S100A12蛋白在自身免疫性疾病中的研究進展①

武鑫鑫 陶 李 楊媛媛 周敬彩 李光迪

(蘭州大學第二醫(yī)院檢驗中心,蘭州 730000)

自身免疫性疾病(autoimmune disease，AID)是指機體喪失對自身抗原的免疫耐受，而對人體正常組織發(fā)生異常免疫反應，最終導致自身抗體過度產(chǎn)生的一類慢性系統(tǒng)性疾病，迄今為止大多數(shù)AID的發(fā)病機制尚未明確[1]。S100A12蛋白是一種低分子量的鈣結(jié)合蛋白，在炎癥過程中過表達，有一定的促炎作用。近年來S100A12蛋白在AID中的研究越來越多，在多種AID的血清及組織中表達異常，如類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)、幼年特發(fā)性關節(jié)炎(juvenile idiopathic arthritis，JIA)、銀屑病性關節(jié)炎(psoriatic arthritis，PsA)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)等。本文就S100A12蛋白的結(jié)構(gòu)、功能及其在常見AID中的研究進展進行綜述。

1 S100A12蛋白的結(jié)構(gòu)及功能

S100蛋白家族于1965年首次在牛腦中被發(fā)現(xiàn)，因其可100%溶于飽和硫酸銨而被命名為S100蛋白[2]?，F(xiàn)已證實人類S100蛋白家族共有24個成員，雖然各成員結(jié)構(gòu)高度相似，但功能卻各不相同。S100A12蛋白是S100蛋白家族成員之一，也被稱為鈣粒蛋白C，其基因位于染色體1q21區(qū)域，一級結(jié)構(gòu)由91個氨基酸組成，分子質(zhì)量為10.4 kD，主要由粒細胞產(chǎn)生。S100A12蛋白與S100蛋白家族的其他成員一樣是EF手形鈣結(jié)合蛋白，含有帶電荷氨基酸殘基形成的螺旋-環(huán)-螺旋疏水結(jié)構(gòu)域，當該結(jié)構(gòu)域被Ca2+激活時，暴露的疏水結(jié)構(gòu)可與靶蛋白結(jié)合發(fā)揮復雜的生物學功能[3]。在細胞內(nèi)，S100A12蛋白的功能類似于Ca2+傳感器，可以將Ca2+濃度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎麅?nèi)的生化反應，從而調(diào)控細胞內(nèi)其靶蛋白的生物活性[4,5]。但S100A12蛋白因其獨特的結(jié)構(gòu)，無法通過經(jīng)典的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體途徑分泌到細胞外，而必須依賴細胞骨架的非經(jīng)典途徑[6]。細胞外的S100A12蛋白可作為損傷相關分子模式(damage-related molecular patterns，DAMP)分子，與多種受體結(jié)合激活炎癥反應。在細胞外，S100A12蛋白通常與細胞表面晚期糖基化終產(chǎn)物(receptor of advanced glycation endproducts，RAGE)受體和內(nèi)源性Toll樣受體4(Toll hike receptor 4，TLR4) 結(jié)合激活淋巴細胞、中性粒細胞及單核細胞中的細胞內(nèi)調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI-3K)/AKT信號通路，誘導IL-18、IL-6、IL-1β及TNF-α等細胞因子產(chǎn)生，促進炎癥進展[6-8]。

2 S100A12蛋白與AID

2.1S100A12蛋白與RA RA是一種常見的以滑膜炎為主的慢性炎癥性AID，滑膜內(nèi)血管翳的生成及關節(jié)軟骨的破壞可引起不可逆的關節(jié)損傷，具體發(fā)病機制尚未明確[9]。研究發(fā)現(xiàn)，RA患者的血清和滑膜液中S100A12蛋白的含量明顯高于骨關節(jié)炎患者和健康對照組[10]。進一步研究證實S100A12蛋白在RA患者粒細胞浸潤的滑膜亞層組織中高表達，在滑膜組織的巨噬細胞中僅有少量表達，而在滑膜內(nèi)層組織幾乎不表達[11]。在小鼠膠原誘導關節(jié)炎模型的研究中發(fā)現(xiàn)S100A12蛋白有誘導滑膜炎癥的能力[12]。因此，課題組推測S100A12蛋白作為一種炎癥蛋白可能參與RA的發(fā)生發(fā)展。

C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)和紅細胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)是目前臨床監(jiān)測RA病情進展的傳統(tǒng)指標，但二者的靈敏度和特異性都不夠理想，急需尋找能更好地反映患者疾病進展的新標志物。研究證明，在RA患者中S100A12蛋白與CRP和ESR均顯著相關，但與CRP的相關性更強。RA患者血清中S100A12蛋白與抗瓜氨酸化肽抗體、類風濕因子及抗環(huán)瓜氨酸肽抗體之間也顯著相關[13-18]。多項研究表明，S100A12蛋白與RA患者DAS28疾病活動度評分相關，以DAS28為因變量進行多元線性回歸分析，證明S100A12蛋白與DAS28的相關性優(yōu)于CRP和ESR，能夠較好地反映RA患者的疾病活動程度[11,14,18]。提示S100A12蛋白是監(jiān)測RA病情發(fā)展的潛在標志物。

