瘦素在系统性红斑狼疮发病过程中的研究进展①

张 索 马孔阳 刘冬舟深圳市人民医院暨南大学第二临床医学院南方科技大学第一附属医院风湿免疫科深圳518020

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是自身免疫反应介导的、以免疫性炎症为突出表现的多系统损害的慢性自身免疫性疾病,其血清具有以抗核抗体为代表的多种自身抗体。我国SLE患病率为(30.13～70.41)/10万,多见于女性,尤其是20～40岁的育龄期女性,是最常见的免疫性疾病之一,极大地危害公众健康。目前SLE的发病机制尚不明确,研究其发病机制及其可能的治疗靶点是当今免疫性疾病领域的一大重任。瘦素是一种脂肪细胞衍生的激素/细胞因子,目前研究发现其不仅具有影响基础代谢的功能,还在生殖系统、造血系统、神经内分泌系统及免疫系统中发挥重要作用,能够调节多种免疫细胞的功能,在许多自身免疫性疾病中扮演重要角色。目前研究发现瘦素似乎在SLE免疫发病机制中起关键作用,可能通过不同靶点如诱导Th17分化、抑制调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)功能、促进自身反应性T细胞增殖等途径等促进SLE的发生发展,本文就瘦素在SLE发病过程中的研究进展进行综述。

1 瘦素介绍

Leptin来源于希腊语的词根“leptos”,意思是“瘦”,Douglas Coleman在20世纪60～70年代研究肥胖突变鼠时发现了瘦素的作用。1994年,FRIEDMAN实验室通过定位和克隆发现了人和鼠的瘦素是由ob(obese)基因编码的,进而首次合成并命名为leptin。瘦素主要由脂肪细胞合成分泌,并可在胎盘、骨骼肌、胃中少量分泌,作为一种肽类激素,瘦素主要作用于下丘脑弓状核,通过神经-内分泌轴调节摄食、血管生成、胰岛素分泌、能量代谢、生殖系统和神经生理等功能[1]。瘦素受体(leptin receptor,LEPR)具有多种异构体,包括ob-Ra、b、c、d、e、f型,分布于几乎所有器官和组织,其中ob-Rb长型受体在下丘脑的核团上高度表达,是主要的功能受体(其余属短型受体)。瘦素能够穿过血脑屏障,通过作用于ob-Rb受体调节能量平衡和食欲,上调下丘脑-垂体-甲状腺轴,抑制下丘脑-垂体-肾上腺轴；此外瘦素还可作用于外周器官和组织,如促进胰岛素抵抗、促进动脉粥样硬化斑块形成、促进游离脂肪酸和葡萄糖的摄取、平滑肌、肝脏和胰腺中脂肪酸β的氧化以及能调节糖异生和阻断脂肪生成[2-3]。瘦素作为一种能量稳态调节因子在大脑中发挥作用,通过诱导厌食因子和抑制促食欲因子引发食物摄入减少和能量消耗增加。低瘦素水平可增加食物摄入并抑制能量消耗,瘦素水平升高则可抑制食欲并增加能量消耗。瘦素自身的合成主要受食物摄入和与饮食有关的激素调节,但也受能量状态、性激素(瘦素合成可被睾酮抑制,雌激素和孕激素则促进其合成)和各种炎症介质水平影响[4]。瘦素浓度在肥胖症患者中增加,但是高内源性(和外源性)瘦素并不能使肥胖患者体重正常化,表明肥胖患者中存在瘦素抵抗的可能性,目前国际上已经提出了许多限制肥胖中瘦素-LEPR信号传导的潜在机制(例如,肥胖诱导的LEPR信号通路抑制剂、炎症信号通路和细胞因子的激活、下丘脑的LEPR应激或下丘脑神经胶质增生)损害肥胖中的LEPR信号传导,从而导致瘦素抵抗[5]。随着对瘦素功能的深入认识,近年研究发现,瘦素还能够广泛调节各种免疫细胞,在维持机体的固有免疫和适应性免疫功能中起重要作用。研究表明,肥胖患者血液循环中的瘦素水平显著升高,使这些患者更易患2型糖尿病、退行性疾病、心血管疾病及自身免疫性疾病；相反,瘦素水平降低(如营养不良个体中的瘦素水平)与感染风险的增加和细胞介导的免疫力的降低有关[6]。瘦素在维持机体的免疫功能和动态平衡中扮演重要角色,在多种自身免疫性疾病的发病过程中起重要作用[7]。SLE是一种经典的自身免疫性疾病,目前主要的致病机理尚不明确,瘦素可能起关键作用,本文就瘦素对免疫系统的调节功能展开论述,进而阐述瘦素在SLE发病过程中的研究进展。

