关节病型银屑病生物标志物研究进展

王怡怡 李高洁 兰小梦 陈泽镕 李 薇

1四川大学华西医院皮肤性病科，成都，610041；2四川大学华西公共卫生学院，成都，610041

银屑病性关节炎(psoriatic arthritis，PsA)是一种慢性的、炎症性的关节病变，患病率在不同人群中呈现异质性，在欧洲、北美和南非的银屑病患者中，PsA的患病率为6.25%～48%，而在中国银屑病患者中的患病率约5.8%[1]。PsA的肌肉关节病变表现呈异质性，常见的特征性表现有关节滑膜炎、肌腱起止点炎、指(趾)炎、骶髂关节炎等，并且常可合并一些疾病，如肥胖、代谢综合征、糖尿病和心血管疾病等。由于涉及皮肤和关节不同器官受累，临床上对于PsA的诊断常常存在漏诊、误诊情况，而由此所致的延迟诊断现象对于患病人群失去早期有效的干预，往往会使患者错过最佳治疗期从而发生关节变形、残毁等不可逆的改变。近年来在PsA的遗传及免疫生物标志物的研究上成果众多，不仅为我们提供了临床上可作为诊断疾病、判断严重程度、疾病分型、预测治疗反应的潜在生物标志物，更为致力于研究PsA的基础科研工作者们提供众多思路以进一步探索PsA的复杂临床表现背后的发病机制，从而促进有效的新药研发。本文就可溶性生物标志物、细胞生物标志物、遗传生物标志物三个方面进行综述。

1 可溶性生物标志物

对可溶性生物标志物的研究可追溯至1996年，当时Punzi等[2]设计了一个长达3年的前瞻性队列研究，发现滑液及外周血中IL-1更高的单关节炎型患者更易发展为多关节炎，表明IL-1可能是预测疾病进展并且可以帮助疾病诊断及分型的一个生物标志物。2007年一个挪威的研究团队[3]又提出IL-12p40、INF-α、IL-15以及 CCL3在多关节炎患者血清中水平高于少关节炎患者。这些发现为PsA的分类诊断提供了更多证据。不仅是疾病分型，目前更多的研究关注于可诊断PsA、评估疾病严重程度的生物标志物。Generali等[4]将2016年以前研究PsA生物标志物的408篇文章做了系统评价得出血清IL-2、IL-6、IL-10、骨保护素(osteoprotegerin，OPG)、高敏C-反应蛋白(high sensitivity C-reactive protein，hs-CRP)、软骨寡聚物基质蛋白(cartilage oligomeric matrix protein，COMP)、基质金属蛋白酶3(matrix metalloproteinase 3，MMP-3)等水平可区分PsA患者与健康人。细胞因子CXC配体9(CXCL9)又称为MIG，可作为机体Th1型免疫反应的标志，在常见的自身免疫性疾病患者的血清中均可见到MIG水平升高，Elia等[5]发现在PsA患者的关节滑液和血清中MIG水平升高。此外，与骨代谢相关的生物标志物[6]Pro-C2、C-COL10、Dickkopf-1(Dkk-1)、COMP、骨碱性磷酸酶和巨噬细胞集落刺激因子(macrophage-colony stimulating factor，M-CSF)，与PsA的共病代谢综合征相关的[7]脂肪因子—丝氨酸蛋白酶抑制因子(visceral adipose tissue-derived serine protease inhibitor，vaspin)和糖蛋白-中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)，以及与炎症、增生、组织重塑相关的YKL-40等[8]都被提出可能作为诊断PsA、评估疾病活动度以及影像学改变的生物标志物(表1)。上述可溶性生物标志物的发现为我们提供除IL-17、IL-12、IL-23以及TNFα等被研究较多的细胞因子之外的研究靶点，为我们探索PsA的发病机制以及新药研发的靶点扩宽了思路。

表1 PsA的可溶性生物标志物

虽然临床医生可以通过病史、体格检查以及辅助检查来区分PsA与类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)、强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)、骨关节炎(osteoarthritis，OA)、痛风等其他关节受累疾病，但也常常存在难以分辨PsA与其他关节病变的情况，例如类风湿因子阴性的RA很容易与关节病变呈对称性分布的PsA相混淆，当PsA的关节病变仅累及单个关节尤其是脚趾时也易被误诊为痛风，而当PsA患者血清中尿酸含量升高时被误诊为痛风的可能性更大，所以也有一些针对PsA与RA、OA和痛风的生物标志物差异的研究，可提供给临床医生作为辅助鉴别诊断指标。Chandran等[9]鉴定了一组由COMP，抵抗素(resistin)，单核细胞趋化蛋白(monocyte chemoattractant protein，MCP-1)，神经生长因子(nerve growth factor，NGF)组成的生物标记物组可以区分PsA和OA，并认为一部分对TNF-α抑制剂治疗效果不佳的PsA患者可能是由于被误诊，其本身可能是OA。此外，Muntyanu等[10]发现细胞因子CXC配体10(CXCL10)可作为区分PsA与RA、OA和痛风患者的生物标志物。

