正五聚蛋白3在风湿性疾病中的作用研究进展

彭春梅，谢文光，何泳龙,3，游智骁，周京国※

(1.川北医学院附属医院风湿免疫科,四川 南充 637000； 2.成都医学院，成都 610500； 3.成都中医药大学，成都 610075)

风湿性疾病是一组影响骨、关节及周围软组织如肌肉、肌腱、血管、筋膜等的局限性或系统性疾病。发病机制尚不清，可能与遗传、免疫、环境等因素有关。因本组疾病具有异质性，明确诊断和规范治疗不易。临床中以类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)、强直性脊柱炎、系统性硬化症、血管炎等常见，在疾病诊治前后需对患者病情的活动性进行评判。目前，风湿性疾病的活动性评判或急性发作主要参考C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)。正五聚蛋白3(pentraxin 3，PTX3)，又称肿瘤坏死因子α诱导蛋白5，与CRP属于同一个家族，是机体固有免疫的重要组成部分。PTX3是最早被识别的长链正五聚素，作为先天免疫系统中的一种可溶性模式识别受体，被分泌到胞外与相应配体结合，发挥调节炎症、激活补体、重塑血管以及促进纤维细胞分化等作用[1]。研究显示，在反映机体组织急性损伤和局部炎症状态方面，PTX3与CRP一样敏感，但在反映血管炎症方面更具优势。目前PTX3在感染性疾病、血管性疾病、创伤及肿瘤等中的作用研究得较深入，近年来在风湿性疾病中的作用的研究也逐渐增多。现就国内外报道的PTX3在各种风湿性疾病中的作用进行综述。

1 PTX3的分子生物学特性

PTX3为正五聚体结构蛋白，是Breviario等[2]通过白细胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)诱导脐静脉内皮细胞、Lee等[3]通过肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)诱导成纤维细胞时发现的炎症反应蛋白。正五聚蛋白包括长链和短链正五聚蛋白，PTX3属于前者，而CRP和血清淀粉样蛋白P(serum amyloid P component，SAP)属于后者。人类基因PTX3位于3q25，包含3个外显子，编码PTX3蛋白分子的前导肽、N端结构域和C端五聚蛋白样结构域[2]。PTX3的分子量为41 970，是由8个单体组成的同源多聚体糖蛋白，含有381个氨基酸序列，包括一个发挥分泌作用的17个氨基酸的信号位肽[2]。PTX3具有独特的N端和C端结构域，与CRP同源的203个氨基酸肽链区域在N端，与SAP同源的178个氨基酸肽链区域在C端[2]。PTX3 N端的氨基酸肽链较SAP和CRP更长，故称为长链PTX3。PTX3的C端区域以非钙离子依赖的形式与补体C1q结合，其肽链末端残基不能形成钙离子黏附带[4]。

骨髓树突状细胞(dendritic cell，DC)、单核吞噬细胞、内皮细胞、滑膜细胞、软骨细胞以及肾固有细胞等在炎症信号(如TNF-α、IL-1β、病原微生物成分等)的刺激下迅速产生和释放PTX3[1]。氧化和酶促修饰的低密度脂蛋白和具有抗炎作用的高密度脂蛋白能促进内皮细胞和人原代血管平滑肌细胞产生PTX3[5]。此外，中性粒细胞中含有成熟的糖基化单体形式的PTX3，同样响应炎症信号的刺激而被释放到胞外，通过结合成多聚体发挥作用[6]。脂多糖、IL-1β诱导单核巨噬细胞产生PTX3，而脂多糖和TNF-α则引发中性粒细胞释放存储的PTX3[7]。CRP和SAP在炎症刺激下只能由肝细胞产生，且产生的速度不及PTX3。正常情况下，人血中PTX3的水平较低，在炎症或组织损伤发生15 min后，血浆PTX3的水平开始升高，24 h达峰值，而CRP的峰值则出现在48 h后[8]。因此，PTX3作为急性期反应蛋白较CRP更敏感。

除炎性因子外，IL-10、γ干扰素、转化生长因子(transforming growth factor,TGF)等也参与了PTX3的生成调节。γ干扰素和IL-10对PTX3的生成起着不同的调节作用：γ干扰素协同脂多糖抑制PTX3的诱导表达，而IL-10增大脂多糖、IL-1β等刺激的炎性反应[9]。IL-6虽可刺激CRP的产生，但不能诱导PTX3表达。此外，单核细胞趋化蛋白1、巨噬细胞集落刺激因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子均不能诱导PTX3的表达。机体并非接受炎性信号而持续表达PTX3，升高的PTX3可反过来诱导巨噬细胞分泌免疫抑制细胞因子，如IL-10和TGF-β。糖皮质激素也以可以调节PTX3的表达：在成纤维细胞和内皮细胞，糖皮质激素能促进PTX3的产生；但在DC和巨噬细胞中却抑制PTX3的生成[10]。炎症诱导剂通过激活核因子κB诱导促炎介质和PTX3等抗微生物蛋白表达，糖皮质激素不仅可抑制促炎因子表达，还可增强抗微生物蛋白的转录[11]。术前给予糖皮质激素以减少全身炎症反应，术后24 h 反应全身炎症状态的CRP水平降低，而血浆中PTX3的水平却升高[12]。

