劉軒綺,劉匯洋,趙京洋,尹芳蕊,3,白力,3,王永福,3△
類風濕關(guān)節(jié)炎(RA)是一種慢性的、系統(tǒng)性的自身免疫性疾病,通常伴隨著關(guān)節(jié)的腫脹和畸形,其特征是存在多種自身抗體以及產(chǎn)生大量的細胞因子介導炎癥反應(yīng)。在醫(yī)學的傳統(tǒng)觀念中,RA被認為是一種無法治愈的終生疾病,RA患者須終生進行免疫調(diào)節(jié)才能有效控制疾病的炎癥反應(yīng)。目前緩解RA疼痛的藥物主要為非甾體類抗炎藥和糖皮質(zhì)激素。臨床上廣泛采用甲氨蝶呤、來氟米特等傳統(tǒng)抗風濕藥物來治療RA。傳統(tǒng)抗風濕藥對RA的控制效果有限,最新的治療思路已從大分子生物制劑發(fā)展到JAK通路小分子抑制劑的靶向治療。研究證實,活化蛋白C(APC)、內(nèi)皮蛋白C受體(EPCR)以及蛋白激酶受體1(PAR1)組成的APC-EPCR-PAR1細胞信號通路活化可以發(fā)揮細胞保護的作用,達到抗炎的效果[1]。本文就APC-EPCR-PAR1通路在RA中的作用進行綜述,為RA的治療提供新的方向。
1.1 通路介紹
1.1.1 EPCR EPCR是一種分子質(zhì)量為46 ku的Ⅰ型穿膜蛋白受體[2],主要表達于血管內(nèi)皮細胞,也可見于樹突狀細胞、白細胞、上皮細胞、心肌細胞、軟骨細胞和成骨細胞。EPCR位于靠近血栓調(diào)節(jié)蛋白的細胞膜的脂筏隔室上,EPCR在細胞信號轉(zhuǎn)導中的主要作用是促進其蛋白酶配體激活蛋白酶激活受體(PAR),特別是通過將蛋白酶錨定在PAR附近來激活PAR1,而EPCR的結(jié)構(gòu)與主要組織相容性復合體同源,這也是EPCR能對炎癥起作用的原因。此外,EPCR也可以被基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)從細胞表面分離出來,以可溶性EPCR(sEPCR)的形式存在于循環(huán)血液中,發(fā)揮一定的生物學作用。
1.1.2 PAR PAR是一種G蛋白偶聯(lián)受體,由PAR-1、PAR-2、PAR-3、PAR-4組成[3],同樣位于細胞膜的脂筏隔室。PAR-1由7個跨膜的α-螺旋、1個G蛋白偶聯(lián)的胞質(zhì)細胞域和1個胞外段的N末端組成。PAR-1表達于除紅細胞外的其他類型細胞[4]。多項研究表明,凝血酶原復合物以及凝血因子Ⅹa(FⅩa)均可激活PAR-2,凝血酶可以激活血管細胞上的PAR-1和PAR-4,以及血小板上的PAR-3-PAR-4復合體。此外,激活的APC、凝血因子Ⅹa、纖溶酶顆粒酶A、胰蛋白酶、MMP-1、MMP-2、MMP-9、MMP-13、MMP-14均可激活PAR-1[5]。
1.1.3 APC-EPCR-PAR1通路概況 APC是由其前體蛋白C(PC)轉(zhuǎn)化而來的一種天然抗凝血劑,在凝血調(diào)控中起著關(guān)鍵的作用。當凝血酶與血栓調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合時,會啟動機體內(nèi)抗凝血途徑,將PC激活為APC。當抗凝血酶原與EPCR結(jié)合時,凝血酶-血栓調(diào)節(jié)蛋白復合體會使PC轉(zhuǎn)變?yōu)锳PC的速度加快。研究表明,APC不僅具有抗凝血作用,還具有抗炎、抗凋亡和維持血管內(nèi)皮屏障穩(wěn)定等特性[6]。APC的N段羧基谷氨酸結(jié)構(gòu)域可與EPCR結(jié)合,激活內(nèi)皮細胞上的PAR-1,從而啟動細胞的保護和抗炎反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)凝血酶激活PAR-1后可在體外誘導促炎細胞因子和趨化因子的表達,引起細胞的促炎反應(yīng)[7]。但是,當內(nèi)皮細胞上的EPCR被PC或APC占據(jù)時,凝血酶激活PAR-1卻會引起保護性細胞反應(yīng)的啟動和相應(yīng)的促炎分子的下調(diào)[1]。
未結(jié)合的EPCR與小窩蛋白1(CAV-1)在內(nèi)皮細胞中存在關(guān)聯(lián),當EPCR被APC的Gla結(jié)構(gòu)域占據(jù)時,EPCR會與CAV-1解離進而激活PAR-1,PAR-1通過β-arrestin-2啟動信號轉(zhuǎn)導,發(fā)揮細胞保護作用(圖1)[8]。
