楊明峰，張斌

鞘脂是控制關(guān)鍵生物學(xué)功能的生物活性脂質(zhì)，如增殖、分化、遷移、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞周期或細(xì)胞凋亡等[1-3]，其在骨骼發(fā)育、礦化、骨量調(diào)節(jié)及骨免疫學(xué)中起著關(guān)鍵作用[4-6]。此外，這類脂質(zhì)還涉及多種病理過程，包括腫瘤、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）、脊柱關(guān)節(jié)炎（SpA）等[1-5，7]。神經(jīng)酰胺、鞘氨醇和鞘氨醇-1-磷酸（S1P）是鞘脂代謝的核心分子，在細(xì)胞中通常具有相反的作用。神經(jīng)酰胺和鞘氨醇具有促凋亡和抗增殖作用，而S1P在體外、體內(nèi)均具有刺激增殖、遷移和細(xì)胞存活的作用[8-10]。深入了解S1P的代謝過程及相關(guān)信號(hào)通路可能為炎性關(guān)節(jié)病的治療提供新的策略、開辟新的途徑。

1 鞘氨醇激酶（SK）/S1P

S1P是一種多效性磷脂，可調(diào)節(jié)多種生物學(xué)功能，如增殖、遷移、炎癥或血管生成，且?guī)缀跎婕坝绊懮眢w每個(gè)器官的病理生理狀況和疾病[1-3]。靜息細(xì)胞中的S1P含量很低，并通過合成和降解之間的精細(xì)調(diào)節(jié)平衡進(jìn)行控制。S1P的細(xì)胞內(nèi)水平與其代謝前體神經(jīng)酰胺和鞘氨醇之間的平衡被認(rèn)為是決定細(xì)胞生存或死亡的開關(guān)[8]。

S1P由鞘氨醇在兩種鞘氨醇激酶（SK1/2）的催化反應(yīng)中產(chǎn)生，同時(shí)受到S1P磷酸酶（SPP）和S1P裂解酶（SPL）[11-13]的降解控制，SPP將S1P轉(zhuǎn)化為鞘氨醇，SPL將S1P不可逆地降解為磷酸乙醇胺和十六烯醛[14-15]。盡管SK1和SK2大小不同，但仍具有高度的序列相似性[16]。它們具有不同的發(fā)育表達(dá)、組織分布和亞細(xì)胞定位特征，這表明這兩種酶可能具有不同的生理學(xué)功能[17]。例如，在小鼠胚胎發(fā)育過程中，SK1在第7天高度表達(dá)，而SK2則在第11天被檢測(cè)到[18]。SK1在肺和脾中高度表達(dá)，也在腦、心臟、胸腺和腎臟中表達(dá)[19]；而SK2在肝臟和腎臟中高度表達(dá)[16]。SK1具有促進(jìn)細(xì)胞存活和增殖的作用，而SK2的作用要復(fù)雜得多，通常表現(xiàn)出促凋亡作用，但也有抗凋亡作用[20]。

關(guān)于S1P的作用方式，可分為胞內(nèi)及胞外兩種方式。許多證據(jù)表明S1P可通過作用于細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)作用，包括組蛋白去乙?；竅21]、腫瘤壞死因子-（TNF-）信號(hào)傳導(dǎo)[22]、人類端粒酶逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄酶[23]或過氧化物酶體增殖物激活受體-[24]。另一方面，S1P可通過ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族成員和主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族轉(zhuǎn)運(yùn)體2b或鞘氨醇-1-磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)體由胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至胞外[25]，并與細(xì)胞膜上5種特定的高親和力G蛋白偶聯(lián)受體（S1P1-5）結(jié)合并介導(dǎo)下游的生物學(xué)效應(yīng)，這也是S1P發(fā)揮生物學(xué)作用的主要方式。

2 SK/S1P與炎性關(guān)節(jié)病

炎性關(guān)節(jié)病，包括RA、SpA、骨關(guān)節(jié)炎（OA），表現(xiàn)為全身性的炎癥及免疫狀態(tài)失衡或關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)破壞。目前的研究常聚焦于免疫細(xì)胞或關(guān)節(jié)細(xì)胞。值得注意的是，SK/S1P代謝途徑與多種生理過程有關(guān)，而這些生理過程在這些疾病種中常表現(xiàn)異常[2-3]。

