Stat3 基因和SirT1 基因参与类风湿关节炎发病机制的研究进展

邓展涛，赵云龙综述，陈 烁，赵建宁审校

0 引 言

类风湿关节炎(rheumatoid arthristis，RA)，以滑膜增生和外周关节对称性、侵蚀性关节炎为主要特征，是慢性炎症性疾病，属于系统性自身免疫性疾病［1］。关节的红肿热痛以及功能障碍是RA 主要的早期表现，关节软骨以及周边骨质的破坏是最终导致关节的畸形甚至患者残疾的主要原因［2］。RA 不仅患病率高，而且致残率亦高，是造成人群劳动力丧失的主要疾病之一［3］。RA 病程中滑膜血管翳的侵袭直接导致软骨结构的破坏，血管翳由新生微血管、增生肥大的滑膜细胞、炎细胞及机化的纤维素构成，分泌多种蛋白酶降解周围的骨质与软骨［4］。有研究表明，成纤维样滑膜细胞(fibroblast-like synoviocytes，FLS)参与软骨破坏的同时，分泌多种细胞因子，趋化因子以及血管生成因子，在类风湿关节炎的发病机制中起重要作用［4-6］。

1 Stat3 基因与RA

信号转录和转录激活因子(signal transducer and activator of transcription，Stats)是一类调节相关基因转录，并参与细胞增殖、分化、炎症和免疫反应的转录因子。细胞因子与细胞表面受体相结合，通过激活Janus 激酶(Janus kinase，JAK)家族，促进胞质中Stats 聚集并磷酸化从而被激活。Stats 也可通过酪氨酸磷酸化途径激活并引起其二聚化及转位入核，从而调节靶基因的转录［7］。目前已发现Stats 家族成员主要包括Stat1、Stat2、Stat3、Stat4、Stat5α、Stat5β和Stat6。其中，Stat3 在许多研究中提示在RA 的发病过程中起重要作用，并具有调控FLS 的增殖、活化、凋亡、释放炎症因子的作用。成骨细胞特异性Stat3 基因敲除小鼠表现为骨量下降，提示Stat3 在骨形成过程中发挥重要作用［8］。2002 年，Anja Krause 等［4］通过在RA 患者的FLS 中定点突变Stat3 分析FLS 的生长以及存活的情况，发现Stat3突变的FLS 在体外培养中超过90%发生了凋亡，并将表皮生长因子从一种FLS 的生长因子转化为杀伤因子，提示Stat3 基因对于RA 患者FLS 的存活及生长至关重要。王亚媛等［9］通过RNA 干扰沉默FLS中Stat3 基因，发现能有效抑制FLS 的增殖。由于许多炎症因子，包括白细胞介素-1β(interleukine-1β，IL-1β)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)、IL-6 等在RA 患者中高表达。Tomoaki 等［10］研究了炎症因子与Stat3 之间的关系，发现IL-6 家族炎症因子能激活Stat3，活化的Stat3 继而可以进一步促进IL-6 家族炎症因子的释放，同时诱导核因子κB受体活化因子配基(receptor activator of nuclear factor kappa B ligand，RANKL)的表达，最终导致关节的破坏。这些研究都提示炎症因子是RA 炎症反应的诱因，但Stat3 信号通路对于RA 炎症反应的扩散、维持以及关节破坏具有重要作用。

