二肽基肽酶4抑制剂在风湿免疫病中的潜在作用*

李新露，黄劼，董凌莉，钟继新，2

(华中科技大学同济医学院附属同济医院1.风湿免疫科；2.过敏与临床免疫研究所，武汉 430030)

二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase 4，DPP4)，也称为CD26，于1966年作为蛋白酶首次被发现[1]，以同源二聚体或四聚体形式表达于细胞表面。DPP4的底物包括肠促胰岛素肽、趋化因子、细胞因子以及神经肽。它通过从N端切割形如X-脯氨酸或X-丙氨酸(X为任意氨基酸)的二肽，改变其底物的生物学活性。DPP4可将胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1，GLP-1)转变为无活性形式，从而使其丧失结合GLP-1受体，并诱导胰腺β细胞释放胰岛素的功能。DPP4抑制剂能够结合在由DPP4胞外区一些关键氨基酸残基(E205、E206、R125、Y547、S630、Y662、Y666、D708、N710以及H740)组成的活性结构域，进而诱发构象改变，阻止DPP4与其底物如GLP-1的结合，最终起到控制血糖的作用。

自2006年以来，多种DPP4抑制剂已被批准用于治疗2型糖尿病，可降低患者血糖水平。而近年来，DPP4被发现具有代谢调节之外的多种新功能，例如调节免疫细胞的活化及功能、促进纤维化和介导病毒进入宿主细胞等，并可被抑制剂所抑制。因此对DPP4抑制剂的免疫调节作用及其对风湿性疾病的潜在影响进行全面总结具有重要的指导意义。本综述重点关注DPP4抑制剂在免疫调节方面的新证据，并总结了DPP4抑制剂对风湿性疾病的潜在影响。

1 DPP4的新功能

1.1DPP4的免疫调控作用

树突状细胞(dendritic cell，DC)上DPP4的表达最先在传入淋巴结的部分亚群上检测到。流式细胞术分析进一步表明，DPP4在经典树突状细胞上高表达。此外，与对照组比较， DPP4在肥胖小鼠和人类的内脏脂肪组织(visceral adipose tissue，VAT)中的DC上表达更高[3]。在体外DC分化过程中，检测到DPP4表达明显增加，这表明DPP4表达与DC细胞成熟有关。DPP4阳性DC有助于获得性免疫，特别是Th1样反应。具体的机制：一方面，在DC上表达的DPP4赋予其修饰巨噬细胞来源的趋化因子的能力，这可能趋化Th1细胞；另一方面，DC细胞上DPP4可以通过与腺苷脱氨酶(adenosine deaminase，ADA)结合调节VAT微环境中腺苷浓度，从而促进DC介导的T细胞的活化及分化[3]。

在高脂饮食诱导和遗传性肥胖小鼠内脏脂肪组织的巨噬细胞上也检测到DPP4表达，并且随着巨噬细胞功能成熟，表达增加[3]。DPP4的长期抑制会下调脂肪组织巨噬细胞中的促炎基因，减少VAT中的炎症，并防止单核细胞迁移和肌动蛋白聚合。同样，通过DPP4抑制剂阿格列汀和shRNA沉默抑制DPP4会抑制巨噬细胞的浸润和聚集。此外，与DC相似，巨噬细胞上DPP4的表达能够通过调节微环境中的腺苷浓度来促进T细胞增殖[3]。

1.1.3DPP4调控趋化因子和细胞因子 如前所述，DPP4能够通过切割N端二肽降解或改变多种细胞因子和趋化因子的活性。基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)，也称为CXCL12，是T细胞、造血祖细胞和脂肪来源再生细胞的趋化因子。SDF-1可被DPP4进行蛋白水解裂解并转化为CXCL12(3-68)。CXCL12(3-68)不能诱导CXCR4介导的β抑制蛋白的募集和IP3，Akt或ERK1/2的下游活化，从而失去其对淋巴细胞的趋化特性。DPP4抑制剂西他列汀显著增强全长SDF-1[而不是CXCL12(3-68)]诱导关节内淋巴细胞浸润的能力[6]。除了灭活SDF-1外，DPP4还通过与其受体CXCR4的直接相互作用调节SDF-1介导的淋巴细胞迁移。DPP4在T淋巴细胞上与CXCR4结合，SDF-1能够诱导CXCR4/DPP4复合物的内化。内化的CXCR4可迅速回收到细胞膜，而DPP4则留在细胞内囊泡中，这表明SDF-1在减少DPP4依赖性失活方面具有自调节机制。其他证实可被DPP4酶解的趋化因子包括IP10、MIP、MIG、I-TAC、MDC、RANTES等。