尽管2005年有研究[11]证明常见的传统自身抗体，如ANAs，抗dsDNA抗体，抗SSA/Ro，抗SSB/La，抗Scl-70、抗Jo-1、IgG和IgM抗心磷脂抗体(aCL)基本在银屑病患者的血清中均为阴性，但一直以来，PsA是否为一种自身免疫性疾病的观点始终存在争议。Frasca等[12]的研究为我们提供了这一可能性，他们发现早期PsA患者(病程3～10个月)的滑膜和血浆中抗LL37抗体上升并在这些患者的滑膜组织中发现异位淋巴组织样结构，故推测中性粒细胞可能是抗LL37自身抗体的靶细胞，其可在补体C5a、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)的刺激下释放颗粒并引发干扰素-I释放以及一系列后续致病过程。同时，Yuan等[11]也发现抗LL-37和ADAMTS-L5抗体或为PsA发病的自身抗体。这提示我们抗LL-37抗体或可作为一个诊断早期PsA的有效指标及研究PsA发病机制的一个突破口。

目前较少研究关注可预测PsA患者对药物治疗反应的生物标志物，而且这些研究都只关注患者对肿瘤坏死因子抑制剂(tumor necrosis factor inhibitors，TNFi)的治疗反应，Chandran等发现血清MMP-3可能随着TNFi的治疗反应而变化，那些对TNFi治疗起反应的患者血清中MMP-3的水平也会相应降低。但这个试验的样本量只有40，随访时间为6个月，且其中26例患者接受了TNFi与抗风湿药物联合疗法，故其结论仍没有被充分支撑。尽管一些其他研究也表明了MMP-3、C反应蛋白、补体C3、脂联素、凝血因子VII以及低分子量透明质酸可能作为预测TNFi治疗反应的生物标志物[13]，但这些结论也仅局限于TNFi这一大类生物制剂，而目前很少见到关于预测PsA患者对其他生物制剂(例如IL-17i、IL-12/23i)以及抗风湿药物治疗反应的生物标志物的研究。在未来基于对个性化、精准治疗的追求，以及研究多种组学相关技术的发展，相信这方面的研究会逐渐增多。

2 细胞生物标志物

破骨细胞(osteoclasts，OC)在PsA患者的骨溶解中起到非常重要的作用，一般情况下我们认为OC起源于破骨细胞前体细胞(osteoclast precursors，OCP)。由于OCP细胞表面表达核因子-κB受体活化因子(receptor activator of NF-κB，RANK)以及集落刺激因子1受体(colony stimulating factor 1 receptor，CSF-1R/cfms)，故其可在RANKL以及巨噬细胞集落激活因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)的作用下分化为OC。故有研究以OCP为切入点并证实其可作为诊断PsA、评估疾病严重程度甚至治疗效果的一个细胞生物标记物。但由于检测OCP十分耗时且成本较高，故无法在临床有效开展。为了找寻替代OCP的生物标志物，Pack等[14]发现在PsA患者血液中，CD14+CD16+单核细胞上升，且在小鼠模型及人体验证得出CD16的表达与OC呈正相关的结论，提示我们对CD16+细胞的检测或可成为OCP的替代。

众所周知，IL-23/IL-17通路对银屑病起到核心致病作用，且IL-17可与TNF-α协同作用于滑膜成纤维细胞、OCP及OC以促进关节炎症反应和骨重塑[15]。故产生IL-17的主要细胞是临床上值得关注的生物标志物，目前已证明Th17、γδT、αβT以及Tc17细胞等是IL-17的主要来源。其中，Th17及γδT细胞已被发现在PsA患者的外周血和滑液中增多，而αβT细胞及Tc17细胞仅被发现在银屑病小鼠模型的皮损处浸润[15]。但是，Menon等[16]发现CD8+T细胞在PsA患者滑液中增多，而作为CD8+T细胞亚型的Tc17是否在PsA患者的外周血、滑膜及滑液中增多值得我们探索。此外，Alivernini等[17]发现抗风湿药物的治疗效果对滑膜组织有更少CD3+T细胞浸润的PsA患者来说更好，也向我们提示了T细胞在预测PsA患者治疗反应方面的意义。

3 遗传生物标志物

1973年Moll和Wright发现至少一个一级亲属患PsA的人群患该病的可能性较正常人高出49倍。目前认为一级亲属患有PsA的人群患该病风险高于正常人40倍，二级亲属患有PsA的人群患该病风险高于正常人12倍[18]。