2.1 RA在體內(nèi)研究方面，通過對(duì)膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，給予二甲基鞘氨醇抑制SKs可顯著抑制模型的關(guān)節(jié)炎癥及骨質(zhì)破壞，通過siRNA特異性沉默SK1的表達(dá)也可以降低該類模型的建模成功率及關(guān)節(jié)炎癥程度[26]。此外，在對(duì)于TNF-誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型中也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，誘導(dǎo)SK1的基因表達(dá)下調(diào)可以通過抑制環(huán)氧合酶-2（COX-2）的表達(dá)及白細(xì)胞介素（IL）-6的信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)揮抗炎作用，同時(shí)也可以通過減少破骨細(xì)胞的生成降低骨吸收[27]。有研究發(fā)現(xiàn)，相比于正常人群，RA患者滑膜成纖維細(xì)胞內(nèi)S1P磷酸酶1和S1P裂解酶1水平升高，S1P水平降低基因表達(dá)的增加，與骨關(guān)節(jié)炎患者相比，RA患者關(guān)節(jié)液中的S1P水平明顯升高[28]。同時(shí)，在RA患者滑膜組織中S1P受體1也出現(xiàn)了過度表達(dá)[29]。這提示SK/S1P可能參與了RA的病理生理過程。

在體外研究中，通過對(duì)人RA滑膜細(xì)胞系（MH7A）的研究表明外源性S1P可通過Gi/G0依賴的S1P/S1P1信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)MH7A細(xì)胞核因子B受體活化因子配體（RANKL）的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)破骨細(xì)胞成熟[30]。此外，對(duì)于RA患者來源的滑膜成纖維細(xì)胞的研究也提示，外源性S1P可以通過p42/44 MAPK、p38 MAPK和Rho激酶途徑增強(qiáng)細(xì)胞的遷移、侵襲能力，促炎細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)，如IL-6、IL-8、單核細(xì)胞趨化因子（MCP）-1、前列腺素E2（PGE2）[31]；而通過siRNA特異性敲低SK1的表達(dá)可以通過PI3K/AKT信號(hào)通路下調(diào)細(xì)胞的遷移、侵襲能力，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-2和MMP-9的表達(dá)[32]。此外，S1P受體2、3的激活也可以促進(jìn)IL-18及MCP-1的表達(dá)[28]。

2.2 SpA相較于健康人群，SpA患者的循壞S1P水平明顯升高[33]。該研究中還發(fā)現(xiàn)小鼠成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞在礦化過程中SK1、SK2及S1P特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)增加，S1P分泌增加，且在外源性藥物抑制SKs后細(xì)胞中的基質(zhì)礦化、堿性磷酸酶活性和骨轉(zhuǎn)錄因子Runx2及其轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)骨鈣素的mRNA表達(dá)明顯下調(diào)[33]。機(jī)械刺激可以促進(jìn)成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞中SK1基因的表達(dá)，同時(shí)該作用在受到TNF-、IL-17的外源性刺激下進(jìn)一步放大，這也說明了在SpA患者中，軟骨細(xì)胞產(chǎn)生S1P可以加重附著點(diǎn)炎癥及機(jī)械應(yīng)力[34]。因此，有理由相信S1P代謝在SpA中出現(xiàn)異常，并且S1P可能參與附著點(diǎn)病理骨化。

2.3 OA在大多數(shù)細(xì)胞中，SK1、SK2的過度表達(dá)在細(xì)胞增殖和凋亡方面具有相反的生物學(xué)作用。與促增殖的SK1相比，據(jù)報(bào)道SK2過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，如在軟骨細(xì)胞中，長(zhǎng)鏈非編碼RNA DANCR通過與microRNA-577競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合靶向SK2調(diào)節(jié)OA中軟骨細(xì)胞的存活[35]。選擇性SK2抑制劑可阻斷單碘乙酸鹽誘導(dǎo)的OA大鼠模型中軟骨細(xì)胞的凋亡，從而改善OA大鼠的負(fù)重疼痛反應(yīng)[36]。此外，軟骨細(xì)胞的凋亡也受到TGF-/Smad3和S1P/S1P3信號(hào)通路的調(diào)節(jié)[37]。因此，阻斷SK2/S1P/S1P3通路可以通過促進(jìn)軟骨細(xì)胞存活來改善OA的臨床表現(xiàn)。

但是，關(guān)于S1P在OA軟骨細(xì)胞凋亡中的研究結(jié)果是矛盾的。有研究發(fā)現(xiàn)S1P刺激PGE2的表達(dá)上調(diào)進(jìn)而降低軟骨細(xì)胞中蛋白聚糖的表達(dá)[38]，同時(shí)S1P的表達(dá)上調(diào)可通過NF-B信號(hào)通路影響細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的積累和重塑，并對(duì)末端軟骨細(xì)胞分化的下游調(diào)節(jié)因子產(chǎn)生積極影響[39]，這提示減少S1P分泌可能導(dǎo)致炎癥及NF-B信號(hào)的下調(diào)，從而減少OA軟骨的分解代謝過程。另有研究提示，在人類軟骨細(xì)胞中，S1P可通過p38 MAPK信號(hào)通路及S1P受體2抑制IL-1誘導(dǎo)的含I型血小板結(jié)合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶-4（ADAMTS-4）、MMP-13和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）的表達(dá)減少軟骨基質(zhì)降解[40]，該結(jié)果顯示SK1/S1P/S1P2通路的激活可以阻止炎癥的惡性循環(huán)，并在IL-1介導(dǎo)的特定背景下減少軟骨降解。