DPP4还可降解多种细胞因子，包括成纤维细胞生长因子2(FGF2)、IL-3、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-3和促红细胞生成素(EPO)。许多IL家族成员，如IL-2/-5/-10/-13/-17/-22/-23/-27/-28，也具有DPP4的潜在酶解位点。但是，这些位点是否为DPP4的真正截断位点，仍需进一步的生化和生物学研究证实。

1.2DPP4促进纤维化 成纤维细胞是纺锤形细胞，负责结缔组织中细胞外基质和胶原蛋白的合成。成纤维细胞不是传统的免疫细胞，但它们在免疫调节和风湿疾病中起着重要作用。成纤维细胞也可以作为抗原提呈细胞，通过直接的细胞间相互作用和间接的细胞因子分泌促进适应性免疫细胞的增殖、激活和募集。

与小鼠胸腺髓质成纤维细胞比较，DPP4在被膜成纤维细胞中的表达水平更高，这表明DPP4可能作为区分不同成纤维细胞亚群的标记物。人皮肤中的主要成纤维细胞群被定义为SFRP2/DPP4。DPP4的表达可分离出纤维化疤痕形成谱系，并且抑制DPP4可减少伤口愈合过程中的皮肤瘢痕[7]。另一项研究表明，与健康人比较，系统性硬化症患者的DPP4在皮肤成纤维细胞中的表达上调。DPP4在皮肤纤维化中调节TGF-β诱导的成纤维细胞活化，并表征以胶原和肌成纤维细胞标志物表达为特征的活化成纤维细胞群。DPP4的遗传缺失或抑制可抑制成纤维细胞的增殖、迁移和胶原蛋白的产生[8]。LEE等[9]报道，DPP4可通过PAR2和下游NF-κB/SMAD信号转导激活皮肤成纤维细胞。研究发现DPP4在葡萄糖酸氯己定诱导的大鼠腹膜纤维化模型增厚腹膜中表达增加。DPP4在糖尿病中的表达增加可促进上皮-间充质转变和腹膜纤维化，且这些作用可以被DPP4抑制剂所抑制[10]。此外，DPP4与细胞外基质蛋白(如胶原和纤连蛋白)和细胞外基质降解酶(如纤溶酶原和链球激酶)的结合可能与细胞扩散和转移相关。链激酶，纤溶酶原及其代谢物纤溶蛋白与DPP4富含半胱氨酸的区域结合，导致细胞内钙离子(Ca2+)反应的快速增加以及随后的成纤维细胞活化[11]。DPP4与纤溶酶原的结合还通过促进基质金属蛋白酶的分泌和纤溶酶原向纤溶酶的转化来调节细胞外基质的稳态。此外，纤溶酶的产生能够降解BP180，BP180是一种在自身免疫性皮肤病大疱性类天疱疮中发现的自身抗原。因此，DPP4可能参与维持BP180免疫耐受性和预防BP自身抗体的产生[12]。此外，有研究认为DPP4抑制剂可能具有抑制新型冠状病毒感染(COVID-19)患者炎症反应，减轻 COVID-19患者肺部损伤和纤维化的作用，然而尚需要临床试验研究加以证实[13]。

2 DPP4抑制剂在风湿免疫病中的潜在作用

DPP4抑制剂西他列汀和维格列汀在博来霉素诱导的皮肤纤维化的小鼠模型中显示出显著的抗纤维化作用，可通过抑制TGF-β诱导的ERK信号通路改善皮肤厚度、羟脯氨酸含量和肌成纤维细胞累积[8]。维格列汀还有效减轻博来霉素诱导的肺纤维化中的纤维化和炎症[15]。肌成纤维细胞是组织纤维化中产生胶原蛋白的主要细胞。在SSc患者皮肤中，肌成纤维细胞会导致组织紧张和皮肤/关节挛缩。而DPP4对于成纤维细胞的激活至关重要，DPP4阳性成纤维细胞高表达促纤维化基因，如：Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原、纤连蛋白等。此外，重组人DPP4刺激可促进肺成纤维细胞中纤连蛋白的产生，表明DPP4在成纤维细胞活化和组织重塑中发挥作用。最近的一项研究发现，表达DPP4的成纤维细胞参与皮肤瘢痕中的胶原沉积，抑制DPP4可以减少小鼠伤口愈合模型中瘢痕的形成[14]。后续研究表明，SFRP2/DPP4成纤维细胞亚群是SSc皮肤中促纤维化成纤维细胞的祖细胞，DPP4通过PAR2激活NF-κB和SMAD信号转导，导致真皮成纤维细胞的激活[9]。因此，DPP4抑制剂可能通过调控成纤维细胞功能而参与SSc。尽管动物研究证明DPP4抑制剂在SSc中的前瞻性应用，但DPP4抑制剂在SSc患者中作用的临床试验研究有限，其在SSc中的潜在作用仍有待大样本临床研究进一步证实。

