自噬在类风湿关节炎发病中的作用

黄焱平 姚磊 李芬 刘梅梅

（安徽医学高等专科学校人体解剖学与组织胚胎学教研室，安徽 合肥 230601）

一、前言

类风湿性关节炎是一种全身性自身免疫性疾病，特征为慢性破坏性关节病变，临床上以关节肿胀、疼痛、僵硬、畸形等症状为主要表现。病变迁延，导致患者致残率较高，长期会引起患者的关节畸形，甚至功能丧失，是临床上较为常见的难治病。自噬（autophagy）是细胞内溶酶体介导的降解过程，自噬降解的底物为细胞内异常的蛋白质或受损的细胞器，其经过为吞噬自身异常胞质蛋白或受损细胞器，使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，最终将其所包裹的内容物进行降解，从而达到实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器更新的目的。线粒体是细胞进行氧化磷酸化的主要场所，生成的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）是细胞生命活动的主要能量来源，线粒体受损后，会释放活性氧（reactive oxygen species，ROS）或细胞凋亡因子，造成细胞损伤或凋亡。因此只有及时清除受损的线粒体，才能维持细胞的正常运转，细胞清除受损的线粒体就叫做线粒体自噬[1]。研究显示，自噬功能缺陷与机体多种疾病，如自身免性疫病、恶性肿瘤和神经退行性疾病等疾病相关。本文主要综述自噬在RA 发病机制中的研究进展。

二、自噬与线粒体自噬

（一）自噬

自噬主要为从胞质蛋白质到细胞器的各种细胞质成分的靶向溶酶体降解，当细胞器衰老或胞质蛋白质受损无法修复时，会被递送至自噬囊泡内，并与溶酶体结合形成自噬溶酶体，继而降解其所包裹的内容物，而蛋白质降解产物氨基酸可被重新利用，因而自噬是细胞稳态的重要调节剂。自噬是一种细胞自我保护的机制，可以防止细胞免受营养缺乏、氧化应激、细胞内细胞器损伤和损伤胞质蛋白堆积等的干扰 。自噬一般可以分为三种：（1）巨自噬（macroautophagy），为溶酶体降解细胞内功能异常的细胞器和胞质内蛋白等；（2）微自噬（microautophagy），为溶酶体直接、主动吞噬胞浆成分；（3）分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediatedautophagy），具有一定的选择性，需要Hsc70 等分子伴侣介导，胞质蛋白底物由分子伴侣介导转位进入溶酶体[2]。

（二）线粒体自噬

线粒体自噬（mitophagy）属于选择性自噬，是细胞自噬装置对线粒体的靶向吞噬和破坏，在低氧、饥饿、氧化胁迫和去极化等因素的干扰下，细胞内线粒体去极化，线粒体损伤而无法修复，受损的线粒体可通过自噬被有选择性地进行清除。有研究表明[3]，mitophagy 包括两个步骤，即“两步模型”。（1）线粒体自噬的第一步，受损线粒体和自噬相关基因（autophagy-related gene，ATG）聚集于自噬小体形成的上游蛋白处，受损的线粒体外膜蛋白激活 Parkin 介导的泛素化反应，泛素化的线粒体进而结合 ATG 上游蛋白，并联系自噬小体形成的发生位点，此过程不依赖于微管相关蛋白1（microtubule-associated protein 1）的轻链3-II 型（light chain 3-II，LC3-II），也不需要隔离膜的参与。（2）自噬小体形成，受损线粒体被吞噬、包裹，形成自噬小体，并与溶酶体结合形成自噬溶酶体，错误折叠的蛋白质及受损线粒体最终被降解。第二过程中自噬小体的形成需要LC3-II，参与和连接线粒体LC3的接头蛋白主要有NBR1 蛋白、p62 蛋白和optineurin 等。此外，在这一过程中，SMURF1 蛋白、FUNDC1 蛋白和Nix/BNIP3 蛋白等也发挥了非常重要的作用[4]。

（三）线粒体自噬机制

受损而不可修复的线粒体在进行选择性清除的过程中，受体介导的线粒体自噬与受体蛋白的磷酸化或去磷酸化紧密相关[5]。线粒体内膜上的PINK1 蛋白向线粒体外转移并不断聚集，从而激活胞质中的E3 泛素蛋白连接酶Parkin[6]。激活的Parkin蛋白引起VDAC1 泛素化，并且可以被信号接头蛋白P62/SQSTM1 识别，继而连接溶酶体吞噬膜表面的Atg8 家族同源蛋白，启动线粒体自噬[7]。此外，定位于线粒体外膜上的FUNDC1 为三次跨膜蛋白，在FUNDC1 持续表达下也可进行线粒体自噬。FUNDC1跨膜蛋白具有保守的LIR 结构域，可以和LC3 相互作用，从而引起在低氧情况下的线粒体自噬[8]。

