干燥綜合征發(fā)病機(jī)制相關(guān)信號(hào)通路研究進(jìn)展①

劉金坤 王 琴 高洪燕 喻曉雯 馮 婧 白殊同 吳 斌

（重慶市中醫(yī)院中醫(yī)藥基礎(chǔ)研究室，重慶 400021）

干燥綜合征（Sj?gren's syndrome，SS）是一種全身性自身免疫性疾病，根據(jù)發(fā)病原因可分為原發(fā)性干燥綜合征（primary Sj?gren's syndrome，pSS）和繼發(fā) 性 干 燥 綜 合 征（secondary Sj?gren's syndrome，sSS）。SS在全球不同地區(qū)發(fā)病率存在較大差異，目前發(fā)病率約為0.01%～3.0%［1］。在過去的幾十年里，SS相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)的潛在致病通路包括促炎介質(zhì)、Ⅰ型干擾素（interferon，IFN）系統(tǒng)的激活、抗原呈遞、共刺激途徑、B細(xì)胞和T細(xì)胞的激活以及異位生發(fā)中心的形成，目前暫未達(dá)成統(tǒng)一共識(shí)［2］。

為了研究SS可能涉及的機(jī)制，本研究以“Sj?gren's syndrome&signal pathway”為關(guān)鍵詞，系統(tǒng)地檢索了截至2020年8月11日的PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)，共檢索到文獻(xiàn)281篇。將文獻(xiàn)進(jìn)行分類匯總后得到30條信號(hào)通路，使用cytoHubba插件篩選文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻率較高的20條信號(hào)通路，得出了前100個(gè)hub基因（圖1）［3］。然后使用R軟件中的clusterProfiler包進(jìn)行富集分析、通路間的互作分析（圖2）［4］。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Toll樣受體、干擾素、腫瘤壞死因子及病毒參與的多條信號(hào)通路通過相互交叉形成了復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，均與SS的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。因此，為更好地闡釋SS的發(fā)病機(jī)制，課題組將對(duì)以上相關(guān)通路進(jìn)行綜述。

圖1 SS疾病通路與基因的關(guān)系Fig.1 Relationship between SSpathways and genes

圖2 SS信號(hào)通路互作網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2 SSpathway interaction network diagram

1 Toll樣受體信號(hào)通路

Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）可識(shí)別不同的病原體相關(guān)分子模式，并在先天免疫應(yīng)答中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是抵御病原入侵的第一道防線［5］。TLRs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活來(lái)源于細(xì)胞漿TLR/IL-1受體的結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域與接頭蛋白髓樣分化因子（myeloid differentiation factor 88，MyD88）發(fā)生相互作用，最終導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor-kappaB，NF-κB）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38 MAPK）和c-Jun氨基末端激酶激活［5］。另外一條途徑被TLR4激活，并觸發(fā)MyD88和TRIF依賴性促炎細(xì)胞因子和Ⅰ型IFN的產(chǎn)生［6］。

TLR3具有誘導(dǎo)SS患者唾液腺上皮細(xì)胞（salivary gland epithelial cell，SGEC）凋亡、誘發(fā)炎癥的雙重作用，這些作用被表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF）抑制［7］。此外，TLR3的激活會(huì)導(dǎo)致B淋巴細(xì)胞激活因子（B cell acfivativing factor belonging TNF family，BAFF）mRNA高表達(dá)和BAFF蛋白分泌，促進(jìn)SS病情進(jìn)展［8］。pSS患者外周血單核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中TLR-7表達(dá)較高，且pSS患者的唾液腺和腮腺上皮細(xì)胞中TLR-7上調(diào)［9-10］。唾液腺中TLR9的上調(diào)可能促進(jìn)炎癥消退，而下調(diào)則可能導(dǎo)致免疫激活［11］。