2.2DPP4抑制剂与系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE) SLE是一种以典型皮肤红斑表现为特征的慢性多系统自身免疫性疾病。最近一项研究发现，与健康小鼠比较，患有红斑狼疮样综合征的小鼠，血清DPP4活性显著降低，表明DPP4可能参与SLE的发病机制。同样，多个临床证据表明，与健康对照组比较，SLE患者的血清和外周血单个核细胞中DPP4表达水平较低[16]。最近来自中国台湾地区和韩国的人群队列研究表明，DPP4抑制剂与自身免疫病患病风险降低有关，但分层分析未发现DPP4抑制剂使用是否与SLE发病风险相关[17]。然而，由于这些队列中包含的SLE病例数较为有限，DPP4抑制剂与SLE的潜在关联仍需进一步研究证实。

2.3DPP4抑制剂导致类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)发病风险增加 RA是一种以多关节疼痛、肿胀、僵硬和功能丧失为特征的慢性进行性自身免疫性疾病。虽然其确切的原因和发病机制尚不清楚，但人们普遍认为T细胞活化在RA炎症的发生和维持中起重要作用。参与T细胞活化的各种因素在RA患者中表达增加，包括CD28、CD40、CTLA4、ILRA / IL2、IL-21等。而作为T细胞的活化标志物，DPP4在RA中的作用自然受到越来越多的关注。

如前所述，SDF-1是DPP4的底物，可通过与其受体CXCR4的相互作用在炎症细胞募集中起核心作用。在抗原诱发关节炎的小鼠模型中，DPP4缺乏导致血清活性SDF-1的持续存在和关节炎关节中CXCR4阳性炎性细胞的浸润增加。此模型血浆DPP4水平低于骨关节炎，与炎症标志物C反应蛋白呈负相关。SDF-1的水平与RA患者滑液中DPP4+ T细胞的数量呈负相关。由于滑膜中SDF-1水平与疾病活动评分(DAS28)和炎症标志物(血清C反应蛋白和IL-6)密切相关[21]，因此RA中滑膜DPP4的降低可能导致SDF-1/CXCR4轴的滑膜炎症。这些结果表明DPP4/SDF1/CXCR4在RA滑膜炎症中起着关键作用。

滑膜细胞过度增生、破骨细胞过度活化导致的骨侵蚀是RA进展的严重后果。最近的一项研究表明，滑膜成纤维细胞中外源性DPP4或DPP4的过表达会减少成纤维细胞中促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6和IL-3)的产生[18]。而在最近的一项研究中发现，DPP4在破骨细胞中高表达，骨吸收抑制剂地诺单抗可在抑制破骨细胞的同时，降低循环DPP4水平和增加GLP-1水平，显著降低HbA1c水平，这表明破骨细胞来源的DPP4可能是糖代谢与骨重塑之间的重要联系[22]。在小鼠RA模型中研究表明，DPP4的抑制增强滑膜成纤维细胞侵入软骨。然而，在链脲霉素诱导的大鼠糖尿病模型中监测其骨骼效应后发现，DPP4抑制剂可能通过减少CTX-I依赖性骨吸收，从而减轻骨质流失并改善机械骨强度[23]。

对使用DPP4抑制剂患者的临床观察可能为DPP4酶活性在RA中的作用提供关键信息。已有多个群体报告DPP4抑制剂相关的新发RA病例[24]。然而，与其他抗糖尿病治疗比较，更大规模的人群研究未能确定RA与DPP4抑制剂使用之间的关联[25]。未来需要更多的随机对照试验研究DPP4抑制剂对RA发展的确切影响。

