糖酵解酶在类风湿关节炎发病机制中的研究进展

肖 翠(综述)，王友莲(审校)

(1.南昌大学研究生院医学部2018级； 2.江西省人民医院风湿免疫科，南昌 330006)

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性炎症性自身免疫性疾病，主要病理改变为侵袭性滑膜组织的炎症、血管翳形成和关节软骨及骨的破坏。有研究[1]发现，RA患者存在糖代谢异常、胰岛素抵抗，并提示RA患者糖代谢异常与RA疾病本身相关，而糖代谢异常对RA发生又有促进作用，两者发生机制可能存在内在联系，但具体机制不详。糖代谢是体内主要的产能途径之一，包括糖酵解、有氧氧化和磷酸戊糖代谢途径，能产生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)。有研究[2]发现，糖酵解途径中的多种糖酵解酶活性增强可能与RA的发病机制密切相关，但如何作用尚不知。目前对RA发病机制的研究主要集中在免疫、遗传和细胞生物学等方面，而糖代谢尤其是糖酵解途径对RA发病的影响报道少，笔者就糖酵解酶对RA发生机制的研究作一综述。

1 糖酵解与RA发生的关系

葡萄糖有氧氧化是正常滑膜组细胞产能的主要途径。BUSTAMANTE等[3]发现RA患者体内成纤维细胞样滑膜细胞(fibroblast-like synovial cell，FLS)中的产能代谢途径发生了改变。GARCIA CARBONELL等[4]研究发现，葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter1，GLUT1)mRNA表达与RA FLS的功能相关，且在关节炎小鼠的关节基质区检测到葡萄糖摄取和糖酵解基因表达水平的增加。而使用糖酵解抑制剂可显著改善RA模型小鼠关节炎的严重程度[5]。

CIURTIN等[6]检测到RA滑液中葡萄糖浓度下降且乳酸含量显著上升。葡萄糖无氧氧化最终产生乳酸，由于RA患者体内中糖酵解活性增加可导致乳酸性酸中毒，而酸性微环境可能会导致RA滑膜组织细胞的异常分化及增殖[7]，导致滑膜异常增生。

RA在微环境缺氧状态下血管功能出现障碍，导致血液供应中断并导致RA中的组织缺氧,缺氧反过来影响关键信号通路，其中主要信号通路是缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)通路[8]。YANG等[9]通过构建RA动物模型与采用乳酸检测试验观察到HIF-1α的表达显著上调,提示RA的发病率可能与缺氧微环境有关。HUA等[10]还观察到在患有RA的滑膜衬里和基质细胞中HIF-1α和HIF-2α的表达均增加。在低氧条件下，HIF不仅可使葡萄糖转运蛋白GLUT1及GLUT3表达增加以增强葡萄糖的细胞吸收，而且还调节炎性滑膜中乳酸脱氢酶、己糖激酶Ⅱ等酶的水平进而增强糖酵解活性[11]。