pSS患者唾液腺中高表達(dá)TLR2、TLR4、TLR6、IL-17以及與Th17相關(guān)的細(xì)胞因子，在浸潤(rùn)的單核細(xì)胞和導(dǎo)管上皮細(xì)胞中可觀察到TLR2、TLR4和TLR6的表達(dá)，IL-17主要在唾液腺中的CD4+T細(xì)胞、脂肪細(xì)胞中表達(dá)，pSS患者PBMC和小唾液腺中產(chǎn)生IL-17的CD4+T細(xì)胞數(shù)量顯著增加［12］。SGEC可通過激活p38 MAPK、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphalyl inositol3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）和NF-κB信號(hào)通路，促使IL-17與IL-17R結(jié)合誘導(dǎo)細(xì)胞分泌IL-6［13］。IL-6通過控制轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與血清鐵水平的調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)鐵調(diào)素生成，阻止鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的吸收，從而降低血清鐵水平，造成SS癥狀中常見的低鐵血癥和貧血［14］。TLR2可通過IL-6、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）和NF-κB誘導(dǎo)IL-23、IL-17的產(chǎn)生［15］。IL-17可通過刺激SGEC上調(diào)IL-6 mRNA和蛋白表達(dá)，IL-17或IL-17R中和抗體會(huì)阻止這種作用［13］。在類風(fēng)濕中IL-17通過上調(diào)IL-1β和IL-6加劇炎癥，并增加滑膜中TLR-2表達(dá)［16］。課題組推測(cè)pSS中可能存在TLR2/IL-17/IL-6相互作用，因此，通過抑制IL-6可減少全身和局部炎癥、B細(xì)胞活化、漿細(xì)胞形成和自身抗體的分泌。

2 IFN信號(hào)通路

細(xì)胞膜和內(nèi)體上的TLRs可識(shí)別病毒和其他微生物，DNA或RNA與內(nèi)體TLRs結(jié)合會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。TLRs通過MyD88激活下游轉(zhuǎn)錄因子，包括干擾素調(diào)節(jié) 因 子7（interferon regulatory factor 7，IRF7）和NF-κB亞基p50和p65，這些轉(zhuǎn)錄因子易位至細(xì)胞核并誘導(dǎo)IFN的轉(zhuǎn)錄表達(dá)［17-18］。IFN主要分為3類：Ⅰ型或非免疫IFN主要由白細(xì)胞產(chǎn)生的α干擾素（IFN-α）和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的β干擾素（IFN-β）組成，是參與病毒防御和免疫應(yīng)答激活的關(guān)鍵免疫介質(zhì)；Ⅱ型或γ干擾素主要由NK細(xì)胞和T細(xì)胞產(chǎn)生；Ⅲ型由λ干擾素組成［17］。

SS患者唾液腺上皮細(xì)胞中IFN-α和IFN-β（均屬于Ⅰ型IFN）誘導(dǎo)上調(diào)主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）分子和共刺激分子（如B7和CD40）表達(dá)，吸引T細(xì)胞和趨化因子（如CXCL10、IL-8和CXCL13），促進(jìn)炎癥環(huán)境發(fā)展，導(dǎo)致更多先天免疫細(xì)胞的募集，并最終推動(dòng)生發(fā)中心結(jié)構(gòu)的形成［8，19］。這些唾液腺上皮細(xì)胞獲得抗原呈遞特征，介導(dǎo)浸潤(rùn)性炎癥細(xì)胞的募集、激活和分化［19］。唇腺浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞學(xué)結(jié)果說明較輕的病變以CD4+T細(xì)胞浸潤(rùn)為主，而較嚴(yán)重的病變以B細(xì)胞浸潤(rùn)為主［20］。IFNα也可誘導(dǎo)SS患者唾液腺組織促凋亡分子Fas和FasL、caspase-3表達(dá)增加，進(jìn)一步加劇炎癥反應(yīng)［7］。