2 瘦素与免疫系统

瘦素对免疫系统的调节通过作用于免疫细胞的发育、增殖、抗凋亡、成熟和激活水平,从而影响固有免疫和适应性免疫[8]。见图1,详见后述。

2.1 瘦素能够影响固有免疫 在NK细胞中,瘦素可诱导NK细胞的成熟、活化和细胞毒性表型的分化,其在NK细胞中的主要作用是增强NK细胞免疫活性和细胞增殖,同时可降低NK细胞的凋亡率[7]。同时,肥胖个体中的瘦素抵抗可导致NK细胞中瘦素反应缺乏,因此,肥胖个体的NK细胞计数和功能低于瘦个体[9]。在单核细胞/巨噬细胞中,瘦素刺激CD39、CD69、CD25、CD71和IL-1Rα表达,并产生促炎症细胞因子IL-6和TNF-α,另外,其可通过磷脂酶激活进行增殖和吞噬,并从这些细胞中产生类花生酸、一氧化氮、白三烯B4和环氧合酶2,总而言之,瘦素可促进巨噬细胞的活化,增强其趋化性及吞噬功能,并促进细胞因子产生[10-12]。在树突状细胞(dendritic cells,DCs)上,与瘦素对单核细胞的作用相似,瘦素也作为DCs的激活剂和生存因子,增加其IL-8、IL-12、IL-6和TNF-α分泌,减少MIP-1-α产生,可激活未分化DCs的PI3K-Akt通路,此外,瘦素提高了其迁移和趋化反应,并促使其向Th1介导的免疫反应发展[7]。在肥大细胞上,瘦素可能具有免疫调节功能,瘦素可通过肥大细胞间接调节巨噬细胞表型,瘦素的缺乏可促进肥大细胞的抗炎反应,从而导致巨噬细胞表型从M1转移到M2[13]。在中性粒细胞中,瘦素促进其趋化作用和活性氧释放,同时可通过PI3K和MAPK通路在体外延缓成熟中性粒细胞的凋亡；在嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞上,瘦素能够增强趋化性,促进黏附分子的细胞表面表达以及趋化因子和促炎细胞因子的产生[14]。

