晚期糖基化終末產(chǎn)物受體在疾病發(fā)展進(jìn)程中的作用

劉爭(zhēng)杰 朱紅霞 趙自剛 牛春雨

(河北北方學(xué)院微循環(huán)研究所，河北 張家口 075000)

Toth等〔1，2〕首次在胎牛肺內(nèi)皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)，學(xué)者們開(kāi)始關(guān)注RAGE在加劇糖尿病病理?yè)p傷過(guò)程中的作用。研究者〔1，3～6〕發(fā)現(xiàn)RAGE除與糖尿病及其并發(fā)癥關(guān)系密切外，還參與腫瘤生長(zhǎng)、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、炎性反應(yīng)等多種病理生理過(guò)程。本文將RAGE在各類疾病中的作用做一綜述。

1 RAGE的生物學(xué)功能

RAGE是免疫球蛋白超家族的一個(gè)多配體成員，屬細(xì)胞表面受體，因其與晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)結(jié)合造成組織損傷故而得名。RAGE主要集中于外周血單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)、血管內(nèi)皮細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等組織中。人RAGE基因定位于6號(hào)染色體短臂Ⅱ型與Ⅲ型主要組織相容性復(fù)合物(MHC)基因之間，共含有11個(gè)外顯子。RAGE具有高度同源性，人、牛、大鼠和小鼠RAGE的cDNA序列同源性約為90%。RAGE的氨基酸序列分析表明，它由400多個(gè)氨基酸構(gòu)成，其完整的結(jié)構(gòu)由較大的胞外段、跨膜區(qū)及較短的胞內(nèi)段構(gòu)成。RAGE胞外段具有Ⅴ型片段緊接兩個(gè)C型片段的免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)，其V區(qū)含有2個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，為配體結(jié)合部位；RAGE胞內(nèi)段與B細(xì)胞激活標(biāo)記CD20高度同源，該段很可能于配體占領(lǐng)受體后結(jié)合胞質(zhì)內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，從而發(fā)揮細(xì)胞效應(yīng)。細(xì)胞外液中的可溶性RAGE(sRAGE)僅由胞外段構(gòu)成，可抑制RAGE介導(dǎo)的生物效應(yīng)。除此以外，還有一種RAGE，即所謂的內(nèi)源性分泌型RAGE(esRAGE)，為缺乏C端部分序列的異形體，可由細(xì)胞分泌形成。esRAGE也含Ⅴ型片段可與RAGE競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合AGEs，從而保護(hù)細(xì)胞免受損傷。

RAGE的生物學(xué)活性復(fù)雜是因?yàn)樗且粋€(gè)多配體受體，RAGE的配體不同，故與之結(jié)合后可激活細(xì)胞內(nèi)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，因而所引發(fā)的效應(yīng)也不同〔7〕，如RAGE與AGEs可通過(guò)鳥(niǎo)苷三磷酸酶(Rac)通路介導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激和核因子(NF)-κB活化，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)胞損傷；RAGE與兩性素則通過(guò)Ras和CDC42途徑介導(dǎo)神經(jīng)突觸的生長(zhǎng)；RAGE與高遷移率族蛋白(HMGB1)結(jié)合既可通過(guò)Rac和CDC42途徑，調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和神經(jīng)突生長(zhǎng)，又可通過(guò)激活細(xì)胞絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑和NF-κB移位介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。

2 RAGE與疾病

RAGE與多種配體結(jié)合參與各種疾病的病理進(jìn)展過(guò)程，如RAGE與AGEs結(jié)合參與糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展；而RAGE和β樣淀粉蛋白(Aβ)結(jié)合與阿爾茨海默病(AD)的病理過(guò)程相關(guān)；RAGE與兩性素相互作用后不僅能參與神經(jīng)元軸突生長(zhǎng)，還可介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移。

