脂联素在类风湿关节炎中的作用和进展

陈栖栖 综述，刘 钢 审校

(1.四川大学研究生院，四川 成都 610041；2.四川大学华西医院风湿免疫科，四川 成都 610041)

脂联素在类风湿关节炎中的作用和进展

陈栖栖1综述，刘 钢2审校

(1.四川大学研究生院，四川 成都 610041；2.四川大学华西医院风湿免疫科，四川 成都 610041)

类风湿关节炎是一种慢性的炎症性疾病，其特征是白细胞渗透入关节滑膜导致滑膜增生、软骨破坏，最后引起软骨下的骨质遭到侵蚀破坏。脂联素是一种主要由脂肪细胞分泌的多聚体蛋白，具有多种生物学功能。目前已有许多关于脂联素与类风湿关节炎的相关性的研究，本文回顾了脂联素及其与类风湿关节炎相关研究的现状及进展，以探究脂联素在RA的诊断、预后判断及治疗中可能的作用。

类风湿关节炎；脂联素

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种慢性的炎症性疾病，其特征是白细胞渗透入关节滑膜导致滑膜增生、软骨破坏，最后引起软骨下的骨质遭到侵蚀破坏[1]。迄今为止，RA确切的发病机制还未阐明，目前已经发现:促炎症因子使滑膜成纤维细胞(synovial fibroblasts，SFs)和软骨细胞产生细胞因子和脂肪因子，后二者具有促进炎症反应和新生血管形成的作用，还可以通过基质降解酶如基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)降解软骨。脂肪因子是由脂肪组织产生的大量生物活性肽[2]，包括脂联素、瘦素、抵抗素、补体B因子、补体D因子等。这些脂肪因子参与大量的炎症、代谢、免疫等的病理生理过程。很多证据显示RA患者的滑液及血清中的脂联素水平增高[3]，并且有研究发现脂联素的激活是RA侵蚀性关节炎产生的重要环节[4]。此外，脂联素被证明在RA的炎症机制中既有正面的影响又有负面的影响。因此，对于脂联素复杂的生物学特性以及不同信号肽在RA中的机制和作用的理解将有助于我们进一步阐明RA的发病机制。本文回顾了脂联素及其与RA相关研究的现状及进展，以探究脂联素在RA的诊断、预后判断及治疗中可能的作用。

1 脂联素的定义及生物学特点

脂联素又名Acrp30、adipoQ、ApM1和GBP28，是一种主要由脂肪细胞分泌的多聚体蛋白，具有多种生物学功能。脂联素是由Scherer等于1995年首次从鼠的脂肪细胞分离出来的，并被命名为Acrp30。Arita等在1999年将其命名为脂联素。人体内的APN分子全长包含244个氨基酸，其功能区包括氨基末端的分泌信号序列、一小段非螺旋区、一段22个氨基酸组成的胶原重复序列以及羧基末端球形功能区。APN被胰蛋白酶裂解后可得到的一个比全长型APN生物学活性更强的球形结构域片段。APN主要存在于血液中，外周血APN水平的变化无明显的昼夜节律。在人体血清中检测到的脂联素有三种形式:①三聚体低分子量(low-molecular-weight，LMW)；②六聚体中分子量(middle-molecular-weight，MMW)；③多聚体高分子量(high-molecular-weight，HWM)[5]。LMW脂联素在循环中是主要的形式，HMW脂联素在细胞内环境中是主要的形式。HWM脂联素在循环中作为一种最具有生理学活性的形式出现[6]。2003年Yamauchi等从Ba/F3细胞中提取出抗糖尿病代谢的脂联素特异性受体的cDNA，把它们编码的两种蛋白质分别命名为脂联素受体1(adiponectin receptor1，AdipoR1)和脂联素受体2(adiponectin receptor2，AdipoR2)。两种受体在结构上有66.7%的同源性，其中AdipoR1可以在全身各组织中表达，以骨骼肌中最丰富，而AdipoR2则主要在肝脏中表达。脂联素能够通过AdipoR1/AdipoR2增加过氧化物酶增殖物激活受体α活性，以及增加腺苷单磷酸活化蛋白激酶活性，进而加速脂肪酸氧化剂葡萄糖摄取。