三、自噬与类风湿关节炎

RA的基本病理改变是滑膜炎，增生的滑膜可侵袭关节软骨和软骨下骨。滑膜增生，由滑膜细胞增生形成的成纤维细胞样滑膜细胞（FLS）进入软骨和骨表面，从而侵蚀关节软骨和软骨下骨质。

在RA 患者中，由于细胞的凋亡减少而使FLS 增生。RA-FLS 呈现出肌纤维细胞分化的现象，例如平滑肌肌动蛋白的表达增加和胶原的沉积增加，对滑膜纤维化有促进作用。在RA-FLS 中，多种机制赋予对细胞凋亡的抵抗性，包括促凋亡因子下调、抗凋亡因子水平增加和自噬增加等。体外研究显示，RA-FLS 中的细胞凋亡率与LC3和beclin1 的表达呈负相关。此外，RA-FLS 中增加的自噬会促进RA 的滑膜炎发生。RA 患者体内常检测到瓜氨酸化形式的蛋白质如聚集蛋白聚糖和II 型胶原蛋白。有研究表明[9]，自噬的增加可引起RA-FLS 中瓜氨酸化蛋白的产生，且RA-FLS 中LC3II 的水平与抗环瓜氨酸蛋白抗体的水平基本呈正相关。以上观察结果显示自噬作为持续的自身抗原产生、表现和识别的结果在RA 的发病和病情进展中具有非常重要的作用。在RA 中，骨稳态变为分解代谢表型，破骨细胞增加了骨的吸收，成骨细胞减少了骨的形成，导致了软骨下骨与肥大滑膜界面的侵蚀。目前，罕见关于RA 关节软骨细胞自噬的报道。但RA 和骨关节炎（OA）软骨退变的病理生理学特点较相似，RA 软骨细胞的自噬可能和OA 类似地失调，从而导致细胞死亡[10]。总之，多种细胞类型的功能失调性自噬，如滑膜成纤维细胞自噬，通过瓜氨酸化自身抗原的自体调节性表达以及成骨细胞和破骨细胞自噬的失调而激活T 细胞，是导致RA 的细胞功能和活性改变的关键。因此，以细胞特异性或组织特异性方式调节自噬是平衡RA 中多种细胞类型命运的关键[11]。

四、类风湿关节炎生物标记物

RA 的早期临床诊断主要依赖RA 相关生物标记物，同时结合多种检测结果进行科学筛选。类风湿因子（rheumatoid factor，RF）、多种自身抗体和抗瓜氨酸蛋白抗体（anti citrullinated protein antibodies，ACPA）等都是具有临床诊断意义的RA 标记物。其中，ACPA 检测是重要的诊断方法之一。在常规检测中，与RA相关的，除C 反应蛋白（CRP）和红细胞沉降率（ESR）外，常用的检测有抗环瓜氨酸肽（cyclic citrullinated peptid，CCP）抗体、抗核周因子（antiperipheral factor，APF）抗体和抗角蛋白抗体（anti-keratin antibodies，AKA）等，其中最常见的检测抗体为抗CCP 抗体和AKA 抗体[12]。为了让RA 的诊断更具准确性，需根据不同的标记物做出判断，例如在炎症中ESR 为非特异性，因而需将ESR 和CRP 相结合来加强RA 诊断的准确率。除了生物标记物以外，还有众多细胞因子在RA 发病中扮演着重要的角色。如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte -macrophage colony stimulating factor.）、白介素（interleukin，IL）-1、IL-6、IL-8 等细胞因子，这些细胞因子在RA 患者体内存在过度表达，浸润到滑膜组织、软骨组织和骨组织，参与滑膜炎症的恶化[13]。

五、治疗

RA 主张早期诊断、早期治疗、联合用药，治疗方案包括金字塔方案、锯齿方案、下楼梯-桥方案等。根据药物性能，治疗RA 的常用药物分为四大类，非甾体抗炎药（NSAID）、改变病情的抗风湿药（DMARD）、糖皮质激素和植物药等。通常在病程前三个月，早期使用抗风湿药（DMARD），如甲氨蝶呤（MTX）、柳氮磺胺吡啶等与非甾体抗炎药（NSAID）等联合用药，以尽早控制病情[14]。此外，关节置换术和滑膜切除手术，可有效的减少软骨的损伤，提高晚期RA 患者的生活质量。

六、展望

自噬，特别是线粒体自噬在细胞内环境稳态的调控中作用非常重要，同时，对维持机体免疫系统稳定性也至关重要。目前，线粒体自噬的机制和途径，以及线粒体自噬与机体疾病间的关系尚在研究中，线粒体自噬与RA 等自身免疫性疾病间的关系研究还不够深入。线粒体自噬的发生机制、自噬在RA-FLS 类肿瘤样异常增殖中的作用、自噬与凋亡的交叉调控机制等众多问题还需进一步研究，从而为自身免疫性疾病的临床治疗提供一个新的方向。