2 糖酵解酶与RA发生的关系

2.1 葡萄糖6磷酸异构酶与RA

葡萄糖6磷酸异构酶(glucose 6 phosphate isomerase,G6PI)也称为磷酸己糖异构酶，是一种催化果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的相互转化的关键酶。DAI等[12]通过免疫组织化学对RA滑膜组织进行CD68、CD3、CD20、CD38、CD79a和CD34染色，发现血清G6PI水平与滑膜炎症呈正相关，RA血清中可溶性GPI水平较非RA组的水平明显升高，并且经过治疗后，G6PI水平显着下降，提示升高的血清G6PI可能参与RA的滑膜炎，机制不明。FAN等[13]研究发现，外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中过表达的G6PI mRNA可能是RA患者血清G6PI升高的重要来源，同时发现RA患者血清或PBMC中G6PI抗原、抗G6PI抗体、G6PI循环免疫复合物(G6PI-circulating immune complex，G6PI-CIC)水平增加，并首次提出血清G6PI单独或与抗环瓜氨酸肽(cyclic citrullinated peptide，CCP)抗体组合对RA诊断和活动度的预测有较大价值。武东等[14]发现在RA患者的血清中检测到较高水平抗瓜氨酸化葡萄糖-6-磷酸(citrullinated glucose-6-phosphate isomerase，C-GPI)70-88肽抗体和抗C-GPI435-453抗体，并且发现这两种抗体对比抗G6PI抗体具有更高的诊断学意义，甚至在类风湿因子(rheumatoid factor，RF)、抗角蛋白抗体、抗CCP抗体均为阴性的RA患者中具有较高的阳性率，表明其对于血清阴性RA患者的早期诊断有重要意义。LU等[15]在RA患者的滑膜组织、滑液及微血管内皮细胞中均发现了较高水平的G6PI，通过研究证明缺氧环境的形成与G6PI在RA FLS与人皮肤微血管内皮细胞(human dermal microvascular endothelial cell，HDMEC)中的分泌互相促进，进一步证实G6PI作为缺氧前提下HIF-1α的下游调节因子，不仅可调节缺氧对FLS增殖的影响，同时可促进FLS分泌血管内皮生长因子(vascular endothelail growth factor，VEGF)进而调控HDMEC的迁移和血管形成，进而加重RA疾病进展，且所有这些由缺氧诱导的表型都需要G6PI的表达，证明G6PI是RA中缺氧条件下的新型促血管生成因子。另外有研究[16]证实G6PI可通过促进细胞周期的G0向G1/S转换来增加RA FLS增殖并抑制其凋亡促进RA疾病进展。

2.2 磷酸丙糖异构酶与RA

磷酸丙糖异构酶(triosephosphate isomerase,TPI)是一种能可逆地催化三磷酸甘油醛为磷酸二羟丙酮的糖酵解酶。YANG等[17]首次确认了人软骨细胞TPI的抗原性。CHANG等[18]应用免疫印迹和免疫组织化学验证，TPI在早期RA血浆中的表达增加2倍或更多。袁吉钊等[19]发现RA患者体内TPI显著高于正常人，血清TPI含量与RA活动度呈正相关，提示TPI是一种新的RA疾病相关性自身抗原，同时还发现TPI不仅可以特异性刺激RA PBMC增殖，同时还可刺激PBMC分泌大量INF-γ、TNF-α及IL-17等炎症因子。其中TNF-α作为促炎因子能通过NF-κB通路促使滑膜及软骨组织生成前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)及胶原酶，并刺激FLS的增生，加速骨及软骨的破坏吸收[20]。INF-γ可活化巨噬细胞，增强MHCⅠ、Ⅱ类抗原的表达，增强NK细胞活性，抑制纤维母细胞产生胶原，刺激并增强炎症反应等[21]，IL-17a则能通过上调RANKL增强破骨细胞活性引起骨破坏[22]。

2.3 磷酸甘油酸激酶1与RA

磷酸甘油酸激酶1(phosphoglycerate kinase 1,PGK1)可催化3-磷酸甘油醛为2-磷酸甘油醛，是糖代谢途径中的关键酶。GOЁB等[23]用初诊RA患者的血清进行免疫印记分析，证明PGK1为一种新的自身抗原。ZHAO等[24]观察到CIA大鼠的滑膜组织中PGK1浓度增加，在抗PGK1 siRNA处理后，RA FLS的增殖水平、迁移能力及上清液中IL-1β及INF-γ等炎症因子水平均显著下降，提示PGK1可能与RA的滑膜炎症及异常增生有关，具体机制不详。SZEKANECZ等[25]研究发现PGK1参与血管形成、降低丝氨酸蛋白酶、血纤维蛋白溶酶活性，从而导致分泌血管抑素包括IFN-α、IFN-γ、IL-4、IL-12等减少，而这些细胞因子抑制血管生成介质可间接地阻断新血管形成，揭示PGK1参与RA滑膜血管翳生成及病态增殖。