图1 瘦素对固有免疫和适应性免疫的影响Fig.1 Effect of leptin on innate and adaptive immunity

2.2 瘦素对适应性免疫的影响 研究发现,缺乏瘦素或其功能性受体的小鼠在细胞介导和体液免疫方面都有许多缺陷[15]。同样,先天性瘦素缺乏症患者在儿童期的感染相关死亡发生率也更高,患有先天性瘦素缺乏症的两名儿童和患有获得性低瘦素血症的女性患者的重组人瘦素给药标准化了幼稚CD4+CD45RA+T细胞的绝对数量,并且几乎恢复了其增殖反应和细胞因子释放功能[16-17]。总之,瘦素在T细胞的活化、增殖及细胞因子产生中具有促进作用；缺乏LEPR的肥胖小鼠显示胸腺萎缩和T细胞淋巴细胞减少；瘦素有利于T细胞通过JAK-STAT信号通路产生细胞因子；瘦素还可调节CD4+T细胞极化为Th1和Th2细胞；瘦素使T辅助细胞因子的产生趋向于促炎表型(Th1,分泌IFN-γ)而不是抗炎表型(Th2,分泌IL-4)；Th17细胞在促进和维持炎症和自身免疫方面具有最重要作用,研究发现瘦素是Th17淋巴细胞分化所必需的,此外,瘦素与胸腺细胞从双阳性(CD4+CD8+)细胞向CD4+单阳性细胞的分化有关[4]。Treg是抑制自身免疫疾病中异常免疫应答的关键,瘦素抑制CD4+CD25+Treg增殖,LEPR大量存在于Tregs的细胞表面；体外行瘦素阻断治疗可导致Treg增殖[18]；另外,研究发现瘦素缺乏小鼠(ob/ob小鼠)和LEPR缺陷小鼠(db/db小鼠)的Tregs数量明显增加。瘦素诱导的雷帕霉素机制靶点(mTOR,也称为雷帕霉素的哺乳动物靶点)的激活抑制Treg的增殖,研究发现敲除LEPR小鼠的mTOR活性较正常小鼠降低,伴随Treg的增殖增加；此外,瘦蛋白能够通过mTOR活化抑制人常规CD4+CD25-T细胞中的自噬过程,瘦素-mTOR轴已成为免疫和能量状态之间的潜在联系[19]。B淋巴细胞在细胞表面表达长形的LEPR,表明瘦素对B细胞功能有直接影响,在ob/ob小鼠中,与正常小鼠相比,B淋巴细胞数量减少,在瘦素处理后B细胞计数增加[20]。瘦素通过激活BCL-2和cyclin D1表达诱导进入细胞周期促进B淋巴细胞增殖并抑制细胞凋亡,通过JAK-STAT和p38MAPK-ERK1/2信号诱导促炎症细胞因子(如TNF和IL-6)及抗炎和免疫调节性细胞因子IL-10的分泌。总而言之,瘦素可以通过促进增殖和降低凋亡率来增加B细胞数量；瘦素还激活B细胞分泌促炎、抗炎和调节性细胞因子；另外,禁食小鼠骨髓中的B细胞发育发生改变——祖B细胞、前B细胞和未成熟B细胞减少,成熟B细胞增多,这些进食小鼠都具有低血清瘦素水平的特征,瘦素似乎是B细胞发育所必需的[4]。

3 瘦素与SLE

3.1 瘦素与SLE相关性的研究 在结缔组织病、炎症关节炎、血管炎等全身性自身免疫性疾病中,ob/ob或db/db小鼠对自身免疫性疾病的易感性均较低,瘦素似乎在不同自身免疫疾病的发病过程中均发挥重要作用。SLE是一种可累及所有器官和组织的慢性自身免疫性疾病,许多作者报告SLE患者与健康人相比,血清瘦素水平更高,且与SLE疾病活动度、动脉粥样硬化等相关[21-26]。相反,有研究称未发现SLE患者血浆瘦素水平较正常人高[27]。近期一篇系统综述对这些矛盾的结果进行了汇总分析,纳入了18项研究、1 333例SLE患者和1 048名不同种族地区(欧洲、亚洲、阿拉伯、拉丁美洲和混合人群)的健康受试者,研究表明,SLE患者中血清瘦素水平明显更高[28]。在动物模型中,CHEN等[29]开发了一种由猪瘦素启动子控制的转基因瘦素猪,通过大量表达瘦素产生了与SLE相关的症状包括,贫血、白细胞减少、血小板减少及肾和肝损伤等,同时抗双链DNA抗体(dsDNAs)、抗核抗体(ANAs)和抗核小体抗体(ANuAs)在血清免疫学检查中均显著增加,糖皮质激素实验疗法部分缓解了在这些转基因瘦素猪中观察到的狼疮症状。LOURENCO等[30]研究表明,与野生型小鼠相比,通过降植烷诱导狼疮小鼠模型后,ob/ob小鼠的自身抗体产生和疾病严重程度较低；有趣的是,抗dsDNA、抗染色质抗体、抗RNP和抗ssDNA自身抗体的产生是瘦素依赖性的,因为ob/ob小鼠不能产生这些自身抗体；而在自发狼疮小鼠模型(NZB×NZW)F1中也证实了类似的结果；注射瘦素能够加速狼疮肾炎的疾病进程；而在易患狼疮的小鼠中,中和瘦素的作用可抑制促炎反应和SLE的疾病表现。上述结果表明瘦素在SLE的发病过程中起关键作用。