2 PTX3的生物学功能

2.1免疫功能 固有免疫是防止微生物入侵和避免组织损伤的第一道防线，微生物和损伤组织与识别分子相互作用触发补体激活途径。PTX3在固有免疫中起着激活补体和促进吞噬细胞识别病原体的作用。PTX3作为可溶性模式识别受体，可与多个可溶性配体如补体C1q、H因子、成纤维细胞生长因子2(fibroblast growth factor 2，FGF2)、甘露聚糖结合凝集素(mannan binding lectin，MBL)等结合[4]。PTX3最常见的配体是C1q，微生物与特异性抗体结合形成C1q的结合位点，从而激活经典补体途径。MBL通过胶原蛋白样结构域结合PTX3和SAP，通过形成MBL-PTX3复合物而聚集C1q，并增强C3、C4在微生物细胞壁的沉积，进而激活凝集素途径[13]。此外，在补体旁路途径活化过程中，调节因子H与PTX3结合后，调节因子H和iC3b在凋亡细胞中的沉积作用增强，从而避免过度激活补体[14]。PTX3糖基化程度在调节蛋白与不同配体(C1q和H因子)的结合中起重要作用，有利于激活PTX3的生物学活性[15]。PTX3通过不同机制发挥促进吞噬、募集白细胞及调节补体活性的作用，进而清除入侵的微生物。

与家族的其他成员相似，PTX3能与凋亡细胞结合，从而抑制凋亡细胞被DC吞噬。在凋亡晚期，PTX3不仅能与凋亡细胞结合，还能增强DC分泌细胞因子[14]。细胞内的PTX3易聚集于凋亡晚期的中性粒细胞表面，并作为自噬分子被巨噬细胞识别和捕获，进而清除凋亡细胞[16]。凋亡细胞与PTX3预孵育，增强了C1q与PTX3的结合以及C3在细胞表面的沉积，表明PTX3在补体介导的凋亡细胞清除中具有作用[14]。当细胞即将死亡时，PTX3限制来自将死细胞的抗原交叉呈递，表明PTX3有助于限制炎症条件下的组织损伤和自身反应性T细胞激活[17]。

2.2调节炎症 PTX3通过调节补体激活，直接影响促炎介质的产生。在肺炎克雷伯菌感染过表达PTX3的小鼠模型中，促炎因子TNF-α的产生受到抑制[18]。PTX3通过与黏附分子P选择蛋白结合而影响炎症部位细胞的募集，在切口正常愈合过程中起重要作用[19]。PTX3还可调节无菌性炎症，在人和小鼠中，急性心肌缺血期间PTX3迅速表达，导致中性粒细胞浸润增加、毛细血管数量减少、心肌细胞凋亡增加，且在损伤组织中观察到大量C3沉积[20]。在小鼠心肌炎模型中，PTX3缺乏与心肌损伤及心肌细胞凋亡增加相关[21]。PTX3并不能发挥直接的抗细菌、抗病毒作用，而通过影响DC的吞噬能力而发挥炎症调节作用。在呼吸机诱导的肺损伤模型中，PTX3过表达导致炎症反应增加，其还能影响血管阻力，诱导内皮细胞形态变化[22-23]。在组织损伤和再灌注的情况下，PTX3可发挥抗炎和促炎双重作用。

2.3血管重塑 PTX3具有抑制巨噬细胞吞噬凋亡晚期中性粒细胞的作用，因而在有白细胞浸润的部位高表达PTX3[24]。活动性血管炎患者血清PTX3的水平显著高于静息状态的患者和健康人，皮肤活检发现，大量PTX3存在于活动性血管炎患者的血管内皮细胞中[25]。FGF2在体内可被PTX3高度识别。FGF2通过与酪氨酸激酶受体相互作用，诱导培养的内皮细胞增殖，并产生细胞蛋白酶，在切口愈合、炎症及动脉粥样硬化过程中调节新生血管形成[26]。动物实验表明，PTX3基因敲除小鼠脑梗死区的新生血管及血管内皮生长因子受体2明显减少，小鼠血脑屏障的完整性受到破坏[27]。因而，PTX3具有促进内皮细胞增殖、调节梗死区域新生血管形成、保护血脑屏障完整性的作用。