2.4 磷酸烯醇化酶与RA

磷酸烯醇化酶(enolase1,ENO1)是原核和真核细胞细胞质中的关键糖酵解酶，被认为是一种多功能蛋白质，在糖酵解途径的最后阶段催化2-磷酸甘油酸脱水为磷酸烯醇式丙酮酸[26]。SEYEON等[27]发现RA的促炎环境可诱导ENO1从单核细胞和巨噬细胞的细胞质转运至细胞表面，针对ENO1的抗体可刺激这些细胞通过P38、MAPK和NF-κB途径产生更高质量的促炎介质，如TNF-α、IL-1α/β、INF-γ和PGE2等，并促进RA滑膜炎症的持续存在，首次表明ENO1的细胞表面表达在RA患者的单核细胞和巨噬细胞中高度上调。LEE等[28]通过质谱鉴定RA滑液中的ENO1结合蛋白，发现RA患者的滑膜中载脂蛋白B(apolipoprotein B，ApoB)为ENO1的特异型配体，ApoB与单核细胞上的ENO1结合，通过P38丝裂原活化蛋白激酶和NF-κB途径刺激肿瘤坏死因子、IL-α、IL-1β、IL-6的生成，提示免疫细胞表面表达的ENO1与ApoB相互作用可增加RA关节炎的炎症反应。近年来有研究[29]发现RA滑膜液中富含瓜氨酸化α-烯醇化酶(citrullinatedα-enolase peptide-1，CEP-1)特异型记忆T细胞。CEP-1是一种特异性的瓜氨酸化自身抗原，有研究[30]证实相比正常滑膜，RA患者的滑膜组织可检测到更高浓度的瓜氨酸化蛋白，并诱导生成抗瓜氨酸化蛋白的抗体，例如抗CEP-1抗体[31]。最近有研究[32]发现抗CEP-1抗体可能无法取代抗CCP抗体用于RA的诊断，但对比后者，前者对于RA亚组的分类有更大意义。ALUNNO等[33]通过研究证实抗CEP-1抗体与RA骨侵蚀患病率较高有密切关联，且首次证实抗CEP-1抗体与RA间质性肺病密切相关，具体机制有待进一步阐明。

2.5 其他糖酵解酶与RA

有研究[34]发现，RA患者的滑膜组织和FLS中果糖-2.6-二磷酸酶3(fructose-2,6-bisphosphatase 3,PFKFB3)表达增加，抑制PFKFB3可降低IL-6、IL-8的表达以及RA患者体内FLS的增殖、迁移和侵袭，同时还发现磷酸果糖激酶15可抑制TNF-α诱导的RA FLS中的NF-κB通路。己糖激酶2(hexokinase2，HK-Ⅱ)过表达导致FLS迁移和侵入能力增强，在正常膝关节内注射HK-Ⅱ可显著增加滑膜衬里细胞厚度[3]。RA的滑膜中HK-Ⅰ/Ⅱ表达及其活性增加，抑制HK-Ⅰ/Ⅱ基因表达(siHK-Ⅰ/Ⅱ)或使用特异性己糖激酶抑制剂(lonidamine，LND)治疗可降低促炎因子的生成及释放，并诱导RA FLS凋亡，巨噬细胞表面TNF-α和IL-1β的表达也被抑制，因此减弱了关节炎症和破坏，提示HK-Ⅰ/Ⅱ有助于塑造RA FLS和巨噬细胞的炎症表型且LND可能是治疗RA患者的潜在治疗药物[35]。

3 结语

糖酵解酶与RA的发病有着明显关系，多种糖酵解酶在RA中表达及发挥着作用。对于糖酵解酶在RA中的作用机制、影响信号通路哪些环节、能否成为新的生物标志物仍有待更深入的研究。相信随着分子技术的不断发展和研究的深入，会有越来越多的参与免疫调控的糖酵解酶被发现，并且进一步揭示其作用机制，为未来治疗RA提供新的靶点。