2 脂联素与RA的关系

2.1 脂联素可能作为RA的生物标志物 越来越多的证据显示低水平的脂联素与2型糖尿病、动脉粥样硬化和代谢综合征相关，因此尽管存在一些差异，血清脂联素水平已被看作是作为2型糖尿病、动脉粥样硬化和肥胖风险的生物标记物[7]。许多证据提示脂联素加重RA患者的炎症和关节侵蚀性破坏，因此认为脂联素可以作为RA的生物学标志[8]。尽管RA患者主要产生脂联素的内脏脂肪水平较低，但RA患者血清中的脂联素浓度却显著增高。同时RA滑液中也存在高浓度的脂联素，且与滑液中的白细胞水平正相关[9]。而且，RA患者血清脂联素水平与RA病程长短呈负相关[7]。

2.2 预测RA影像学进展 脂联素可以作为RA影像学进展的预测因素。Klein-Wieringa等做了关于脂联素的血清学基线水平是否能预测早期RA患者的影像学进展的研究，研究持续了4年，结果表明脂联素的基线水平可以预测影像学进展。尽管脂联素、IL-6，TNF-α和内脂素都和影像学进展正相关，但经抗CCP抗体阳性校正后只有脂联素仍和影像学进展正相关[10]。因此，脂联素在早期RA中可能可以作为一个预示影像学关节破坏和疾病进展的有价值的生物学标志[10]。随后有人关注不同分子量的脂联素于RA的影像学进展的相关性。Klein-Wieringa等做了关于HWM脂联素的研究，提示HWM脂联素和RA的影像学进展没有明显相关性。尽管发现HWM脂联素和RA进展有相关的倾向，但相关程度不如总的脂联素，这一研究提示其他亚型脂联素可能与RA进展有关或者因为局部环境因素的调节导致HWM脂联素局部的影响超过全身的影响[11]。不同分子量的脂联素对于RA的影像学进展影响可能不同，尚需进一步的研究证明。

3 脂联素促进RA进展的可能发病机制

3.1 脂联素刺激炎症细胞因子的产生 RA患者滑膜成纤维细胞和软骨细胞产生大量的炎症细胞因子，包括白介素-6(IL-6)，白介素-8(IL8)，白介素-11(IL-11)，前列腺素E2(PGE2)，一氧化氮(NO)，调节活化蛋白(regulated on activation，normal T-cell expressed and secreted，RANTES)，单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein，MCP-1)及血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)等，这些因子也是促进RA疾病持续进展及关节破坏的关键介质[12]。在人工培育的软骨细胞中，脂连素可以增加一氧化氮合成酶II(NOS2/iNOS)、IL-6、RANTES、VCAM-1 和MCP-1的表达、分泌和/或生物学活性[13]。此外，从骨关节炎中分离出的原始软骨细胞中，脂连素也可激活p38、细胞外信号调节激酶1/2(Erk1/2)和氨基末端激酶(Jun N-terminal kinase，JNK)；同时，脂联素可以诱导产生NO、IL-6、MMP-1和MMP-3，这一过程受丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPKs)、腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase，PI3K)和核转录因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)的调节[14]。NF-κB是转录的催化剂，在慢性炎症性疾病包括RA的发病机制中发挥着重要作用[15]。PI3K抑制剂可导致脂联素诱导的iNOS的表达和NO的生产的减少，PI3K抑制剂亦可导致参与了PI3K通路的IL-6的生成的减少。MAPK抑制剂可抑制IL-8的分泌。滑膜成纤维细胞被认为是RA中推动疾病持久性和破坏性的“领导细胞”，体外培养从RA患者中分离出的滑膜成纤维细胞，可以观察到脂联素促进IL-6，IL-8，IL-11，MCP-1及PGE-2的产生。研究发现，脂联素诱导环氧化合酶-2(COX-2)和膜结合型前列素E合成酶-1(mPGES-1)的表达导致滑膜成纤维细胞中PGE2的产生增加，同时脂联素通过NF-κB途径刺激IL-6和IL-8的产生[12]。此外，脂联素还能促进内皮细胞和成骨细胞产生IL-6和IL-8[16]。

