噬细胞和内脏脂肪组织分泌。内脂素特异性受体尚未明确。肥胖患者内脂素水平升高。内脂素具有胰岛素样功能。内脂素的致炎作用是由胰岛素信号通路通过Akt的磷酸化介导的。

肥胖和2型糖尿病患者血清内脂素水平升高，体质量丢失的患者血清内脂素水平下降。内脂素通过诱导内皮细胞促炎介质和黏附分子而促进动脉粥样硬化和斑块不稳定。内脂素可能在RA发病中起着重要作用。它主要表达于RA滑膜衬里层、淋巴聚集处和间质血管，诱导RA滑液趋化因子IL-8、CCL2，促炎细胞因子IL-6和MMP-3表达增加；促进成纤维细胞迁移和诱导p 38丝裂原活化蛋白激酶磷酸化，而抑制p 38丝裂原活化蛋白激酶能显著减弱内脂素的上述作用[13]。另外，抑制胶原诱导关节炎鼠内脂素能显著减轻疾病严重程度和降低血清TNF-α水平[14-15]。RA患者血清、滑液和滑膜内脂素水平增加。血清和滑液内脂素水平与炎性程度、疾病严重程度和关节损伤程度相关。抗TNF-α治疗对RA患者血清内脂素水平结果的报道不一致。有学者发现无显著变化[16]，而另有学者发现则呈负相关[17]。一般来说，血清内脂素水平与循环B细胞数目相关，而不是与疾病活动相关。利妥昔单抗能降低RA患者血清内脂素水平，但内脂素是否作为预测RA恶化的生物标记物仍有待进一步研究[18]。

5抵抗素

抵抗素又称为脂肪组织特异性的分泌因子或存在于炎症发生区3。它是一分子量为12.5 kDa的富含半胱氨酸的蛋白质，属于抵抗素样分子家族。小鼠的抵抗素主要来源于白色脂肪组织，而人的抵抗素则主要来源于单核细胞和巨噬细胞。因此，在人脂肪组织中，抵抗素主要由非脂肪细胞的炎性细胞分泌。目前抵抗素受体尚不明确，但最近提出Toll样受体4调节抵抗素的促炎作用。抵抗素对免疫功能也有很大的影响。它可通过调节树突状细胞而放大调节性T细胞的功能；炎性介质增加抵抗素表达，反过来，抵抗素又诱导TNF-α、IL-12、IL-6和IL-1β分泌；给予膝关节内注射抵抗素能诱发关节炎。这些研究提示抵抗素参与RA的发病。与骨性关节炎患者或健康对照者相比，RA患者血清抵抗素水平显著升高，且与炎性标志物(C反应蛋白、血沉、IL-1β、白细胞计数)、疾病活动(DAS28)和关节破坏相关。抵抗素和放射学进展关系的报道相互矛盾[4，6，19]。

RA患者经抗TNF-α治疗后血清抵抗素水平下降。与骨性关节炎患者相比，RA患者滑液和滑膜衬里层抵抗素水平升高[3，20]。这些研究表明，抵抗素水平在RA患者炎症部位升高，然后聚集在滑液中。抗环瓜氨酸肽抗体阳性患者滑液抵抗素水平与疾病进展相关，而不是血清抵抗素水平，提示抵抗素可能作为疾病进展的生物标志物[21]。

6LCN2

LCN2，又称为siderocalin、24p3、uterocalin和嗜中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白，是分离自嗜中性粒细胞颗粒的25 kDa的糖蛋白，白色脂肪组织是其主要来源。该脂肪因子结合和运输小亲脂性物质，如视黄醇、花生四烯酸、类固醇、铁和脂肪酸等，诱导造血干细胞凋亡、抑制细菌生长、调节铁代谢和胰岛素抵抗等。炎症刺激能通过激活核因子-κB通路上调LCN2表达，然而，地塞米松能促进软骨细胞LCN2表达。RA患者血清和滑液MMP-9水平升高，LCN2能促进MMP-9活化。最近，Katano等[22]研究表明，RA患者滑液LCN2水平较骨性关节炎患者显著升高，通过蛋白质组学分析，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子可上调中性粒细胞LCN2表达，随后诱导滑膜细胞一系列酶的表达，如组织蛋白酶D、过渡内质网ATPase和转谷氨酰胺2，从而促进滑膜炎症和滑膜细胞增殖。