超聲檢測RA患者滑膜病變程度較臨床常用實驗室指標更為靈敏，多普勒超聲能夠較為靈敏地反映滑膜血管化程度。臨床實驗發(fā)現(xiàn)S100A12蛋白與RA患者關節(jié)滑膜的超聲評分相關(根據(jù)滑膜炎的灰度級和血管化程度進行半定量評分)，且該蛋白與滑膜超聲評分的相關性要高于傳統(tǒng)的炎癥參數(shù)CRP和ESR[15,19]。超聲可直接反映骨關節(jié)的侵蝕情況，有研究指出RA患者血清中S100A12蛋白含量與骨關節(jié)的侵蝕程度有關[16]。說明通過檢測RA患者血清中S100A12蛋白含量可能間接反映RA患者關節(jié)損傷程度。

臨床治療RA的常用藥物有非甾脂類消炎藥、常規(guī)的抗風濕類藥物以及生物制劑類藥物，部分患者在治療過程中會出現(xiàn)對某種藥物無應答的情況，目前臨床上尚沒有準確反映及預測藥物療效的指標。Meugnier等[17]通過分析RA患者外周血單個核細胞的基因表達譜，發(fā)現(xiàn)當RA患者采用腫瘤壞死因子抑制劑治療后S100A12蛋白的表達量降低，提示S100A12蛋白與腫瘤壞死因子抑制劑類藥物的療效有關。為驗證該結(jié)論，Nordal等[18,19]采用英夫利昔單抗和阿達木單抗治療RA患者并隨訪1年后發(fā)現(xiàn)，治療后的RA患者血清中S100A12蛋白含量顯著下降。臨床研究進一步發(fā)現(xiàn)，S100A12蛋白含量較低的RA患者對腫瘤壞死因子抑制劑類藥物的反應更好[20]。上述結(jié)果顯示S100A12蛋白在預測RA患者藥物療效方面具有潛力，有望成為RA潛在的治療靶點。但由于研究的樣本量較小，S100A12蛋白在預測藥物療效方面的具體作用仍需擴大樣本量進一步探索。

2.2S100A12蛋白與JIA JIA是一種兒童時期常見的結(jié)締組織疾病，以關節(jié)損傷為主要特征，并常伴有全身多系統(tǒng)損傷，致殘率較高，常見的亞型有全身型、多關節(jié)型及少關節(jié)型。JIA病因不明，可能與感染、免疫及遺傳因素有關。研究發(fā)現(xiàn)JIA患者血清中S100A12蛋白水平明顯高于健康志愿者,當該蛋白的截斷值為10.73 ng/ml時，對JIA的診斷有100%特異性[21]。該蛋白的含量與JIA的疾病活動程度也相關，同時還能反映JIA患者中性粒細胞的活化程度；該蛋白在監(jiān)測JIA疾病進展方面要優(yōu)于CRP、ESR、白細胞計數(shù)等傳統(tǒng)炎癥指標[21-23]。因此認為S100A12蛋白具有成為監(jiān)測JIA患者病情進展標志物的潛力。

與JIA容易混淆的常見疾病有Blau綜合征和家族性地中海熱(family mediterranean fever，F(xiàn)MF)，臨床表現(xiàn)相似，都有高熱、皮疹、關節(jié)疼痛、高濃度CRP及白細胞增多等表現(xiàn)，使得其與JIA的鑒別診斷存在一定困難。雖然有研究指出S100A12蛋白水平在JIA各亞型間無明顯差異，但該蛋白能夠鑒別診斷JIA與疑似JIA患者[21]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，S100A12蛋白與血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)聯(lián)合檢測可將JIA與Blau綜合征和FMF區(qū)分開，在疾病活躍期，相比于Blau綜合征患者和FMF患者，JIA患者的S100A12蛋白和VEGF水平更高；在非活動期，只有FMF患者S100A12蛋白水平較高，僅限于未經(jīng)治療或秋水仙堿耐藥的病例[24]。因此認為S100A12蛋白對JIA的鑒別診斷發(fā)揮重要作用。由于以上結(jié)果是小樣本研究，有一定局限性，需要納入大樣本的病例來進一步研究，但這一結(jié)果對尋找JIA鑒別診斷標志物具有很大啟發(fā)。

葡萄膜炎是JIA常見的關節(jié)外改變，表現(xiàn)隱匿可無任何癥狀，嚴重時可引起視力喪失甚至失明。JIA并發(fā)葡萄膜炎的高危因素有年齡、ANA陽性等。前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，954例JIA患者在隨訪過程中有133例發(fā)生了葡萄膜炎，且患者基線時的S100A12蛋白水平高于250 ng/ml，與發(fā)生葡萄膜炎的風險顯著相關[25]。因此推測S100A12蛋白可與ESR、ANA、年齡等指標聯(lián)合預測JIA患者并發(fā)葡萄膜炎風險。