2.1RAGE與糖尿病慢性并發(fā)癥 眾多的研究發(fā)現(xiàn)RAGE參與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病過(guò)程。Suzuki等〔8〕的研究發(fā)現(xiàn)，AGEs與RAGE結(jié)合和糖尿病腎病(DN)的發(fā)生發(fā)展緊密相關(guān)。Wendt等〔9〕在研究DN時(shí)發(fā)現(xiàn)，RAGE的過(guò)度表達(dá)加速了DN的腎小球硬化程度，并且發(fā)現(xiàn)在此過(guò)程中，腎臟足細(xì)胞不但感應(yīng)到糖尿病型腎小球的功能失常，而且在某種程度上，它增強(qiáng)了RAGE的表達(dá)。Yonekura等〔10〕在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)AGEs與RAGE結(jié)合導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞和外皮細(xì)胞改變，同時(shí)在糖尿病型RAGE轉(zhuǎn)基因小鼠的血管細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)RAGE高度表達(dá)，而通過(guò)抑制AGEs，這種作用也可被抑制。雖然RAGE在糖尿病微血管病變中占很重要的作用，但是也有研究〔11〕發(fā)現(xiàn)sRAGE可能通過(guò)對(duì)抗AGEs而起保護(hù)作用。Grossin等〔11〕將30例2型糖尿病與糖尿病且無(wú)微血管病變者及10名糖尿病且并發(fā)視網(wǎng)膜及腎臟病變患者進(jìn)行臨床觀察對(duì)比，發(fā)現(xiàn)糖尿病合并嚴(yán)重并發(fā)癥患者體內(nèi)sRAGE含量偏低,且sRAGE與羧甲基賴氨酸(CML)蛋白高水平相聯(lián)系，也為sRAGE對(duì)糖尿病的保護(hù)提供證據(jù)。

2.2RAGE與腫瘤 近期研究表明，AGEs-RAGE途徑與惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)〔12〕。Kuniyasu等〔13〕研究發(fā)現(xiàn)，65%胃癌患者表達(dá)為RAGE陽(yáng)性，低分化腺癌時(shí)RAGE陽(yáng)性率顯著增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)RAGE的免疫強(qiáng)度與癌組織的浸潤(rùn)深度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移程度相關(guān)。Hirata等〔14〕在研究膽囊癌時(shí)發(fā)現(xiàn)，RAGE的表達(dá)與患者膽囊癌細(xì)胞的侵襲力相關(guān)，提示很有可能通過(guò)控制RAGE來(lái)調(diào)節(jié)膽囊癌的侵襲力。Hiwatashi等〔15〕的研究表明，肝細(xì)胞癌組織中RAGE表達(dá)顯著高于非癌組織，且與腫瘤分化程度相關(guān)。Tsuji等〔16〕研究鼻咽癌時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在狀態(tài)膜蛋白(LMP)-1能促進(jìn)RAGE產(chǎn)生，而增高的RAGE通過(guò)誘導(dǎo)鼻咽癌患者的血管發(fā)生而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。Jing等〔17〕的研究顯示，肺癌時(shí)sRAGE表達(dá)下降，并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)。Bhawal等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)，RAGE的表達(dá)程度與口腔鱗狀細(xì)胞癌的侵襲力密切相關(guān)，經(jīng)反義s-寡聚脫氧核苷酸處理的轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞可顯著降低其侵襲力。

2.3RAGE與神經(jīng)系統(tǒng)疾病 自Yan等〔19〕首次發(fā)現(xiàn)AD患者腦中的RAGE表達(dá)過(guò)量，并證實(shí)RAGE可調(diào)節(jié)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞上肽類物質(zhì)，并且發(fā)現(xiàn)AD患者腦細(xì)胞內(nèi)的Aβ部分來(lái)自細(xì)胞外的Aβ重吸收，故而推測(cè)胞外的Aβ可通過(guò)與細(xì)胞膜上的RAGE等受體結(jié)合，轉(zhuǎn)運(yùn)回胞內(nèi)。Sevillano等〔20〕為了剖析大鼠RAGE在真核細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和分布，將RAGE與增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(EGFP)作為融合蛋白標(biāo)記物標(biāo)記中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(CHO)-k1、腦神經(jīng)瘤(Neuro-2a)細(xì)胞，與Texas紅標(biāo)記的AGEs共孵育3 h，發(fā)現(xiàn)過(guò)度表達(dá)的RAGE-EGFP可以誘導(dǎo)小囊泡的形成，最終AGEs-RAGE復(fù)合物內(nèi)陷于質(zhì)膜。Muhammad等〔21〕在缺血性發(fā)作時(shí)發(fā)現(xiàn)，RAGE是神經(jīng)細(xì)胞死亡的感受器并促進(jìn)缺血性腦損傷及其壞死區(qū)域的炎癥反應(yīng)；通過(guò)調(diào)節(jié)RAGE的配體HMGB1的活性(采用HMGB1抗體、HMGB1的A盒或HMGB1的拮抗劑)，可改善缺血性腦損傷程度；RAGE缺陷或者誘導(dǎo)sRAGE可降低梗死面積。

