血清淀粉样蛋白A在骨科领域中的应用

彭咲远 王启阳 高彦淳 冯勇 张长青

血清淀粉样蛋白A（SAA）属于由哺乳动物高度同源性多基因编码的急性相蛋白家族。这类蛋白由细胞因子诱导，主要在肝脏中合成并发挥作用。临床上SAA通常被认为是炎症指标。通常情况下，正常人体内SAA水平维持在20～50 mcg／m L，然而在因感染、炎症、创伤等一系列病理生理活动引起的急性炎症反应（APR）后24 h内，其可升高近1 000倍并在疾病恢复期迅速下降［1-2］。在感染、动脉粥样硬化、慢性阻塞性肺病、肿瘤等多种疾病中，SAA均被发现高表达。因其在炎性／非炎性疾病中的高表达和多途径参与影响病理生理的能力，SAA逐渐在骨科相关领域被研究发掘，甚至被认为有潜力成为特殊疾病的生物标志物。本文就SAA在骨科学领域中的应用作一综述。

1 SAA基因与蛋白合成

SAA基因转录表达的调控在不同机体、组织、细胞中均有所不同。早期SAA诱导升高是通过对小鼠腹腔注射脂多糖（LPS）引起APR。在此基础上，SAA相关基因中SAA1、SAA2具有高度的哺乳动物同源性，而SAA3虽然与其有相似的基本结构，但序列不同。虽然SAA基因序列中多节段具有保守性，但SAA不同基因的转录和表达仍有所不同。SAA1、SAA2是急性炎症基因，肝脏最初被认为是SAA1、SAA2蛋白合成的唯一场所。SAA的表达在其他组织中也有发现。Wang等［3］研究发现，人胎膜细胞中SAA有合成表达。Sack等［4］研究发现，SAA在关节炎滑膜组织中有转录表达。Kovacevic等［5］研究发现，SAA1、SAA2在成骨细胞中均有表达。Morizane等［6］研究发现，正常人表皮角质形成细胞（NHEK）和正常人皮肤成纤维细胞（NHDF）中均存在经核因子（NF）-κB介导SAA 表达上调的现象。而SAA基因转录和蛋白合成也受到多因素影响和调控。Matsui等［7］研究发现，降钙素原相关肽通过白细胞介素（IL）-6促进SAA在人肝细胞中的表达和合成。IL-6在APR早期有较高表达，可结合gp130，从而激活信号转导子和转录激活子（STAT）信号通路。Kumon等［8］研究发现，在地塞米松（非炎症）的刺激下，主动脉平滑肌细胞中SAA1蛋白表达上调。Sato等［9］研究发现，脂肪细胞因子信号通路激活引起的脂肪酸β-氧化会抑制SAA表达。

2 SAA结合受体

SAA通过结合许多特定细胞表面受体发挥作用，如噬菌素作用、介导炎症以及影响脂质代谢等。既往研究认为SAA作为原始宿主防御系统的一部分能与传统G蛋白偶联受体相互作用，进一步研究发现SAA能诱导趋化活性和内钙释放，而趋化活性则表现为单核细胞与中性粒细胞迁移、黏附和渗透。关节炎患者中存在金属基质蛋白酶（MMP）表达。而Ghasemi等［10］研究发现，当SAA表达下调时，MMP-1的基因转录水平也相应下调。Migita等［11］和 Nurmi等［12］研究发现，SAA 可通过刺激IL-1前体（pro-IL-1）表达并激活类结节受体蛋白（NLRP）3炎性小体来加工pro-IL-1并分泌成熟的IL-1。O’Reilly 等［13］和 Zhang 等［14］研究发现，SAA可以激活Toll样受体（TLR）2，从而促进IL-6在成纤维细胞中过表达及IL-22在上皮细胞中表达。El Kebir等［15］研究发现，SAA可通过抑制细胞凋亡来延长中性粒细胞寿命，通过激活细胞外蛋白激酶（ERK）和蛋白激酶B（Akt）来抑制线粒体功能障碍和细胞凋亡蛋白酶（caspase）-3活化，从而促进促凋亡蛋白（Bad）磷酸化，而这一发现也证明了SAA可以延长中性粒细胞参与炎症反应的时间。Zhang等［16］研究发现，SAA可激活 ERK1／2和p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，从而在促进血管平滑肌细胞（VSMC）表型转换中发挥重要作用。SAA通过与不同受体结合激活不同信号通路，在各种炎症细胞中均有不同作用，而急慢性炎症的核心都是SAA引起的病理生理学改变，这也为骨科多领域疾病的发生机制提供了可能性。