SS患者唾液腺或外周血中均存在IFN上調(diào)，外周血基因表達(dá)譜表明大多數(shù)IFN誘導(dǎo)基因的表達(dá)水平與抗Ro/SSA和抗La/SSB自身抗體的滴度呈正相關(guān)［21］。漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（plasmacytoid dendritic cell，pDC）被認(rèn)為是IFN表達(dá)的主要來(lái)源，IFN信號(hào)的激活有助于淋巴細(xì)胞浸入外分泌腺、自身抗體產(chǎn)生和腺細(xì)胞凋亡［22］。IFN-α的持續(xù)生成是由含RNA的免疫復(fù)合物引起的，該復(fù)合物激活pDC以促進(jìn)IFN-α產(chǎn)生［19］。pSS患者的PBMC和小唾液腺活檢中IFN活性增強(qiáng)，與IRF5和STAT4的多態(tài)性有關(guān)［23］。檢測(cè)IFN陽(yáng)性的pSS患者體內(nèi)pDC和單核細(xì)胞中TLR7上調(diào)，而TLR9沒有上調(diào)，下游信號(hào)分子MyD88、RSAD2和IRF7及細(xì)胞質(zhì)RNA感應(yīng)受體DDX58/維甲酸誘導(dǎo)基因Ⅰ（retinoic acid inducible gene-Ⅰ，RIG-Ⅰ）和黑色素瘤分化相關(guān)基因5（melanoma differentiation-associated gene 5，MDA5）均被上調(diào)［24］；檢測(cè)IFN陰性的患者TLR7表達(dá)正常，TLR9、RIG-Ⅰ和MDA5下調(diào)［24］，這些基因在SGEC中受IFN調(diào)節(jié)。

3 Janus激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子信號(hào)通路

TLR途徑的激活導(dǎo)致IFN-α和IFN-β的產(chǎn)生增多，并通過上調(diào)MHCⅠ進(jìn)一步誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［25］，IFN與其受體的結(jié)合激活Janus激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子（Janus kinase-signal transducer and activator of transcriptions，JAK-STAT）通路，然后磷酸化二聚體STAT蛋白易位到細(xì)胞核中啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，加劇炎癥反應(yīng)［8］。另外，IL-6與IL-6R結(jié)合可誘導(dǎo)糖蛋白130（glycoprotein 130，gp130）同源二聚化激活，并觸發(fā)下游JAK-STAT3和JAKMAPK信號(hào)通路激活［14］。JAK2與紅細(xì)胞和血小板的生成直接相關(guān)，且JAT/STAT通路參與紅細(xì)胞生成素、血小板生成素及粒細(xì)胞集落刺激因子調(diào)控，影響免疫系統(tǒng)和造血功能［26］。推測(cè)SS患者中出現(xiàn)的貧血、血小板和白細(xì)胞減少與JAK-STAT通路相關(guān)。

pSS患者IFN基因表達(dá)與T細(xì)胞中IFN-α2b誘導(dǎo)的STAT3 S727的磷酸化呈負(fù)相關(guān)，與B細(xì)胞的pSTAT1 Y701呈 正 相 關(guān)［27］。TLR7和TLR9刺 激STAT3 S727和NF-κB與IFN，導(dǎo)致pSS患者外周血B細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)潛能增強(qiáng)。STAT3 S727和NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)增強(qiáng)的患者可受益于靶向這些通路的療法［28］。在淚腺中缺失IκB-ζ或其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子STAT3的實(shí)驗(yàn)小鼠可發(fā)展為SS樣自身免疫病，出現(xiàn)眼周淋巴細(xì)胞性皮炎、結(jié)膜炎和淚腺炎及SSA和SSB自身抗體［29］。STAT4可被多種細(xì)胞因子激活，包括IL-12、IFN-α、IL-23、IL-2、IL-27和IL-35等［30］。當(dāng)暴露于病毒雙鏈RNA時(shí)，STAT4促進(jìn)視黃酸誘導(dǎo)基因1（retinoicacid-induciblegene1，RIG-1）產(chǎn)生Ⅰ型IFN。選擇性JAK1/2抑制劑巴瑞替尼可通過抑制JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)而降低小鼠唾液腺導(dǎo)管細(xì)胞中IFN-γ誘導(dǎo)的CXCL10的產(chǎn)生，可緩解小鼠唾液腺損傷。該研究提示巴瑞替尼可能成為pSS患者的潛在治療藥物［31］。