3.2 脂联素诱导MMP释放 MMP家族包括超过20个成员，这些成员有差别地调整和降解各自细胞外基质的成分，包括MMP-1，MMP-3和MMP-13，这些基质金属酶是家族中的主要酶类。研究发现这些酶类在RA患者中的滑液中的表达水平很高，且能加重关节的退化[17，18]。MMPs优先由RA患者的滑膜成纤维细胞和软骨细胞产生[19，20]。已有研究发现脂联素能刺激MMP-1和MMP-13的表达[20]，在滑膜成纤维细胞中氨基乙磺酸氯胺通过NF-κB途径抑制这一过程[21]。把从RA患者提取的软骨细胞进行体外培养，脂联素能增加MMP-3的分泌，并且可以受AMPK、p38 和NF-κB抑制剂的抑制，提示脂联素通过p38和AMPK起作用，导致NF-κB作用于MMP-3启动子，从而启动表达MMP-3[12]。脂联素还能增加骨关节炎患者软骨细胞表达MMP-1，MMP-3和MMP-13，而AMPK和JNK可以抵消这些影响[14]。此外，脂联素能通过PI3-K通路增加MMP-1，MMP-3和MMP-9的产生[22]。PI3-K抑制剂可导致脂联素诱导的高表达的MMP-3和MMP-9水平的显著下降。有趣的是，PI3-K抑制剂只能部分削弱脂联素诱导的MMP-3的产生，这意味着有其它的信号通路，在活性上超过PI3-K通路[12]。还有研究发现脂联素可显著刺激成骨细胞中MMP-1和MMP-13的产生，这些研究扩大了我们在RA患者关于脂联素的观察的范围[12]。

3.3 脂联素促进血管再生 新血管形成是RA主要病理特点之一。已经证明了脂联素与肿瘤血管新生和肢体缺血后血管再生有关[12]。在RA患者中分离出的培养的滑膜成纤维细胞中，脂联素可以刺激血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的产生[20，23]。而且，目前的研究表明脂联素显著刺激成骨细胞中VEGF的产生[16]。研究发现脂联素刺激滑膜成纤维细胞表达内皮细胞特异分子-1，目前已知内皮细胞特异分子-1和血管瘤有关。当体外培养的滑膜成纤维细胞中的内皮细胞特异性分子-1被小干扰RNA转染压制时，滑膜成纤维细胞的迁徙和入侵减少，这现象提示脂联素诱导滑膜成纤维细胞中内皮细胞特异分子-1的表达可能刺激细胞迁移和入侵以及关节炎的血管翳中的血管新生[24]。

3.4 脂联素导致免疫系统的调节异常 RA是一种慢性的自身免疫性疾病，免疫系统的调节异常是导致这个疾病的主要发病机制。活化的B和T细胞通过强烈的新生血管形成过程被吸收进入RA的滑膜中[25]。正如之前提到的，脂联素有促进血管再生的能力，脂联素也能通过和VCAM-1相互作用引发RA患者的自身免疫活动。VCAM-1是一种属于免疫球蛋白基因总科的诱导表面糖蛋白[12]。它可能有助于将T淋巴细胞粘附于软骨细胞，而且将白细胞的粘合物和补充物引入炎症关节，因此在炎症关节(如RA或骨关节炎)中以及透明软骨移植后，参与宿主防御机制[26]。重要的是，在RA患者提取培育的软骨细胞中发现脂联素可以增加VCAM-1的表达提示脂联素通过白细胞和单核细胞浸润炎性关节产生炎症性因子使软骨退化过程持续进行[13]。脂联素另一个影响免疫系统的途径是白介素-17(IL-17)/T辅助细胞17(Th17)途径[27]。Th17是自身免疫性疾病和炎症性疾病(如RA、克罗恩氏病、多发性硬化和自身免疫性脑脊髓炎)的主要病理性T细胞[12]。Th17是从幼稚的CD4+T细胞分化而来，它可以被一些结合介质调节，包括IL-6，TGF，IL-1和 IL-23。由Th17产生的IL-17是主要的促炎症因子，但不仅仅是促炎症因子[12]。在肿瘤坏死因子(TNF)缺陷和IL-1受体a敲除的RA的小鼠模型中观察到，IL-17可以推动T细胞依赖的侵蚀性关节炎，使用中和IL-17的抗体治疗这些小鼠可以有效地抑制软骨的破坏[28]。脂联素刺激的树状细胞可以诱导Th17在体内两极分化，而通过抗IL-1β抗体联合抗IL-23p19抗体或抗IL-6抗体可以抑制这一结果[29]。