2.4RAGE與心血管疾病 AGEs-RAGE軸可使人內(nèi)皮功能紊亂、血管壁彈性下降。Zhong等〔22〕研究發(fā)現(xiàn)，炎性反應(yīng)標(biāo)記物C反應(yīng)蛋白能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞在mRNA及蛋白水平表達(dá)RAGE，在動(dòng)脈粥樣硬化中起關(guān)鍵作用。糖尿病是心房纖顫的獨(dú)立危險(xiǎn)因子。Kato等〔23〕研究表明，糖尿病可通過(guò)激活A(yù)GEs-RAGE系統(tǒng)上調(diào)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)促進(jìn)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。Koyama等〔24〕發(fā)現(xiàn)，RAGE水平升高程度與心功能紊亂相關(guān)，sRAGE是心臟事件獨(dú)立預(yù)后因子。盡管AGEs-RAGE軸在心血管中所起的作用很重要，但也有研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1與RAGE結(jié)合和心血管疾病同樣相關(guān)〔25〕。Andrassy等〔26〕發(fā)現(xiàn)，心肌體外缺氧30 min和心肌體內(nèi)缺血30 min均引起HMGB1水平增高，重組HMGB1處理后心肌缺血再灌注損傷加重，應(yīng)用HMGB1抗體可減少心肌梗死面積，但RAGE缺陷的小鼠，無(wú)論是否給予重組HMGB1還是HMGB1抗體，心肌梗死面積與損傷不受影響。這些數(shù)據(jù)提示了心肌缺血再灌注損傷過(guò)程中HMGB1與 RAGE結(jié)合，激活了炎癥通路而致心肌損傷。Bucciarelli等〔27〕提出，RAGE是心肌缺血性損傷的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步證實(shí)RAGE在缺血組織中的作用。

2.5RAGE與感染性疾病 HMGB1作為核內(nèi)蛋白一旦釋放到胞外，則充當(dāng)新型炎性介質(zhì)，參與炎癥反應(yīng)，而這個(gè)危險(xiǎn)信號(hào)傳導(dǎo)部分要通過(guò)RAGE途徑。Unoshima等〔28〕在研究全身炎癥反應(yīng)綜合征或膿毒血癥時(shí)發(fā)現(xiàn)，脂多糖所致的急性肺損傷經(jīng)過(guò)抗體治療后(抑制HMGB1和RAGE表達(dá))損傷癥狀基本被消除。Uchida等〔29〕通過(guò)動(dòng)物和人的研究發(fā)現(xiàn)，RAGE與急性肺損傷相關(guān)，RAGE已成為Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞損傷的一種標(biāo)記物。Lv等〔30〕的研究表明，實(shí)驗(yàn)性膿毒癥時(shí)HMGB1可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)組織因子(TF)，其主要機(jī)制是HMGB1與血管內(nèi)皮細(xì)胞表面受體(TLR4、TLR2和RAGE)結(jié)合，激活核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB和Egr-1，引起細(xì)胞功能障礙和組織損傷。而van Zoelen等〔31〕得出不同的結(jié)論，在大腸桿菌性膿毒癥模型中，未受損的RAGE信號(hào)通路有利于建立有效的抗菌防御體系。

3 RAGE的應(yīng)用前景

干預(yù)RAGE的措施主要分為直接減少RAGE表達(dá)、阻斷RAGE與其配體的結(jié)合及增加sRAGE和esRAGE這幾方面。在減少RAGE表達(dá)方面，抗RAGE抗體和sRAGE是公認(rèn)的阻斷劑?？筊AGE抗體可以通過(guò)與RAGE結(jié)合，以阻斷AGEs與其受體結(jié)合而引發(fā)的細(xì)胞損傷。Kaji等〔32〕研究表明，用重組sRAGE治療含RAGE轉(zhuǎn)基因的糖尿病小鼠，可以有效阻斷RAGE-AGE的結(jié)合，并減少血-視網(wǎng)膜屏障的破壞和白細(xì)胞停滯。還有人嘗試應(yīng)用反義核酸和核酶技術(shù)阻斷RAGE表達(dá)，但相關(guān)的報(bào)道相對(duì)較少。在阻斷AGE-RAGE軸方面，Amagishi等〔33〕發(fā)現(xiàn)表明下調(diào)RAGE表達(dá)或阻斷RAGE下游信號(hào)通路很有可能作為干預(yù)糖尿病血管并發(fā)癥進(jìn)程的一個(gè)治療靶點(diǎn)。此外，一些中藥單體對(duì)RAGE也有良好的干預(yù)作用。Yan等〔34〕發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物EGb761降低大腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞中RAGE的表達(dá)，改善組織損傷。

綜上，RAGE在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，隨著對(duì)其機(jī)制的深入研究，RAGE很有可能成為疾病防治的有效靶點(diǎn)之一。

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