JIA患者臨床常用藥物與RA患者類似，如甲氨蝶呤(MTX)及阿達木單抗等，目前臨床上尚無精確指標評估藥物療效。研究發(fā)現(xiàn)，采用腫瘤壞死因子抑制物及MTX治療后，JIA患者血清中S100A12蛋白含量相比于治療前顯著降低，進一步研究發(fā)現(xiàn)，具有較高S100A12蛋白含量的JIA患者使用腫瘤壞死因子抑制物、MTX治療更加有效[26，27]。JIA患者經(jīng)治療病情緩解后，再次復發(fā)風險較高，Gerss等[28]將處于疾病緩解期的188例JIA患者納入研究，在隨訪1年的過程中有35例患者病情復發(fā)，且疾病復發(fā)患者的S100A12蛋白水平高于穩(wěn)定緩解期的患者，提示S100A12蛋白可成為評估JIA藥物療效和復發(fā)風險的潛在標志物。

2.3S100A12蛋白與PsA PsA也稱為關節(jié)病型銀屑病，是一種與銀屑病相關的關節(jié)病變，臨床表現(xiàn)為關節(jié)及周圍軟組織腫脹、僵硬、疼痛及運動障礙，晚期易導致患者殘疾。有研究者用微陣列雜交技術分析PsA患者外周血細胞基因表達，發(fā)現(xiàn)炎癥基因中S100A12蛋白的基因表達上調(diào)[29]。Foell等[11]研究表明，PsA患者血清中S100A12蛋白表達升高，主要集中表達于滑膜組織血管周圍，MTX治療成功的PsA 患者滑膜組織中S100A12蛋白表達呈陰性。Madland等[30]研究發(fā)現(xiàn)，S100A12蛋白水平與PsA患者手關節(jié)等外周影像學特征相關，單因素變量分析發(fā)現(xiàn)該蛋白與PsA患者手關節(jié)等外周影像學的相關性優(yōu)于傳統(tǒng)的CRP、ESR指標。研究發(fā)現(xiàn)S100A12蛋白水平與PsA患者的疾病活動程度無顯著相關性，該結(jié)果與Brun等[31]和Kane等[32]的研究結(jié)果一致，但與Foell等[11]的研究結(jié)果不一致，原因可能為與Madland等[30]納入的患者均為低疾病活動度患者。

2.4S100A12蛋白與川崎病(Kawasaki disease，KD) KD是一種自身免疫性血管炎癥綜合征，好發(fā)于5歲以下幼兒，主要癥狀為冠狀動脈病變，嚴重者可發(fā)生心肌梗死。分析KD患者外周血單個核細胞的cDNA發(fā)現(xiàn)，S100A12蛋白的基因表達顯著上調(diào)。Foell等[34]及Ye等[35]用流式細胞儀追溯KD患者血液S100A12蛋白來源，發(fā)現(xiàn)該蛋白大部分由激活的中性粒細胞分泌，并發(fā)現(xiàn)S100A12蛋白在KD患者的急性炎癥期表達明顯升高，患者靜脈注射免疫球蛋白治療后S100A12蛋白含量明顯下降，提示S100A12蛋白可評估KD患者對免疫球蛋白的藥物療效。S100A12蛋白在KD患者血清中高表達，說明該蛋白可能與KD的發(fā)病機制有關，研究發(fā)現(xiàn)S100A12蛋白雖然不能直接激活冠狀動脈內(nèi)皮細胞，但能和IL-1β協(xié)同作用激活內(nèi)皮細胞，進而促進冠狀動脈病變[36]。以上結(jié)果表明S100A12蛋白可能在KD的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色，為KD治療提供新的思路。

2.5S100A12蛋白與SLE SLE是一種累及多器官、多系統(tǒng)，嚴重危害人類健康的AID。其發(fā)病機制尚未明確，可能與細胞凋亡異常、免疫耐受缺失、細胞過度活化、產(chǎn)生大量抗體有關[37]。研究表明SLE患者血清S100A12蛋白水平明顯高于健康對照組，當SLE患者處于疾病活動期和出現(xiàn)關節(jié)炎癥狀時，S100A12蛋白水平也明顯升高[38,39]。Turnier等[40]在一項兒童SLE的縱向隊列研究中發(fā)現(xiàn)，狼瘡腎炎兒童尿液中S100A12蛋白含量明顯高于健康對照組，狼瘡腎炎患者病情緩解后，尿液中S100A12蛋白含量也隨之下降。因此認為S100A12蛋白不僅存在于血液、滑液中，在患者伴發(fā)腎臟疾病時S100A12蛋白還可隨尿液排出體外。

除上述疾病外，在其他AID中也發(fā)現(xiàn)S100A12蛋白表達異常，如原發(fā)性干燥綜合征、多發(fā)性硬化癥、白塞病等。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，S100A12蛋白作為一種炎癥蛋白，可能參與多種AID的發(fā)生發(fā)展，在監(jiān)測AID疾病活動度、反映及評估藥物療效等方面具有潛力，對JIA的鑒別診斷和提示并發(fā)癥風險等方面也具有價值。但迄今為止對于S100A12蛋白在AID中作用的研究大部分僅通過觀察性實驗得出結(jié)論，需要更加深入地探討該蛋白在AID發(fā)病機制中的具體作用機制，為AID治療提供新思路。