2 SirT1 基因与类风湿关节炎

沉默信息调节因子1(silent information regulator 1，SirT1)是哺乳动物沉默信息调节因子2(SirT2)同源蛋白(Sir1 ～7)中与酵母菌SirT2 同源性最高的，也是第一个被发现的Sirtuin 蛋白家族成员［11］。研究表明，SirT2 相关酶类是基因高度保守的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的第Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶，通过对p53、FOXO、NF-κB 等转录因子去乙酰化修饰，调控细胞增殖、分化、新陈代谢等，对染色质结构、细胞代谢及肿瘤发病等过程发挥重要的调节作用［12-13］。而在近年的研究中发现SirT1 具有与SirT2 类似的功能，并在骨关节病的发病、防治中发挥重要作用［14］。SirT1 杂合缺失的雌性小鼠(SirT1+/-)表现出明显的骨密度下降，提示SirT1 具有调控骨密度的作用［15］。破骨细胞特异性SirT1 基因敲除小鼠(SirT1Oc-/-)通过激活NF-κB 促进破骨细胞分化成熟，表现为骨量下降。而成骨细胞特异性SirT1 基因敲除小鼠(SirT1Ob-/-)则表现为成骨细胞分化减少，骨量下降，但通过抑制NF-κB 则能逆转这些表现，提示SirT1 基因能通过抑制NF-κB维持正常骨骼的形成［16］。2011 年，Niederer 等［17］探讨了SirT1 基因在RA 发病机制中的作用，发现SirT1 在RA 患者滑膜组织中和FLS 中均高表达，通过沉默FLS 中的SirT1 基因，能减轻FLS 诱发的炎症反应以及增加FLS 的凋亡;另一方面，通过对FLS中SirT1 的过表达则能促进炎症因子的释放以及抑制FLS 的凋亡。

3 SirT1 与Stat3 基因间的关系

SirT1 与Stat3 基因作为调节因子在全身各组织中都发挥着重要的作用，在2009 年，Nie 等［18］发现SirT1 基因通过介导Stat3 关键的赖氨酸位点乙酰化，可以调节Stat3 在肝细胞中的功能与磷酸化，导致Stat3 抑制糖异生的作用能被SirT1 所下调。这一研究提示SirT1-Stat3 信号调节机制可能存在于涉及SirT1 或Stat3 的细胞机制中。SirT1 与Stat3 基因在成骨细胞、破骨细胞、RA 的FLS 中都起着重要作用。而目前尚未有明确报道SirT1 与Stat3 基因在RA 发病过程中的关系，只能预测这2 种基因在RA的发病过程中可能存在相互调节的关系。

4 针对SirT1 和Stat3 基因的RA 靶向治疗

RA 的治疗是一个活跃的、竞争激烈的领域，该领域重要的里程碑包括1980 年以来甲氨蝶呤的广泛应用，以及2000 年首个靶向针对TNF 的生物治疗引入［19］。尽管由于有效性和安全性欠佳，以往对于抑制细胞内信号传导的口服小分子制剂的研发尝试失败，但此类药物仍在研制中。托法替尼柠檬酸盐(Tofacitinib)是一种口服的JAK 抑制剂，由于Stat3 基因需要通过JAK 进行激活，通过抑制JAK，相当于从上游抑制了Stat3 信号通路，可以解释其在动物RA 模型中表现的抗炎和骨保护作用［20］。将Tofacitinib 作用于人类单核细胞和滑膜细胞，会降低细胞对TNF 的反应，同时IL-6 和趋化因子的产生会很少［21-22］。血液和滑膜中的人类T 细胞分别会出现Stat1 和Stat3 的表达减少，以及IFN-γ 和IL-17 的产生减少［23］。Burmester 等［24］报道了一项为期6 个月的Ⅲ期临床试验，研究中纳入了399 例RA 患者，结果显示在对TNF 抑制剂反应不佳且仍在使用甲氨蝶呤的RA 患者，服用Tofacitinib 5 mg 或10 mg 每天2 次比服用安慰剂的效果好。基于这些试验结果，美国食品和药物管理局(FDA)已经批准将Tofacitinib 5 mg 每日2 次的疗法用于对甲氨蝶呤反应不佳或无法耐受的成年中重度活动性RA 患者中［25］。JAK 抑制剂有望在未来成为治疗RA 的有效药物［26］。另一方面，尽管针对SirT1 基因治疗RA的药物目前尚未研制，但如前所述，如果能发现SirT1 与Stat3 之间的关系，就能通过调控SirT1 间接调控Stat3 基因，达到更好的治疗效果。

5 展 望

RA 作为一种在我国发病率较高的慢性免疫性的骨关节病，致残率高，严重影响患者生活质量。尽管RA 发病受免疫、遗传、环境3 方面的影响，但我们期待能通过一些关键的基因调控(如SirT1、Stat3)，最终达到延缓发病进程，改善生活质量的目的，从而减轻患者及社会的负担。

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