TWEAK/Fn14信号在皮肤病诊断与治疗中的作用

田雅宁 夏育民

西安交通大学第二附属医院皮肤科，陕西西安,710004

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)样细胞弱凋亡因子(TNF-like weak inducer of apoptosis, TWEAK)属于肿瘤坏死因子配体超家族成员，与其受体成纤维细胞生长诱导因子14(fibroblast growth factor-inducible 14, Fn14)结合后相互作用，激活下游信号通路，产生多种细胞因子及趋化因子，在调控细胞增殖分化，诱导血管生成及促进纤维化和炎症反应中发挥作用。TWEAK/Fn14信号在多种皮肤病组织中激活，参与多种皮肤病的关键发病机制。

经过国内外研究者的不断探索，具有微侵入性、易采集等特点的血清和尿液中生物标志物分子很有潜力成为早期诊断与活动度评估的工具。TWEAK以及 Fn14在皮肤出现破损、炎症反应及应激时大量表达，阻断或激活TWEAK/Fn14信号的某些环节可能成为治疗皮肤病的新策略。近年来有较多文献对TWEAK/Fn14信号参与皮肤病的发病机制及在诊断或治疗方面的应用进行报道，本文对相关文献进行综述。

1 TWEAK/Fn14信号的基本生物功能

TWEAK是结构高度保守的Ⅱ型跨膜蛋白，其胞外区C端折叠形成的三聚体之间的凹槽构成受体结合的TNF同源结构域，并可经水解加工裂解为可溶性TWEAK，在多种皮肤组织中均有表达。不同类型的TWEAK会触发Fn14不同性质的活动。可溶性TWEAK激活非经典核因子(nuclear factor，NF)-κB通路(主要诱导细胞凋亡)，而弱激活经典NF-κB 信号；相反的，膜结合型TWEAK则是两种NF-κB通路的潜在诱导剂[1]。Fn14属于Ⅰ型跨膜蛋白，其胞外区域有与配体结合的位点，而胞质区域尾端能够与TNF受体(TNF receptor，TNFR)相关因子(TNFR associated factor, TRAF)结合，介导信号向细胞内传导。TRAF是十分重要的衔接分子，TRAF1和TRAF2属于TRAF家族的衔接蛋白。TRAF2能够直接结合TNF-α受体，募集细胞凋亡抑制因子(cellular inhibitor of apoptosis protein 1/2, cIAP1/2)，而TRAF1与TNFR的连接则需要依靠TRAF1-TRAF2异二聚体的形成[2]。因此，Fn14通常通过TRAF、TNFR等分子产生信号传递。

由于胞质段末端结构不同，不同亚型的TNFR会诱导细胞增殖和凋亡两种截然不同的结局。其中诱导细胞凋亡的是Fn14-TRAF2-TNFR1 信号轴，促进细胞增殖的是Fn14-TRAF2-TNFR2 信号轴。这是由于TNFR1的胞质段末端有一个死亡结构域，被激活后能够募集caspase-8和Fas相关死亡区域蛋白，形成凋亡复合物激活级联反应从而诱导细胞凋亡。TNFR2则没有死亡结构域，通过激活JNK/MAKP通路和NF-κB通路拮抗TNFR1诱导的caspase信号，并激活NF-κB通路促进细胞增殖[3]。以上信号传递导致细胞趋向凋亡或增殖的不同命运方向。

2 TWEAK/Fn14信号在皮肤病早期诊断及活动度评估中的作用

2.1 系统性红斑狼疮 系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)属于结缔组织病，病因尚不明确，累及全身多个系统。狼疮性肾炎是SLE较为多见且病情严重的并发症之一，死亡率高。现有的敏感实验室检查指标有限，具有侵袭性的肾脏穿刺活检是诊断狼疮性肾炎的金标准。因此，需要寻找微创或无创，具有高灵敏度及特异度的生物标志物，构建生物标志物数据库。

TWEAK与其受体Fn14结合后相互作用，激活下游信号通路，促进炎症反应及纤维化进程，损伤滤过屏障，参与SLE和相关并发症的发展过程及损害。我们研究表明TWEAK促进抗双链DNA IgG向肾小球系膜细胞内渗透，并与抗双链DNA抗体协同诱导多种纤维化因子的表达，触发肾脏细胞的纤维化进程，诱导狼疮性肾炎患者的肾脏损害[4]。同时，TWEAK/Fn14信号在红斑狼疮皮肤病变组织灶中处于激活状态，外源性TWEAK不仅能够增强紫外线B对Ro52表达的促进作用，依赖NF-κB和PI3K/Akt信号上调角质细胞促炎因子水平，还有利于巨噬细胞的趋化反应[5]。这表明TWEAK/Fn14信号参与红斑狼疮多种靶器官损害。