4 腫瘤壞死因子信號(hào)通路

腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）是一種多功能促炎細(xì)胞因子，對(duì)脂質(zhì)代謝、凝血、胰島素抵抗和內(nèi)皮功能有影響，TNF受體主要是跨膜蛋白，參與炎癥、細(xì)胞凋亡、自身免疫等［32］。TNF受體1（TNFreceptor 1，TNFR1）在所有人體組織中表達(dá)，是TNF-α的主要信號(hào)受體，TNFR2主要在免疫細(xì)胞中表達(dá)，可結(jié)合TNF-α和TNF-β［33］。TNFR1和TNFR2通過3種不同的信號(hào)途徑引起對(duì)TNF-α的細(xì)胞應(yīng)答，導(dǎo)致caspases的活化及AP-1和NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的活化［34］。

TNF-α通過下調(diào)緊密連接蛋白claudin-1表達(dá)促進(jìn)唾液腺組織屏障功能的破壞，抑制水通道蛋白5（aquaporin 5，AQP5）表達(dá)（AQP5是唾液分泌所需的水通道蛋白），進(jìn)而導(dǎo)致唾液分泌減少［35］。唾液上皮細(xì)胞中RvD1（resolvin D1）受體的激活可減弱或消除TNF-α引起的緊密連接和細(xì)胞骨架破壞，促進(jìn)唾液上皮的炎癥消退和組織修復(fù)，這可能與唾液腺功能障礙的恢復(fù)有關(guān)［36］。

TNF超家族成員BAFF和CD40L在B細(xì)胞的存活、激活及體液免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。促炎性細(xì)胞因子BAFF促進(jìn)腺體炎癥、誘導(dǎo)B細(xì)胞的存活和成熟，并在多種類型的細(xì)胞（如T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞）中表達(dá)［37］。T細(xì)胞上的CD40L與B細(xì)胞的CD40結(jié)合，從而引起B(yǎng)細(xì)胞活化［38］。IL-1β、TNF-α或TLRs在炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β激活激酶1（TGF-βactivated kinase-1，TAK1），進(jìn)而激活NF-κB和MAPK信號(hào)通路，因此，抑制TAK1可能也有助于SS的治療［39-40］。

5 NF-κB信號(hào)通路

NF-κB是一種二聚體蛋白，由Rel家族5個(gè)成員的同型和異二聚體組成，NF-κB轉(zhuǎn)錄因子家族主要參與應(yīng)激誘導(dǎo)的免疫和炎癥反應(yīng)［41］。促炎細(xì)胞因子IL-1和TNF是NF-κB的激活劑，NF-κB激活后易位到細(xì)胞核啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)炎癥介質(zhì)IL-6、IL-8、TGF-β等生成，從而調(diào)節(jié)炎癥［17］。NF-κB不僅可以通過增加炎癥細(xì)胞因子、趨化因子和黏附分子的產(chǎn)生調(diào)控炎癥，還可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡、分化促進(jìn)炎癥發(fā)展［41］。

在SS患者中觀察到炎癥基因表達(dá)譜與TNF-α轉(zhuǎn)換酶（TNF-αconverting enzyme，TACE）、TNF-α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑在NF-κB上匯聚，從而加劇了疾病［42］。用抗Ro/SSA抗體處理SGEC會(huì)導(dǎo)致NF-κB亞基p65蛋白-DNA結(jié)合顯著增強(qiáng)，表明SS抗Ro/SSA抗體通過觸發(fā)TACE/TNF-α/NF-κB軸發(fā)揮其致病作用。在SS患者的單核細(xì)胞中，IRAK1的轉(zhuǎn)錄被抑制，而另一個(gè)NF-κB通路調(diào)控基因TRAF6被過表達(dá)，TRAF6可作為SS的特定生物標(biāo)志物［42］。

6 PI3K-AKT信號(hào)通路

磷脂是影響下游免疫代謝途徑的關(guān)鍵第二信使，PI3K可將PIP2轉(zhuǎn)化為PIP3，其作為第二信使激活A(yù)KT［43］。PI3K活性誘導(dǎo)多種信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，包括AKT、PDK1、雷帕霉素敏感的mTORC1和不敏感的mTORC2，mTORC1的關(guān)鍵底物是核糖體蛋白S6激酶（ribosomal protein S6 kinase，pS6），可作為活化PI3K-mTOR信號(hào)通路的標(biāo)志［43］。