7SAA3

SAA3属于急性期血清淀粉样A蛋白家族，主要由肝细胞和脂肪细胞分泌。SAA3与代谢和免疫功能低下相关。TNF-α、IL-1β、地塞米松、IL-6和脂多糖等增加SAA3表达。SAA3可直接活化髓样分化因子88依赖Toll样受体/髓样分化因子2信号通路。

在兔Ag诱导的关节炎模型中，在炎症关节细胞浸润处能检测到SAA3表达上调，也是血管翳形成和软骨细胞处。在体外，重组人SAA诱导人软骨细胞MMP转录。此外，RA患者滑膜高度表达SAA[23]。

8其他脂肪因子

Vaspin是一种内脏脂肪组织来源的丝氨酸蛋白酶抑制剂，主要表达于内脏脂肪组织。 Vaspin基因表达与体质量指数呈正相关，给予肥胖小鼠Vaspin可改善糖耐量和胰岛素敏感性。RA患者血清和滑液Vaspin水平增加。

Omentin是一种新型的Ca2+依赖性凝集素，它高度并选择性表达于内脏脂肪组织，并通过增加皮下和网膜脂肪组织胰岛素介导的葡萄糖摄取而调节胰岛素作用。肥胖患者血清Omentin蛋白和脂肪组织Omentin mRNA水平降低，且与肥胖标志物体质量指数、腰围、血清瘦素呈负相关。克罗恩患者网膜脂肪组织Omentin基因表达，提示其在慢性炎性疾病中的作用。与骨性关节炎患者相比，RA患者滑液Omentin水平显著降低[24]。但与健康对照者相比，幼年特发性关节炎患者循环Omentin水平显著升高[25]。

Apelin是一种生物活性肽，最初认为是G蛋白偶联受体APJ的内源性配体。Apelin主要由脂肪细胞分泌。胰岛素、TNF-α能上调Apelin表达。Apelin参与骨性关节炎的发病，骨性关节炎患者血清和滑液Apelin水平增加[26]。而RA患者血清Apelin水平降低，但对药物治疗不敏感[27]。

Adipsin，也称为补体因子D，高表达于脂肪组织和活化的单核细胞/巨噬细胞。循环Adipsin水平不能预测RA早期疾病的放射学进展[6]，然而，Adipsin水平与改变病情抗风湿药治疗的早期RA患者缓解率呈正相关。

9结论

脂肪细胞因子网络参与白色脂肪组织、代谢紊乱和免疫性疾病。脂肪细胞因子不仅调节炎症，而且调节先天性免疫和适应性免疫。虽然在过去几年里认为脂肪细胞因子影响RA，但这些蛋白在RA中发生和发展的作用仍不清楚。大量证据表明，许多血清和滑液脂肪细胞因子可作为疾病活动和治疗反应的生物标志物，但应用于临床仍需要大量的实验研究和临床观察。

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Adipokines as potential biomarkers in rheumatoid arthritis

CHANG Wen-jing，ZHAO Chun-jiang，CAI Hui

(NanjingGeneralHospital,NanjingMilitaryAreaCommand,Nanjing210002,China)

Abstract:Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic multisystem systemic inflammatory utoimmune disease characterized by polyarticular injury. Recently,research has been focusing on the possible identification of predictor markers of disease onset and/or progression,of joint damage,and of therapeutic response. Recent findings have uncovered the role of white adipose tissue as a pleiotropic organ not only specialized in endocrine functions but also able to control multiple physiopathological processes,including autoimmune and inflammation. Adipokines are secreted by white adipose tissue which involved in the pathogenesis of RA. This review will focus on the recent advances on the adipokines as potential biomarkers of disease activity and therapeutic response.

Key words:rheumatoid arthritis; adipokines; potential biomarkers

(收稿日期：2014-07-30，修回日期：2014-11-17)

通信作者:蔡辉，男，教授，博士生导师，研究方向：中西医结合临床与基础研究，E-mail：caihuipdh@163.com

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2015.04.002