4 脂联素在RA中作用的争议

目前的研究已经证明脂联素是人体内一种全能的脂肪因子。研究发现脂连素不仅有促进RA进展的作用，同时也有有利的影响。有研究发现脂联素可以通过抑制促炎症细胞因子和粘附分子的表达以及诱导抗炎症因子的表达以表现抗炎症活动的功能[12]。在一些RA的研究中，血清脂联素水平与疾病活动度不相关，甚至和疾病活动度负相关[30，31]，其原因并不清楚。还有些研究描述了血清脂联素和RA患者中的白细胞计数和CRP负相关[3，32]，与促炎症细胞因子IL-6正相关[33]。此外，关于滑膜成纤维细胞的体外实验显示:当在受IL-1β刺激的滑膜成纤维细胞中IL-6的表达增加时，脂联素显著地抑制IL-1诱导的滑膜成纤维细胞的增殖[34]。在DBA/1 小鼠的胶原诱导性关节炎模型中，脂联素治疗可显著缓解关节炎的严重程度，同时可减少关节中TNF-α、IL-1和MMP-3的表达[35]。这些发现也提示在RA中脂联素的抗炎作用超过促炎症作用，这和之前提到的其作用是相矛盾的。此外，还有一些文献报道使用TNF-α拮抗剂治疗后的RA患者血清脂联素水平增高[36]，这也间接提示脂联素在RA中可能有有利的作用。

5 结论

脂联素是循环中的重要的脂肪因子，它在RA中的作用是多面的，也存在争议的。脂联素复杂的和多样的作用包括:可能作为RA的生物标志物、可以预测RA影像学进展；刺激炎性细胞因子的产生、诱导基质金属蛋白酶释放、促进血管再生、导致免疫系统的调节异常。目前需进一步明确脂联素在RA发病中的细胞和分子基础。还有待探索的是:循环中总的脂联素和不同分子量的脂联素的水平变化，滑液中的脂联素水平变化，以及脂联素在体内滑膜成纤维细胞和软骨细胞上与受体结合的过程和相关的信号通路。尚需明确脂联素和受体在RA中是抑制还是促进炎症。未来无疑还需要更多关于脂联素在炎症和自身免疫中的作用的研究以解答这些问题。此外，尽管目前已有很多抗风湿药物可以缓解疼痛和延缓疾病的进展，但是治愈RA仍然遥不可及。因此，我们还需要更多更好的针对RA的治疗方法。目前很多研究都提示脂联素在RA中是个重要的异常因素，因此，将脂联素作为RA新的治疗靶点进行研究还是有价值的。

[1] Kontny E，Plebanczyk M，Lisowska B，et al.Comparison of rheumatoid articular adipose and synovial tissue reactivity to proinflammatory stimuli:contribution to adipocytokine network[J].Ann Rheum Dis，2012，71(2):262-267.

[2] Gómez R，Conde J，Scotece M，et al.What’s new in our understanding of the role of adipokines in rheumatic diseases[J].Nat Rev Rheumatol，2011，7(9):528-536.

[3] Senolt L，Pavelka K，Housa D，et al.Increased adiponectin is negatively linked to the local inflammatory process in patients with rheumatoid arthritis[J].Cytokine，2006，35(5-6):247-252.

[4] Ehling A，Sch？ffler A，Herfarth H，et al.The potential of adiponectin in driving arthritis[J]，J Immunol，2006，176(7):4468-4478.