3 SAA与脂代谢

最初，SAA的研究主要聚焦于其与脂代谢的关系。SAA表面的95%均有亲脂性受体，特别是对于高密度脂蛋白（HDL）有很好的亲和性。类风湿关节炎患者血清游离脂肪酸中SAA水平可达到10～40 mcg／m L。Blank等［17］研究发现，肥胖是SAA表达升高进而引起全身多器官淀粉样变的重要因素。Wu等［18］研究发现，高脂饮食可促进SAA水平升高，从而增加脂肪组织、肝脏和肌肉中肿瘤坏死因子（TNF）-α表达。Shen等［19］研究发现，清道夫受体（SR）-B1作为一种高密度脂蛋白受体，在甾体生成组织中大量表达，通过SAA在多种代谢过程中发挥作用，参与动脉粥样硬化、炎症、丙肝病毒感染等的发病机制。Shridas等［20］研究发现，HDL可抑制SAA介导的炎性小体NLRP3激活，从而抑制活性氧生成。van der Westhuyzen等［21］研究发现，HDL3更倾向于与SAA结合，且HDL3中载脂蛋白的含量会发生改变，从而使SAA与载脂蛋白A1的比例趋近于10∶1。Amaral等［22］研究发现，血清SAA浓度与体内脂肪沉积厚度呈正相关，而体内脂肪沉积更易引起关节损伤，即更易发生慢性退行性关节损伤和骨关节炎。既往研究认为，在急性感染或炎症反应期SAA从巨噬细胞中动员胆固醇，同时巨噬细胞释放类似IL-1、IL-6和TNF的细胞因子，从而引起APR，随后SAA改变HDL的组成。这些SAA与脂代谢的相关发现也在一定程度上解释了SAA在疾病中的多样性。

4 SAA与骨肿瘤

SAA作为淀粉样变的前体蛋白，可影响胆固醇代谢、促进钙离子动员和信号级联反应。此外，在诸多非肝源性恶性肿瘤中均可发现SAA水平上升。Nishie等［23］研究发现，肾癌淋巴区和癌变区均存在SAA水平升高。Mc Lean等［24］通过建立动物模型发现，血清SAA水平与肿瘤负荷也密切相关。Howard等［25］研究认为，SAA水平标志着肿瘤进程，并提出SAA可作为特别肿瘤类型的生物标志物。Li等［26］研究发现，骨肉瘤（OS）患者血清中SAA水平明显高于骨软骨瘤患者，并认为SAA可作为OS高危患者早期诊断的生物标志物。Wan-Ibrahim等［27］对多形性肉瘤（PS）、软骨肉瘤（CS）、OS和健康受试者血清蛋白组学进行研究，发现PS、CS和OS组患者血清SAA水平明显高于健康受试者，此外高侵袭性的PS和OS患者SAA水平较高，而侵袭性较弱的CS患者SAA水平则无明显升高。Flores等［28］研究认为，SAA可作为OS预后评估的生物标志物，高水平SAA和低水平趋化因子CXCL4提示OS预后较差。Ren等［29］研究发现，SAA通过类甲酰肽受体（FPRL）-1／ERK／αvβ-3信号通路调控OS细胞的迁移和侵袭。Lee等［30］研究发现，SAA经由炎性滑膜组织产生，可促进滑膜组织增生和血管新生，从而引起骨和软骨破坏和丢失。Le等［31］研究发现，在膀胱癌骨转移患者血清中特异蛋白簇为SAA亚型，同时识别骨转移的灵敏度为89.5%。Vallon等［32］研究发现，软骨细胞也可在细胞因子的诱导下使SAA1转录，引起MMP水平上调，最终导致肿瘤侵袭、转移和血管生成。