SS患者主要代謝途徑的改變與磷脂、脂肪酸和氨基酸代謝有關(guān)，特別是色氨酸、脯氨酸和苯丙氨酸的代謝［44］。SS患者唾液上皮細(xì)胞中EGFR和AKT的磷酸化以及NF-κBp65的核表達(dá)增加，EGF通過刺激PI3K-AKT途徑和NF-κB，從而促進(jìn)SS唾液上皮細(xì)胞病變［45］。pS6在pSS患者唾液腺中上調(diào)，pS6與T細(xì)胞、B細(xì)胞標(biāo)志物和浸潤(rùn)腺體的CD138+漿細(xì)胞共定位［46］。mTOR為PI3K-AKT信號(hào)通路下游分子，其激活可導(dǎo)致Th1和Th17增殖、Treg耗竭、漿細(xì)胞分化、巨噬細(xì)胞功能障礙及抗體和免疫復(fù)合物產(chǎn)生增加，最終導(dǎo)致唾液腺組織炎癥［46］。雷帕霉素和N-乙酰半胱氨酸對(duì)mTOR的抑制作用在小鼠模型和臨床試驗(yàn)中均有療效，基于mTOR阻滯的療法在SS中起到一定作用［47］。

7 病毒相關(guān)的信號(hào)通路

病毒感染是pSS的重要誘因之一，感染識(shí)別與IFN信號(hào)通路有關(guān)，后者通常在pSS患者中上調(diào)，進(jìn)而調(diào)控MAPK和PI3K信號(hào)通路［48］。病毒相關(guān)的主要信號(hào)通路包括病毒蛋白與細(xì)胞因子和細(xì)胞因子受體的相互作用（hsa04061）、病毒致癌（hsa05203）、EB病毒（epstein-barr virus，EBV）感染（hsa05169）、人巨細(xì)胞病毒感染（hsa05163）、甲型流感（hsa05164）、丙型肝炎（hsa05160），目前已經(jīng)證明了EBV在SS中發(fā)揮作用［49-50］。病毒感染或IFN-α刺激后，唾液腺上皮細(xì)胞被異常激活并分泌趨化因子CCL9、CXCL10、CXCL13等，從而促進(jìn)淋巴細(xì)胞聚集［51］。pSS患者PBMC中IFI27、IFI44、IFI44L、IFIT1、IFIT3、IRF7表達(dá)水平上調(diào)，與甲型流感、丙型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、EBV和單純皰疹病毒等密切相關(guān)［52-56］。

人嗜T-淋巴病毒1型（human T-lymphotropic virus 1，HTLV-1）可通過上調(diào)SGEC分泌的炎癥細(xì)胞因子和趨化因子水平感染SGEC［57］。在50%的被評(píng)估的pSS患者中，D型肝炎病毒（hepatitis delta virus，HDV）含量增加，HDV抗原的表達(dá)導(dǎo)致唾液流量減少、局灶性淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)增加及自身抗體形成［58］。丙型肝炎病毒（hepatitis Cvirus，HCV）感染占混合型冷球蛋白血癥（mixed cryoglobulinaemi，MC）的大部分，系統(tǒng)性紅斑狼瘡（28.9%）和SS（10.7%）是MC的主要原因［59］，SS患者（尤其是肝炎和冷球蛋白血癥患者）應(yīng)篩查HCV感染，因?yàn)槭欠翊嬖贖CV時(shí)的治療方法不同。

8 展望

SS涉及免疫、炎癥、氧化應(yīng)激、生物功能和神經(jīng)生理異常。近十年來(lái)，研究者通過基因芯片、高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)數(shù)千名SS患者及對(duì)照者進(jìn)行全基因組研究，并獲得了大量數(shù)據(jù)［60］。將這些信息整合起來(lái)能更好地認(rèn)識(shí)SS關(guān)鍵信號(hào)通路及異常的免疫調(diào)控機(jī)制。本研究通過以上SS相關(guān)通路的分析，發(fā)現(xiàn)TLR、IFN、JAL-STAT、TNF、NF-κB、PI3K-AKT等通路相互作用、相互影響。希望未來(lái)對(duì)通路部分靶點(diǎn)深入研究，開發(fā)出新的藥物和個(gè)性化醫(yī)療手段，達(dá)到精準(zhǔn)治療的目的。