2.4DPP4抑制剂与炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD) IBD是一种典型的自身免疫介导的消化系统疾病，包括克罗恩病(Crohn's disease，CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)，与风湿免疫病相似，都存在异常的免疫应答，且炎性肠病性关节炎亦属于风湿性疾病。与健康对照组或其他疾病组患者比较，IBD患者血清DPP4水平和酶活性显著降低，且降低程度与疾病活动度相关。此外，治疗应答者的血清DPP4水平相对无反应者更高[26]。与缓解期患者相比，粪便中DPP4活性在活动性溃疡性结肠炎患者中降低，但在克罗恩病患者中增加[27]。

已有研究发现，DPP4抑制剂在IBD动物模型中有保护作用。给予DPP4抑制剂维达列汀后，乙酸诱导的结肠炎模型大鼠的结肠缩短和体质量减轻得到改善[28]。同样，阿格列汀治疗也有助于恢复C57BL/6小鼠DSS诱导的结肠炎的肠黏膜损伤。然而，关于DPP4抑制剂对IBD影响的临床证据有限且不一致。多个研究表明，DPP4抑制剂的使用与IBD患病风险增加有关[29]。而另一项真实世界调查纳入895例接受DPP4抑制治疗及747例其他抗糖尿病治疗的患者，结果显示，使用DPP4抑制剂与IBD风险增加无关[30]。还有研究认为，使用DPP4抑制剂可缩短IBD的病程[31]。

总而言之，虽然DPP4在IBD患者血清和粪便中活性降低，且DPP4抑制剂虽然在动物模型中显示出确切的对IBD的保护作用，但在临床应用中与IBD的关系并不确定，需要更多的临床研究提供真实世界数据。

2.5DPP4抑制剂可能改善自身免疫性糖尿病 1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)，也称为自身免疫性糖尿病，其特征为免疫介导的胰腺β细胞破坏和早期胰岛素分泌不足，其本质是一种自免疫紊乱，与风湿免疫病发病机制存在很大的相似性，因此稍作赘述。有研究发现T1DM患者血清DPP4活性增加，并且升高与糖尿病的持续时间相关[32]。然而，DPP4抑制对T1DM患者降低HbA1c的作用在临床试验中并不一致。

2.6DPP4抑制剂与其他风湿性疾病 除上述疾病外，DPP4还可能参与多种风湿性疾病。一项病例对照研究发现，干燥综合征(Sjogren's syndrome，SS)患者的唾液DPP4活性增加，且DPP4活性与MMP9水平呈正相关。一系列研究报告DPP4与软骨细胞生理学有关，抑制DPP4可抑制细胞外基质的降解，这被认为有助于骨关节炎的改善[34]。此外，据报道，DPP4抑制剂还可以改善银屑病[35]，可能是通过抑制T细胞活化实现。

综上所述，目前的研究表明，DPP4抑制剂的使用可能导致部分风湿免疫病的发病风险增加或部分风湿免疫病发病风险降低。DPP4抑制剂对其各个疾病应用效果总结见表1。

表1 DPP4抑制剂对风湿性疾病的影响

3 结论与展望

DPP4的广泛表达限制其作为精确生物标志物的潜力，目前并不是风湿免疫病的特异性标志物。但DPP4的表达水平在不同风湿免疫病中有显著改变，且与疾病严重程度相关，因此在判断疾病状态及疾病活动度乃至临床治疗方面具有重要意义。实验和临床研究表明，DPP4可能在风湿性疾病的发病机制中起多种作用，DPP4抑制剂会在不同疾病条件下产生不同的结果。一个可能的原因是DPP4作为一种兼职蛋白，具有多种功能，包括各种底物的酶降解以及多种蛋白质-蛋白质非酶学相互作用。此外，DPP4抑制剂在不同细胞群中也可能具有不同的功能。为了剖析DPP4抑制剂对风湿性疾病的确切作用，未来的工作可能集中在DPP4在不同类型细胞中的作用，DPP4表达的时空特征(特别是在疾病的不同阶段)，DPP4的未识别配体以及针对DPP4非酶学作用的研究中。总之，DPP4在不同疾病中的具体作用及机制仍有待阐明。DPP4抑制剂在不同的风湿性疾病可能具有不同的作用，其作为降糖药物，应视患者风湿病种类或易感性情况而作不同的考量。