1.2 APC-EPCR-PAR1的作用機制 炎癥增強的主要機制之一是通過胞漿中核因子κB(NF-κB)的激活和核移位來介導,從而啟動各種炎癥介質(zhì)的生成。有研究認為APC-EPCR-PAR1通路發(fā)揮細胞保護作用的機制如下:APC可以減少NF-κB的合成,降低NF-κB的核轉(zhuǎn)移率,以減少炎性細胞募集并保護微血管,發(fā)揮內(nèi)皮屏障保護的功能[9]。APC與EPCR結(jié)合后,EPCR與胞內(nèi)CAV-1分離,導致EPCR遷出脂筏,與PAR-1相互作用,進一步促進了APC的細胞保護信號的傳遞,發(fā)揮相應(yīng)的功能[10]。
Fig.1 Schematic diagram of the effect of APC combined with EPCR and PAR-1圖1 APC結(jié)合EPCR與PAR-1作用示意圖
2.1 APC-EPCR-PAR1通路與RA的關(guān)系 APC已被證實在多種炎性疾?。ㄑ仔阅c病、哮喘等)和自身免疫性疾病中發(fā)揮細胞保護的作用,從而抑制疾病進展。Xue等[11]發(fā)現(xiàn)APC可以預防小鼠膠原性關(guān)節(jié)炎(CIA)和抗原誘導性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和進展。Bai等[12]發(fā)現(xiàn)RA患者中存在膜型EPCR和sEPCR的異常表達,隨后通過構(gòu)建CIA小鼠模型,證實sEPCR可以有效減輕CIA小鼠滑膜組織的炎癥浸潤和軟骨損傷的程度,緩解CIA小鼠疾病進展。
早前有研究發(fā)現(xiàn)炎癥與凝血酶介導PAR-1途徑活化產(chǎn)生的細胞因子和趨化因子有關(guān)[13]。目前研究發(fā)現(xiàn)PAR家族與自身免疫性疾病的發(fā)病也存在關(guān)聯(lián)性[14-15]。PAR1與實驗性自身免疫性神經(jīng)炎[14]動物模型和實驗性自身免疫性腦脊髓炎[15]動物模型的發(fā)病有關(guān)。PAR1會引起內(nèi)皮細胞的促炎反應(yīng),其被凝血酶激活后可增強細胞的通透性,從而加重RA炎癥。有研究表明,APC與EPCR結(jié)合后會激活內(nèi)皮細胞上的PAR-1,將凝血酶依賴的PAR-1信號的特異性從通透性增強轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細胞的屏障保護作用,發(fā)揮細胞保護和抗炎反應(yīng)的作用[13]。通過干預APC-EPCR-PAR1通路上的靶點,可以緩解RA的臨床癥狀[16],且APC-EPCR-PAR1依賴性途徑可以促進骨細胞的增殖,這些結(jié)果意味著APC-EPCRPAR1途徑的活化能夠改善關(guān)節(jié)炎的臨床癥狀。
2.2 APC-EPCR-PAR1通路與免疫細胞的關(guān)系
2.2.1 T細胞 RA患者滑膜組織和滑液的T細胞可占滑膜中細胞的30%~50%,且絕大多數(shù)是CD4+T細胞[17]。T細胞在RA的發(fā)生和進展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[18]。CD4+T細胞可作為RA發(fā)病機制的中心環(huán)節(jié),通過與體內(nèi)巨噬細胞、滑膜成纖維細胞和B細胞等多種效應(yīng)細胞相互作用,促進炎性介質(zhì)和MMP的釋放,進而在RA的滑膜炎癥、滑膜增生、血管翳形成、軟骨損傷和骨質(zhì)破壞等多個環(huán)節(jié)發(fā)揮致病作用[19]。
APC-EPCR-PAR1通路中的EPCR被證實是致病性Th17的負向調(diào)節(jié)因子,可以有效地抑制促炎性Th17細胞的作用[20]。體內(nèi)實驗也證實sEPCR可通過抑制Th17分化從而起到緩解CIA小鼠疾病的作用[12]。上述的研究結(jié)果提示APC-EPCR-PAR1通路可能通過T細胞對RA起到調(diào)控的作用。