研究显示，PTX3在动脉粥样硬化晚期过表达，冠状动脉硬化患者血浆PTX3的水平明显升高，且水平与血管的狭窄程度密切相关[28]。敲除PTX3基因，巨噬细胞的积聚和血管平滑肌细胞的增殖、迁移将受到影响，导致损伤后血管内膜过度增生[29]。微RNA在血管系统中具有血管重塑和调节血压的双重作用，尤其miR-150可通过抑制PTX3的表达，促进内皮细胞增殖、迁移以及抑制血管重塑[30]。PTX3与血管壁损伤后的血管重塑的关系还需要进一步明确。

3 PTX3在风湿性疾病中的作用

3.1PTX3与血管病变相关性风湿病

3.1.1SLE SLE是外源性抗原激活体内的B细胞，从而产生大量不同类型的自身抗体而致病，小血管炎及其所致的器官损害是SLE的主要病理特征。作为一种多系统受累的自身免疫性疾病，SLE临床表现广泛，肾是最常见的受累脏器。炎性分子在SLE的发病中起着关键作用。人类肾固有细胞能恒定表达PTX3，并在炎症状态下受IL-1β、TNF-α的刺激表达上调[31]。上调的PTX3诱导前炎症介质产生，从而导致肾小球损伤。SLE活动期间，患者体内α干扰素的表达增加，一方面抑制外周血单个核细胞中PTX3的产生，另一方面促进储存于中性粒细胞中的PTX3释放[32]。PTX3大量沉积在狼疮肾炎患者的肾小管间质区，可反映肾小管间质损伤[33]。PTX3参与的补体途径的激活可能是SLE和狼疮肾炎发病及病情活跃的病理机制。Ismail等[34]证实，SLE患者血浆PTX3的水平高于健康人，并可反映疾病的活动度。此外，皮下注射PTX3的小鼠，体内产生了抗PTX3抗体，这种抗体不仅延缓了狼疮肾炎的进展，而且还延长了实验小鼠的存活时间[35]。抗PTX3抗体可能是通过Fc片段抑制补体激活，从而抑制肾脏炎症。狼疮肾炎患者体内也存在抗PTX3的自身抗体，这种抗体在活动性狼疮肾炎患者中并不是普遍存在的，而是与较轻的肾损伤相关[36]，因而推测抗PTX3的自身抗体可能对狼疮性肾炎有保护作用。

3.1.2血管炎 血管炎是一组因血管壁炎症和坏死而致的多系统损害的自身免疫性疾病。根据受累血管的大小分为大、中、小血管炎，多发性大动脉炎属于大动脉炎，而抗中性粒细胞胞质抗体(antineutrophil cytoplasmic autoantibody,ANCA)相关性血管炎(ANCA-associated vasculitis,AAV)属于小血管炎。大血管炎患者的全身炎症与血管壁局部炎症存在明显的相关性，但有时全身炎症指标与持续性血管疾病活动度无明确相关性。严重的全身性炎症主要与IL-6驱动的免疫相关，而大动脉炎患者血管壁炎症主要是由γ干扰素介导[37]。在血管炎的局部炎症中，PTX3由内皮细胞和平滑肌细胞产生。多发性大动脉炎患者血浆PTX3的水平较健康人明显升高，并反映了疾病的严重程度和持续存在的血管炎症[38]。中性粒细胞胞外捕网是中性粒细胞的一种独特的死亡方式。活化的中性粒细胞通过释放自身DNA、大量自身抗原及相关颗粒酶形成以DNA为骨架的网状结构来捕获、杀伤病原体。AAV患者的中性粒细胞能释放出大量PTX3，ANCA可诱导正常中性粒细胞以中性粒细胞胞外捕网的方式随髓过氧化物酶将PTX3释放出胞外[39]。活动期AAV患者血清及局部肾组织高表达PTX3，其较红细胞沉降率、CRP更迅速地反映局部组织的炎性损伤状态[40]。另外，在AAV患者的血清中也发现了抗PTX3自身抗体，从而证明PTX3是一种新型ANCA抗原，开启了抗PTX3抗体作为诊断疾病的一种新型生物标志物的研究[41]。

3.1.3系统性硬化症 也称硬皮病，是免疫异常激活、血管病变、成纤维细胞功能障碍导致的以细胞外基质沉积和组织器官过度纤维化为主要特征的自身免疫性疾病，临床表现为局限性或弥漫性皮肤增厚、内脏纤维化。PTX3与FGF-2结合能抑制相应内皮细胞的增殖和新生血管形成，从而发挥抗血管生成的作用[26]。PTX3不仅可以抑制新生血管形成，还具有促进纤维细胞分化以及参与调节炎症等多重作用，其可能是参与系统性硬化症发病的重要分子[42-43]。事实上，系统性硬化症患者血清PTX3的水平显著升高，并能反映疾病的严重程度，受累的皮肤内皮细胞和成纤维细胞中PTX3的表达上调[44]。培养健康人的皮肤血管内皮细胞，经转染PTX3基因后血管内皮细胞生成被抑制，沉默该基因后恢复促血管生成功能[29]。