5 SAA与骨关节炎症

SAA作为在炎症急性期高表达的蛋白，在关节炎滑膜组织中也有转录和表达，从而在类风湿关节炎、骨关节炎等中发挥独特作用。Ludwig等［33］研究发现，血清和滑膜中SAA水平升高对关节滑膜炎和关节炎的诊断有辅助作用。Garner等［34］研究发现，继发于交叉韧带损伤后的骨关节炎患者血清中SAA水平明显升高。Rogier等［35］研究发现，肠道微生物群的消除会降低肠道和滑膜组织中SAA表达，从而特异性地减少Th17细胞并缓解关节炎严重程度。Yoshizraki［36］研究发现，阻断IL-6可减少SAA在类风湿关节炎发病过程中的淀粉样变化。Cunnane等［37］研究发现，骨关节炎早期患者SAA水平升高预示骨质破坏。Hong等［38］研究发现，SAA在类风湿关节炎患者血清中有明显升高，且阻断p38 MAPK信号通路可抑制SAA诱导的细胞增殖、迁移和血管生成。Kim等［39］研究发现，SAA可激活活化T细胞核因子（NFAT）5介导的巨噬细胞迁移，从而加重类风湿关节炎。Vermeij等［40］研究发现，抑制SAA3作为启动子的IL-10基因，可明显减少滑膜炎症和软骨蛋白多糖消耗。Wang等［41］研究发现，SAA 与 C-反应蛋白（CRP）、红细胞沉降率（ESR）和Bath强直性脊柱炎疾病活动性指数（BASDAI）均有较好的相关性并能作为强直性脊柱炎的活动标记物，同时循环中高水平的SAA是疾病活动的诱发指标。Zwolak等［42］研究发现，在血清SAA水平改善的同时，非特异性炎症及全身疾病的活动性也会出现改善，从而使膝关节积液复发患者症状有所改善。Hirai等［43］研究发现，在细菌感染引起的炎症中，SAA水平与炎症引起的骨缺损程度状态呈正相关，进一步研究发现SAA1、SAA2和SAA3基因敲除的小鼠炎症病变程度存在明显衰减。Benech等［44］研究发现，SAA水平升高及其引起的淀粉样变可能与慢性骨髓炎和假体周围感染具有一定相关性。Mani［45］研究发现，SAA纤维沉积引起的继发淀粉样变可能与关节内感染、慢性骨髓炎具有一定相关性。Jiang等［46］研究发现，SAA联合血清IL-6、ESR和TNF-α水平检测，可在一定程度上预估慢性骨髓炎的发生。

6 SAA在骨科其他领域的研究

SAA除了在骨肿瘤和骨关节炎症中有其独特作用外，因其在免疫、脂代谢中的作用，在骨科其他领域也有许多研究潜力。Kim等［47］研究发现，炎性条件下SAA通过刺激TLR2来抑制骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化，维持了巨噬细胞在宿主防御上的功能。Oh等［48］研究发现，SAA 可抑制核因子-κβ受体活化因子配体（RANKL）信号通路，促进MafB表达并阻断细胞内三磷酸腺苷（ATP）释放，从而抑制破骨细胞前体融合。这些发现为SAA在骨形成过程中的抑制作用提供了新角度，并提示SAA是一种重要的内源性调制器，可调节骨稳态。Abdu-Allah等［49］和 Feng等［50］研究认为，SAA1 基因多态性（rs12218）的TT型与骨质疏松症、血脂水平改变均密切相关。Choudhary等［51］研究发现，SAA抑制甲状旁腺素（PTH）刺激骨髓间充质干细胞向成骨分化，并认为SAA可作为增强PTH治疗骨质疏松的药物新靶点。Tharwat等［52］研究发现，电刺激除了会引起急性相反应表现（即SAA升高）外，还会引起骨钙素血清浓度升高。Jacobsen等［53］研究发现，IL-1、IL-6和TNF-α均可刺激关节软骨细胞和成纤维细胞样滑膜细胞（FLS）中SAA的mRNA表达上调。当暴露在SAA中时，软骨细胞中MMP-1、MMP-3表达上调，而软骨源性视黄酸敏感蛋白表达下调，FLS中 MMP-3表达上调。Turlo等［54］研究发现，运动损伤尤其是骨与肌腱损伤会引起SAA水平上升，并认为SAA可作为运动损伤的生物标志物。Thaler等［55］研究发现，同型半胱氨酸（Hcy）能促进SAA3在成骨细胞中表达，从而导致胶原交联减少，进而引起骨细胞外基质（ECM）质量降低，为高同型半胱氨酸血症与骨质疏松性骨折的相关性提供了有力的证据。

7 展望

尽管SAA尚未完全阐明，但因其进化上的保守性和生物合成的动态控制性，一直以来在生物学上都占重要地位。SAA的基因和蛋白以及相关细胞因子和趋化因子的稳定性、进化保守性也促使SAA参与APR的原始病理生理反应过程。SAA也为复杂的细胞网络与蛋白介导的炎症反应建立了联系。目前基础研究领域中SAA的主要研究在于其对于炎症和脂肪代谢的相关影响，而在骨科学领域中SAA作为骨肿瘤的生物标志物的研究相对主流。SAA在多研究中被提及可以作为骨关节炎症和骨肿瘤的生物标志物。尽管目前已有研究涉及SAA抑制破骨细胞分化和成骨分化刺激以及破坏骨与关节软骨，但炎症-骨代谢-脂代谢之间联系的建立以及其中病理生理机制尚不清楚。通过揭示SAA基因表达、蛋白合成、相关受体及其在脂代谢和骨科相关疾病中的作用，可为骨科疾病病理生理机制研究、特殊疾病早期诊断和预后判断、针对SAA基因靶点的治疗药物开发提供新的思路和手段。