2.2.2 單核/巨噬細胞 單核細胞也是RA發(fā)病機制中的關(guān)鍵效應(yīng)分子,是RA局部炎癥的重要參與者。且有研究表明單核細胞在RA患者滑膜中產(chǎn)生高濃度的促炎因子腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β、白細胞介素6等,且能分化為炎性巨噬細胞,促進局部滑膜炎癥[21]。
研究發(fā)現(xiàn)APC可以抑制單核細胞的激活和遷移,并且可以抑制巨噬細胞的促炎反應(yīng)[22]。Xue等[23]證明RA時EPCR與單核/巨噬細胞的PC/APC共定位,且APC可以通過EPCR抑制RA單核細胞的遷移和活性,對RA疾病活動起到緩解的作用。
2.2.3 樹突狀細胞 樹突狀細胞是專職的抗原提呈細胞,可以通過MHC-Ⅱ?qū)⑼庠葱院蛢?nèi)源性抗原呈遞給記憶T細胞。樹突狀細胞還可以遷移至中樞淋巴器官和滑膜生發(fā)中心,呈遞抗原,激活T細胞,進而激活B細胞,被激活的滑膜B細胞產(chǎn)生自身抗體,從而促進滑膜炎癥[24]。EPCR同樣也在樹突狀細胞上表達,而且研究也證實了在樹突狀細胞上可以檢測到EPCR和PAR-1,且APC介導樹突狀細胞減緩炎癥作用的過程依賴于EPCR[25]。
2.2.4 中性粒細胞 目前對于RA疾病中的發(fā)病機制的研究主要集中于T細胞和其他各類適應(yīng)性免疫細胞[26]。中性粒細胞胞外捕獲網(wǎng)(Nets)的形成過程與RA疾病的進展有相關(guān)性[27]。Nets由中性粒細胞細胞外DNA纖維、組蛋白、彈性蛋白酶和髓過氧化物酶組成[28]。Nets能幫助中性粒細胞固定并誘捕細菌、真菌或病毒,從而更有效地消除這些病原體[29]。也有研究表明,Nets過度形成會附著于血管內(nèi)皮,進而使內(nèi)皮細胞凋亡,導致組織損傷[30]。此外,Nets會釋放內(nèi)源性危險信號,如自身抗原到血液中,進而介導RA患者產(chǎn)生相應(yīng)的自身抗體,如抗環(huán)瓜氨酸肽抗體,誘發(fā)自身免疫反應(yīng)并參與RA進展[31]。Nets形成還會導致炎性因子釋放增加,而炎性因子的聚集又可以進一步促進Nets,并抑制中性粒細胞凋亡,形成惡性循環(huán),加重RA疾病進展。
APC可以抑制體外Nets的形成和體內(nèi)Nets的激活[32]。EPCR在眾多白細胞中表達。APC依賴EPCR途徑可以抑制中性粒細胞的趨化能力[33]。EPCR是RA的負向調(diào)控因子,中性粒細胞Nets又參與了RA的發(fā)病。
2.3 APC-EPCR-PAR1通路與非免疫細胞的關(guān)系
2.3.1 破骨細胞 破骨細胞過度活化是導致RA骨侵蝕發(fā)生的重要原因。破骨細胞由單核細胞分化而來,同時Th17細胞也可以促進它的分化。研究發(fā)現(xiàn)APC主要通過EPCR-PAR1途徑抑制人破骨細胞的分化,并且該途徑可以促進骨合成的代謝[34]。
2.3.2 成纖維樣滑膜細胞 成纖維樣滑膜細胞可以被Th17細胞刺激,誘導核因子κB受體活化因子配體(RANKL)的產(chǎn)生,促進破骨細胞的形成,介導RA的進展[35]。APC-EPCR-PAR1通路可以抑制人破骨細胞的分化,且sEPCR可以通過抑制Th17的分化緩解CIA小鼠病情[12]。因此可以推測,EPCR緩解RA疾病以及APC-EPCR-PAR1對破骨細胞的抑制作用可能是通過成纖維樣滑膜細胞實現(xiàn)的。
APC可以抑制體內(nèi)白細胞的促炎反應(yīng),起到抗炎和細胞保護的作用。同時APC在RA的調(diào)控中也起著重要的作用。APC對關(guān)節(jié)炎治療起正向調(diào)控作用,而且已被證實可以通過APC-EPCR-PAR1通路抑制破骨細胞的分化,從而有效減緩骨破壞程度[34]。此外,有證據(jù)表明EPCR可以促進APC的活化過程,在體內(nèi)實驗中證實,在對EPCR敲除的CIA小鼠進行APC干預后,APC的治療效果顯著降低[11]。這就意味著APC-EPCR-PAP1通路可能是治療RA的藥物研究的重要靶點。
目前對于APC-EPCR-PAR1通路開發(fā)的藥物研究較少,不過已有研究針對該靶點研發(fā)出APC突變體3K3A-APC。在腦卒中患者中,3K3A-APC依賴于APC-EPCR-PAR1細胞信號通路,發(fā)揮神經(jīng)保護的作用,從而緩解疾病的進展[36]。今后可對該通路上其他靶點對RA的影響展開研究,為RA患者提供更好的治療方案。