Mirioglu等[6]的研究结果显示，活动性SLE患者组的血清和尿中TWEAK和中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白水平明显高于非活动性SLE组，且TWEAK水平与SLE疾病活动度指数(SLEDAI)显著相关，他们认为血清或尿液中TWEAK可能是评估SLE疾病活动度的生物学标志物；但它缺乏特异性，高水平TWEAK值在抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎累及的肾脏损害中也可以见到。Salem等[7]发现无肾脏累及的SLE组、有非活动性狼疮性肾炎的SLE组及健康对照组的尿液中TWEAK水平显著低于伴有活动性狼疮性肾炎的SLE组，并且尿液中TWEAK值与SLEDAI评分在统计学上呈显著相关性。Elsaid等[8]的研究表明，活动性狼疮性肾炎组的尿液中TWEAK水平显著高于其他SLE组和对照组，利用TWEAK检测SLE活动度和狼疮性肾炎活动度的敏感性分别为80.43%和100%，特异性分别为50%和100%。

此外，血清TWEAK能区分活动期狼疮性肾炎患者和不伴有狼疮性肾炎的SLE患者[6]。Choe等[9]的研究显示SLE组TWEAK水平显著高于健康对照组，且狼疮性肾炎患者组高于非狼疮性肾炎患者组。他们认为高水平血清TWEAK是SLEDAI高评分及肾脏受累的决定性因素。

基于TWEAK水平与狼疮性肾炎患者疾病活动度有关，Suttichet等[10]募集110例狼疮性肾炎患者，测定其复发期3个月和6个月后尿TWEAK水平，结果显示在完全缓解组中尿TWEAK水平持续较低，在部分缓解组中3个月后呈下降趋势，在未缓解组中持续较高，提示在诱导治疗期间监测尿TWEAK值可评估疗效。

2.2 银屑病 银屑病是一种发病机制尚未阐明，以表皮基底层角质细胞增殖加速，有丝分裂周期及表皮更替时间缩短为重要病理特征的慢性、复发性、炎症性、系统性疾病。TWEAK和Fn14在银屑病的皮肤病灶中均高表达，处于激活状态[11]。TWEAK促进病灶处角质形成细胞合成凋亡蛋白2抑制剂和Flice抑制蛋白，提示在银屑病炎症微环境下，TWEAK/Fn14促进角质形成细胞增殖而非凋亡，其机制可能与NF-κB 信号依赖性抗凋亡蛋白及TNF受体的偏好性表达有关。TNFR2在银屑病角质形成细胞中优势表达，Fn14-TRAF2-TNFR2信号轴诱导角质形成细胞增殖，促进银屑病相关损害[11]。TWEAK促进CD34阳性血管内皮细胞增殖及血管内皮生长因子A、白介素(IL)-18和IL-23表达，从而诱导病理性血管生成[12]。这些结果显示，TWEAK/Fn14信号在银屑病发病机制中起重要作用。

2.3 特应性皮炎 特应性皮炎(atopic dermatitis，AD)是一种与遗传过敏素质有关的慢性炎症性皮肤病，表现为多形性皮损、瘙痒并有渗出倾向。Th1/Th2分化失衡所引起的细胞因子分泌异常促进AD的发展，AD的急性皮损中多种Th2型细胞因子优势表达[17]。Sidler等[18]表明，TWEAK及其受体Fn14在特应性皮炎患者血清中的表达水平显著上调，TWEAK敲除小鼠AD特征Th2细胞、C-C趋化因子配体17及胸腺基质淋巴细胞生成素表达缺陷。皮下注射重组TWEAK引起类似AD的炎症反应，且重组TWEAK诱导单核细胞募集和皮肤嗜酸粒细胞增多，说明TWEAK参与AD关键环节且在皮损中处于激活状态。因此，TWEAK可能是AD早期诊断有潜力的生物标志物。一项病例对照研究纳入了30例AD患者及30名健康人作为对照组，结果表明TWEAK在AD患者中的水平显著高于对照组，且其水平与AD的病程长短呈正相关，但与年龄，湿疹面积及严重程度指数(EASI)及家族史没有关联[19]。还有研究表明[20]，Fn14基因敲除的AD小鼠模型皮损较轻，炎症细胞浸润少，促炎因子水平下调，局部应用TWEAK刺激会恶化皮损；认为Fn14基因敲除通过抑制炎症因子及角质细胞的凋亡改善AD病灶。所以，检测外周血中TWEAK或者皮损中Fn14表达水平，有望在AD诊断与药物疗效评估中具有价值。