随着基因检测方法以及全基因组关联(genome-wide association studies，GWAS)技术的进步，越来越多与PsA相关联的单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphisms，SNPs)被发现。目前认为关联最强的是位于染色体6p21.3上的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)基因，也称人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)基因，尤其是HLA I类基因(HLA-A，B，C)的关联最强[19,20]。已经被认可与强直性脊柱炎发病强相关的基因HLA-B*27在Furst等[18]的研究中被验证也与PsA的发病相关。不仅HLA-B*27，HLA-B*38 和HLA-B*8、HLA-B*39也被报道可能与PsC患者的肌肉骨骼症状相关联[18-20]。Chen等[21]就111例中国汉族PsA患者的HLA等位基因与207名健康人比较发现HLA-A*01、HLA-B*27、HLA-B*57、HLA-C*06可能是中国汉族人群患PsA的易感基因。但是，HLA-C*06更多地被报道与银屑病相关而非PsA[18]，并且这一结论也在其他人种中得到验证[22]。

不仅与PsA的易感性相关，不同的HLA基因多态性可能提示了PsA的不同表现亚型，例如，Polachek等发现PsA患者HLA-B*27的多态性可能伴随着更严重的附着点炎，而对那些病程较长的患者来说这种影响会更明显。FitzGerald等发现HLA-B*08:01:01-C*07:01:01单倍型多态性与滑膜炎相关。总之，HLA-B*27多态性倾向于发生附着点炎，而HLA-B*08:01多态性倾向于发生滑膜炎[18]。

除上述研究较多的HLA基因，一些非HLA基因也被证实可能为PsA的发病易感基因。包括与IL-23/IL-17通路相关[18]的IL-6、IL-17A、IL-12B、IL-23A、IL-23R、TYK2基因，与NF-kB通路相关的基因NFKBIA[23]、TNF-α[18]，与先天性免疫反应相关的KIR[24]、TLR-4[25]、TLR-2、TLR-9[26]基因，与T细胞分化相关的RUNX3[27]基因，与骨溶解及骨形成相关的KIF3A、IL-4[28]、IL-1B[18]基因，与Wnt信号通路相关的RUNX1、FUT8和CTNNAL1[29]基因，与抗原呈递相关的非HLA基因如ERAP1、ERAP2[30]以及与皮肤屏障相关的LEC[31]基因等相继被发现与PsA相关联。上述研究基本基于对最小等位基因频率(minor allele frequency，MAF)大于0.05的常见SNPs进行分析，而Budu-Aggrey等[32]就MAF小于0.05的罕见SNPs进行研究发现Ile923Val等位基因与PsA相关联，且该等位基因为编码区，其SNP可使得编码产生的肽链中一个异亮氨酸被替换为缬氨酸，对于PsA患者有保护性效应。这一发现也向我们提示，以MAF小于0.05的罕见SNPs作为研究对象也可能得出有意义的结论。

除SNPs之外，拷贝数变异(copy number variants，CNVs)即包括基因片段删减、扩增、重排等也可能是发生在PsA基因变异的类型之一，Juli等[33]发现ADAMTS9和MAGI1两个基因之间的片段缺失在PsA人群中发生频率远高于健康人群。提示我们或许有更多的CNVs值得探索。表观遗传机制可能也在PsA的发病中起作用，Alivernini等[17]报道人群中一些基因位点的高甲基化(MICA, IRIF1, PSORS1C3,和TNFSF4)或低甲基化(HAT1, SETD2)可能与PsA的易感性相关。不过关于PsA的表观遗传机制研究最多的还是非编码RNA调控，包括微小RNA中的 miR-146a[34]和长链非编码RNA中的 lnc-RP11-701H24.7和lnc-RNU12[35]等。

4 总结与展望

上述生物标志物都有可能被用作诊断PsA、疾病分型、评估疾病严重程度以及预测药物反应，但遗憾的是目前临床上仍没有使用一种或一组特定的生物标志物来实现上述临床功能。但由于生物标志物有着可测量性、客观性等优势，被用来辅助临床工作很有价值，所以银屑病和银屑病关节炎研究和评估小组(GRAPPA)也将特异性的PsA生物标志物的研究作为一个重要目标。相信未来会有更多大样本、论证充足的研究成果展现并最终转为临床应用。

同时，这三种生物标志物的研究成果提示我们IL-23/IL-17通路、NF-kB通路、自身抗体、与骨重塑相关的分子免疫机制、SNPs、CNVs以及表观遗传等都是未来关于PsA发病机制的研究方向，而上述已发现的成果也是推动PsA发病机制进一步完善的基础。