[5] Klein-Wieringa IR，Andersen SN，Herb-van Toorn L，et al.Are baseline high molecular weight adiponectin levels associated with radiographic progression in rheumatoid arthritis and osteoarthritis[J].J Rheumatol，2014，41(5):853-857.

[6] Kalisz M，Baranowska B，Wolinska-Witort E，et al.Total and high molecular weight adiponectin levels and risk of cardiovascular disease in individuals with high blood glucose levels[J].Atherosclerosis，2013，229(1):222-227.

[7] Pyrzak B，Ruminska M，Popko K，et al.Adiponectin as a biomarker of the metabolic syndrome in children and adolescents[J].Eur J Med Res，2010，15(Suppl 2):147-151.

[8] Chen X，Lu J，Bao J，Guo J，et al.Adiponectin:A biomarker for rheumatoid arthritis[J]？CCytokine Growth Factor Rev，2013，24:83-89.

[9] Pemberton PW，Ahmad Y，Bodill H，et al.Biomarkers of oxidant stress，insulin sensitivity and endothelial activation in rheumatoid arthritis: a cross-sectional study of their association with accelerated atherosclerosis[J].BMC Res Notes，2009，2:83.

[10] Klein-Wieringa IR，van der Linden MP，Knevel R，et al.Baseline serum adipokine levels predict radiographic progression in early rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2011，63(9):2567-2554.

[11] Klein-Wieringa IR，Andersen SN，Herb-van Toorn L，et al.Are baseline high molecular weight adiponectin levels associated with radiographic progression in rheumatoid arthritis and osteoarthritis[J].J Rheumatol，2014，41(5):853-857.

[12]Liu D，Luo S，Li ZY，et al.Multifaceted roles of adiponectin in rheumatoid arthritis，Int Immunopharmacol[J].Int Immunopharmacol，2015，28(2):1084-1090.

[13] Kim KS，Choi HM，Oh da H，Kim C，et al.Effect of taurine chloramine on the production of matrix metalloproteinases (MMPs)in adiponectin- or IL-1beta-stimulated fibroblast-like synoviocytes[J].J Biomed Sci，2010，17(Suppl 1):S27.

[14] Tong KM，Chen CP，Huang KC，et al.Adiponectin increases MMP-3 expression in human chondrocytes through AdipoR1 signaling pathway[J].J Cell Biochem，2011，112(5):1431-1440.

[15] Kang EH，Lee YJ，Kim TK，et al.Adiponectin is a potential catabolic mediator in osteoarthritis cartilage[J].Arthritis Res Ther，2010，12(6):R231.

[16] Lee YA，Ji HI，Lee SH，et al.The role of adiponectin in the production of IL-6，IL-8，VEGF and MMPs in human endothelial cells and osteoblasts:implications for arthritic joints[J].Exp Mol Med，2014，46:e72.

[17]Tan W，Wang F，Zhang M，et al.High adiponectin and adiponectin receptor 1 expression in synovial fluids and synovial tissues of patients with rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2009，38(6):420-427.

[18] Kitahara K，Kusunoki N，Kakiuchi T，et al.Adiponectin stimulates IL-8 production by rheumatoid synovial fibroblasts[J].Biochem Biophys Res Commun，2009，378(2):218-223.

[19] Kusunoki N，Kitahara K，Kojima F，et al.Adiponectin stimulates prostaglandin E(2)production in rheumatoid arthritis synovial fibroblasts[J].Arthritis Rheum，2010，62(6):1641-1649.

[20] Choi HM，Lee YA，Lee SH，et al.Adiponectin may contribute to synovitis and joint destruction in rheumatoid arthritis by stimulating vascularendothelial growth factor，matrix metalloproteinase-1，and matrix metalloproteinase-13 expression in fibroblast-like synoviocytes more than proinflammatory mediators[J].Arthritis？Res Ther，2009，11(6):R161.

[21] Zuo W，Wu ZH，Wu N，et al.Adiponectin receptor 1 mediates the difference in adiponectin-induced prostaglandin E2 production inrheumatoid arthritis and osteoarthritis synovial fibroblasts[J].Chin Med J (Engl)，2011，124(23):3919-3924.