3 基于TWEAK/Fn14信号原理治疗皮肤病

TWEAK/Fn14信号在皮肤病中的作用是一把“双刃剑”，它的轻度激活有利于部分损伤的修复，但持续或过度激活则会诱发各种病理反应。因此，阻断或激活TWEAK/Fn14信号通路的某些环节可能成为治疗皮肤疾病的新策略，包括阻断TWEAK/Fn14信号轴、激活Fn14下游信号或构建TWEAK/Fn14分子耦联药物。

3.1 阻断TWEAK/Fn14信号轴 用抗TWEAK单克隆抗体在体外处理人近端肾小管细胞(HK2细胞)，能够消除TWEAK上调该细胞表达转化生长因子β1、p38丝裂原活化蛋白激酶、p-Smad2、I型胶原蛋白以及α-平滑肌肌动蛋白的作用，上调钙黏蛋白表达，减缓疾病进程而改善狼疮性肾炎[21]。Xue等[22]的研究表明，抗TWEAK抗体通过拮抗NF-κB改善脂质代谢，减少纤连蛋白以及Ⅰ型胶原蛋白形成，从而改善狼疮性肾炎的肾间质纤维化。RG7212(人源化的IgG1κ单克隆抗体)作用于可溶性TWEAK，阻断TWEAK与Fn14结合，抑制Fn14阳性肿瘤细胞系的生长，在临床Ⅰ期实验中被证实有良好的耐药性和良好的药代动力学，实体肿瘤患者病情长期稳定[23]。

用Fn14-Fc融合蛋白治疗SLE模型小鼠，结果显示血清中IgG、IgG1、IgG2a和抗双链DNA抗体的水平降低，与此同时Tfh细胞、B细胞、浆细胞在小鼠脾脏中的数量减少，这表明Fn14-Fc是一种治疗SLE的潜在药物[24]。人重组TWEAK能显著增强人肾小球系膜细胞NF-κB的转录活性，促进细胞增殖和趋化因子表达，诱导巨噬细胞的趋化，而用TWEAK抗体阻断TWEAK或抑制NF-κB活性可以逆转上述影响，从而改善狼疮性肾炎的症状[25]。所以，运用抗TWEAK抗体或Fn14-Fc阻断TWEAK/Fn14信号轴是治疗皮肤病的潜在策略之一。

3.2 激活Fn14分子 局部外用TWEAK能够促进局部炎症反应，细胞因子的产生及细胞外基质的合成，协同加速实验性烧伤创面愈合[26]。除此之外，TWEAK可以上调体外真皮成纤维细胞的分化标志蛋白包括平滑肌肌动蛋白和细胞支架蛋白palladin，提示该信号激活促进皮肤成纤维细胞分化，对烧伤创面的愈合有一定的帮助[26]。

Liu等[27]表明，TWEAK与皮损病灶表面的细胞Fn14结合并激活，调控成纤维细胞、巨噬细胞、角质形成细胞、内皮细胞等增殖分化，促进多种炎症因子的合成(单核细胞趋化蛋白-1、干扰素诱导蛋白-10、C-C趋化因子配体5等)，还能促进新生血管形成，肉芽组织形成及再上皮化。因此，应用TWEAK制剂适度激活Fn14有利于促进皮肤急性创伤愈合。所以，运用TWEAK激活Fn14分子是治疗皮肤病的潜在策略之一。

3.3 其他治疗策略 Fn14在多种皮肤病组织中高表达，直接杀灭Fn14阳性细胞也可作为皮肤病治疗的策略之一。Alvarez等[28]发现GrB与结合域融合蛋白能靶向性往细胞内传递有效的毒性成分，GrB-Fc-IT4在体内外均显示出高亲和力、高选择性的细胞毒性，是一种有效治疗Fn14阳性肿瘤的药物前体。Liu等[29]表明LV-TWEAK-shRNA治疗能改善蛋白尿和肾脏组织病理改变，下调TGF-β1, p-p38MAPK, I型胶原蛋白的表达，减缓狼疮性肾炎患者的组织纤维化进程，改善其症状。故利用TWEAK构建高效稳定表达的慢病毒转染系统或者偶联蛋白也可能是治疗方式之一。

4 小结

总之，TWEAK/Fn14信号参与多种皮肤病关键发病机制，有潜力成为早期诊断及活动度评估的标志物，可能是治疗皮肤病的新靶点。目前，上述策略仍存在局限性：1)TWEAK作为早期诊断指标的敏感性和特异性尚不令人满意；2)关于TWEAK评估疾病活动度的研究多为横断面研究，很少在前瞻性人群中进行评估；3)对于TWEAK/Fn14分子用于诊断和评估疾病活动度的研究结果存在争议，可能由于纳入的样本量过小或研究人群不同或单一中心设计等造成；4)许多皮肤病的发病机制多样，异质性强，没有单一的生物标志物能够诊断及评估活动度，需要建立生物标志物数据库进行综合评估。