3.2PTX3与关节性风湿病

3.2.1RA 是以炎性滑膜炎为主要特征的全身多系统受累的慢性风湿病，以对称性小关节、多关节炎为特点。类风湿因子和抗环状瓜氨酸蛋白是区别RA与其他关节炎的特异性指标。在无炎性细胞因子状态下培养RA患者的滑膜细胞发现，PTX3高表达，且不能被TNF-α和IL-1受体拮抗剂所抑制，但能被γ干扰素和TGF-β抑制[45]。在类风湿滑膜组织中，被血清淀粉样蛋白A诱导产生的PTX3作为一种促炎分子使类风湿炎症长期存在[46]。对类风湿因子阳性和类风湿因子阴性的RA患者血浆及关节液中PTX3的表达进行研究发现，类风湿因子阳性患者血浆和关节液中PTX3的水平显著高于血清阴性者，并反映了疾病的严重程度[47]。因此认为，关节液中PTX3的水平与疾病的活动相关，可以作为局部炎症标志物，尤其针对类风湿因子阳性的RA更具特异性。

3.2.2脊柱关节病 脊柱关节病是一组以中轴、外周关节及关节周围组织慢性进展性炎症为特点的慢性疾病，强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)和银屑病关节炎是常见的脊柱关节病。

AS是以中轴关节慢性炎症为主的疾病，累及骶髂关节，引起脊柱强直、纤维化以及不同程度的眼、肺、肌肉等关节外病变。银屑病关节炎是一种与银屑病密切相关的慢性炎性疾病，临床表现为银屑病皮疹并伴有关节和周围软组织肿痛、僵硬以及运动障碍，部分患者出现骶髂关节炎和(或)脊柱炎。主要病因是T细胞的异常活化、增殖，主要炎症介质靶点是TNF-α和一系列白细胞介素。PTX3可通过募集白细胞调节炎症反应。研究发现，AS患者血清PTX3的水平升高，其可作为AS的血清炎性标志物，但并不能反映疾病活动度[48]。对PTX3基因的单核苷酸多态性与AS易感性进行研究发现，PTX3基因中rs3816527和rs3845978位点可能与AS的发生相关[49]。但Nisihara等[50]对81例脊柱关节炎(包括11例银屑病关节炎和70例AS)患者血浆PTX3的水平进行研究发现，患者血浆PTX3的水平低于健康对照组。研究表明，PTX3的水平与银屑病的疾病活动呈正相关，对未经治疗的银屑病患者进行研究发现，患者血浆和单核细胞培养液中PTX3的生成增加，免疫组织化学和荧光染色后，严重银屑病皮损中成纤维细胞、内皮细胞及单核细胞/巨噬细胞中有强染色的PTX3[51]。

3.3PTX3与其他风湿性疾病 骨质疏松是以骨量减少及骨微结构改变为主要特征的全身骨代谢性疾病。RA、SLE等慢性全身性疾病也是引起骨质疏松的常见原因，成骨细胞与破骨细胞功能失衡是骨质疏松发病的主要机制。骨保护素-核因子κB受体活化因子-核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor κB ligand，RANKL)信号通路在调控破骨细胞的形成及骨重建中发挥重要作用。研究表明，骨髓来源的间充质干细胞在体外诱导分化为成骨细胞时表达PTX3，并且PTX3通过增加成骨细胞RANKL的生成刺激破骨细胞生成，沉默PTX3基因后RANKL的生成减少[52]。骨骼的健康与成骨细胞表达PTX3的量之间存在相关性，与同龄的健康者相比，骨质疏松患者PTX3表达阳性的成骨细胞所占的比例显著降低[53]。PTX3作为一种新的骨代谢调节因子，影响着骨代谢的平衡，对于其调节成骨细胞活性的分子机制的研究较少，还有待进一步研究阐明。

4 小 结

PTX3具有多种生物学功能，在多种疾病中发挥着不同的作用。目前，PTX3作为一种反映急性期炎症的血清标志物而逐渐受到关注。在风湿性疾病中，对血浆和(或)关节液中PTX3水平的研究结论尚不统一。一项Meta分析显示，自身免疫性疾病中PTX3的血清/血浆水平高于健康对照组[54]。在自身免疫性疾病和炎症性疾病中，血清PTX3的水平是否反映疾病的活动度或严重程度，以及能否用于监测疾病治疗效果，还有待进一步的研究。此外，PTX3具有限制炎症条件下的组织损伤和自身反应性T细胞的激活作用，但具体机制未详细阐述，还须更深入的研究，这或将为治疗风湿性疾病提供新策略。