3.2 瘦素可能通过抑制Tregs功能促进SLE发病Tregs通过抑制效应免疫细胞的增殖和促炎细胞因子的产生在外周免疫耐受机制和预防致病性自身免疫中具有重要作用。研究表明,SLE患者活动性疾病期间循环Tregs数量可能减少,且这种减少的程度可能与疾病的严重程度呈负相关[26,31]。瘦素可抑制Treg活性。在自发性狼疮的(NZBxNZW)F1小鼠模型中,空腹诱导的瘦素减少导致Tregs淋巴细胞增加,这种效应在ob/ob和db/db小鼠中没有检测到[32]。研究发现瘦素以剂量依赖的方式抑制CD4+CD25-T细胞向Tregs转化,而瘦素阻断可逆转这种作用[30]。

3.3 瘦素通过诱导Th17活化促进SLE发病Th17细胞在促进和维持炎症和自身免疫方面具有重要作用,促炎细胞因子IL-17在多种自身免疫疾病动物模型中促进炎症和自身免疫反应,其在SLE患者中也显著增加,而该细胞因子由Th17亚组的CD4+T细胞产生[33]。研究发现瘦素是Th17淋巴细胞分化所必需的,瘦素可增强SLE患者Th17的反应性及增殖,LEPR缺陷的CD4+T细胞分化为Th17群体的能力降低,阻断瘦素信号传导可能是治疗自身免疫性疾病和风湿性疾病的潜在策略[34]。FUJITA等[35]发现,Tregs在瘦素缺乏的MRL/Lpr小鼠的脾脏中增加；在体外用瘦素培养MRL/Lpr小鼠脾脏中提取的幼稚CD4+T细胞结果显示,与对照组相比,瘦素培养可抑制调节性T细胞的产生和增殖,Th17数量增加。RORγt(ROR核激素受体家族)是一种转录因子,可作为Th17细胞分化的主要调节因子,而瘦素可诱导其转录促进Th17增殖[33]。瘦素在CD4+T细胞中以剂量依赖性方式增加RORγt表达和IL-17产生,还可增加来自ob/ob小鼠的CD4+T细胞中的RORγt表达和IL-17产生。

3.4 在SLE中瘦素的其他致病机理及相关性研究AMARILYO等[36]在同一小鼠模型中发现,瘦素诱导巨噬细胞吞噬凋亡细胞,增加抗原利用率和T细胞的自身反应性。瘦素可促进效应T细胞反应并促进自身抗原呈递给T细胞。研究发现瘦素对狼疮易感小鼠胸腺细胞具有抗凋亡作用,与模拟处理的对照小鼠相比,在已经接受瘦素处理的小鼠反应性T细胞的增殖显著增高；此外,瘦素促进T细胞释放促炎细胞因子(IFN-γ、IL-17和IL-6),提示瘦素参考有利于SLE中具有致病原性潜能的T细胞[37]。我国有学者研究发现瘦素可加剧狼疮鼠骨髓间充质干细胞的衰老,并减弱其免疫调控功能,造成Th17/Tregs免疫失衡,从而加重狼疮的病情,这种现象可以通过抑制瘦素、中性粒细胞激活肽2进而阻断PI3K/Akt途径来预防[38-40]。SANTOS等[41]研究了脂肪因子与TNF系统之间的联系,结果表明瘦素水平与可溶性TNF受体2水平呈正相关,这与疾病活动度和损伤指数有关。鱼油中的n-3多不饱和脂肪酸(PUFA)已被证明在不同炎症性疾病(如类风湿性关节炎)中介导多种抗炎特性,SLE患者食用鱼油可导致瘦素水平和疾病活动性降低[42-43]。

总之,瘦素似乎在SLE发病过程中扮演重要角色,可能通过不同靶点如抑制Tregs细胞功能、诱导Th17活化、促使自身反应性T细胞增殖等途径等促使SLE的发生发展,但其具体机制及潜在的其他功能仍有待研究。

4 结语与展望

瘦素通过多种途径在人体免疫系统中发挥重要作用,似乎在不同的自身免疫疾病的发病过程中均起重要作用。SLE作为最常见的自身免疫性疾病之一,目前研究提示瘦素在SLE免疫发病机制中可能起关键作用。但目前关于瘦素的研究多来源于动物模型,其在SLE患者中的作用有待进一步研究。由于目前研究还不够深入,在SLE疾病各个阶段,瘦素的具体机制和作用仍不明确。SLE的治疗是否可通过抑制瘦素的功能研究出SLE新的治疗靶点、能否使SLE患者的病情预后得到改善、能否使病情长期缓解等诸多问题仍有待解决。