[22] Lago R，Gomez R，Otero M，et al.A new player in cartilage homeostasis: adiponectin induces nitric oxide synthase type II and pro-inflammatory cytokines in chondrocytes[J].Osteoarthritis Cartilage，2008，16(9):1101-1109.

[23]Lee YA，Choi HM，Lee SH，et al.Synergy between adiponectin and interleukin-1βon the expression of interleukin-6，interleukin-8，and cyclooxygenase-2 in fibroblast-like synoviocytes[J].Exp Mol Med，2012，44(7):440-447.

[24] Kim KS，Lee YA，Ji HI，et al.Increased expression of endocan in arthritic synovial tissues: effects of adiponectin on the expression ofendocan in fibroblast-like synoviocytes[J].Mol Med Rep，2015，11(4):2695-2702.

[25] Klareskog L，Amara K，Malmstr？m V.Adaptive immunity in rheumatoid arthritis: anticitrulline and other antibodies in the pathogenesis of rheumatoidarthritis[J].Curr Opin Rheumatol，2014，26(1):72-79.

[26]Sommaggio R，Má？ez R，Costa C.TNF，pig CD86，and VCAM-1 identified as potential targets for intervention in xenotransplantation of pigchondrocytes[J].Cell Transplant，2009，18(12):1381-1393.

[27]Gullick NJ，Abozaid HS，Jayaraj DM，et al.Enhanced and persistent levels of interleukin (IL)-17+CD4+ T cells and serum IL-17 in patients with early inflammatory arthritis[J].Clin Exp Immunol，2013，174(2):292-301.

[28]Jung MY，Kim HS，Hong HJ，et al.Adiponectin induces dendritic cell activation via PLCgamma/JNK/NF-kappaB pathways，leading to Th1 and Th17 polarization[J].J Immunol，2012，188(6):2592-2601.

[29]Smolen JS，Beaulieu A，Rubbert-Roth A，et al.Effect of interleukin-6 receptor inhibition with tocilizumab in patients with rheumatoid arthritis(OPTION study):a double-blind，placebo-controlled，randomised trial[J].Lancet，2008，371(9617):987-997.

[30]Rho YH，Solus J，Sokka T，et al.Adipocytokines are associated with radiographic joint damage in rheumatoid arthritis[J].Arthritis？Rheum，2009，60(7):1906-1914.

[31] Pavlova AB，Akhverdian IuR，Simakova ES，et al.Detecting adiponectin in industrial workers having inflammatory diseases of joints[J].Med Tr Prom Ekol，2013，(1):38-41.

[32] Yoshino T，Kusunoki N，Tanaka N，et al.Elevated serum levels of resistin，leptin，and adiponectin are associated with C-reactive protein and also other clinical conditions in rheumatoid arthritis[J].Intern Med，2011，50(4):269-275.

[33] Ozgen M，Koca SS，Dagli N，et al.Serum adiponectin and vaspin levels in rheumatoid arthritis[J].Arch Med Res，2010，41(6):457-463.

[34] Kayakabe K1，Kuroiwa T，Sakurai N，et al.Interleukin-6 promotes destabilized angiogenesis by modulating angiopoietin expression in rheumatoid arthritis[J].Rheumatology (Oxford)，2012，51(9):1571-1579.

[35]Lee SW，Kim JH，Park MC，et al.Adiponectin mitigates the severity of arthritis in mice with collagen-induced arthritis[J].Scand J Rheumatol，2008，37(4):260-268.

[36] Serelis J，Kontogianni MD，Katsiougiannis S，et al.Effect of anti-TNF treatment on body composition and serum adiponectin levels of women with rheumatoid arthritis[J].Clin Rheumatol，2008，27(6):795-797.

Functions and advances of adiponectin in rheumatoid arthritis

CHEN Xi-xi，LIU Gang

四川省卫计委科研基金资助项目(编号:120071)

R593.22

B

1672-6170(2016)02-0174-04

2016-01-20；

2016-02-05)