生物标志物应用于银屑病关节炎的研究进展

李皓乾 张志强 李鹏翠 卫小春

（山西医科大学第二医院骨科骨与软组织损伤修复山西省重点实验室，太原 030001）

银屑病是一种慢性的、免疫相关的炎症性疾病，其中20%～30%的银屑病患者最终发展为银屑病关节炎（psoriatic arthritis,PsA），如患者处于活动期，则可能出现关节破坏，最终致残。目前PsA主要根据患者不同的临床特征，例如皮肤、指（趾）以及受累关节等的炎症及病理表现来诊断，且要做到早期诊断较为困难[1]。而生物标志物的出现则为PsA的早期诊断及治疗提供了可能。对于生物标志物的选择应遵循易获取、容易实施且具有敏感性、特异性、可复制性、精确性以及较好的预测性等原则。本文将从四类生物标志物即可溶性标志物、基因标志物、microRNA标志物以及自身抗体标志物分别阐述其对PsA的诊断及治疗作用。

1 可溶性的生物标志物

外周血的循环标志物由于其相对较易获得，逐渐成为诊断银屑病及PsA标志物的最佳选择。国外一项研究将基于血清的可溶性标志物分为3类，即软骨代谢标志物[如软骨寡聚基质蛋白（cartilage oligo⁃meric matrix protein,COMP）、透明质酸（hyaluronan,HA）]、代谢综合征标志物[如脂联素（adiponectin）、脂素（adipsin）、抵抗素（resistin）、肝细胞生长因子（he⁃matopoietic growth factor,HGF）、胰岛素（insulin）、瘦素（leptin）]及炎症因子标志物[如C反应蛋白（C-reac⁃tive protein,CRP）、白细胞介素（interleukin,IL）-1β、IL-6、IL-8，肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）、单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemotactic protein-1,MCP-1）、神经生长因子（nerve growth fac⁃tor,NGF）]，并且分别比较了201例骨关节炎（osteoar⁃thritis,OA）患者、77例PsA患者以及76例对照组受试者上述各项血清指标的差异。最终发现：OA组与PsA组患者血清COMP、MCP-1、NGF、resistin水平差异均有统计学意义，且PsA组患者血清COMP、MCP-1、resistin水平高于OA组患者，而NGF水平低于OA组患者[2]。Scanzello[3]同样也证实PsA患者血清MCP-1水平高于OA患者，这表明MCP-1可能同时参与了PsA和OA的病理变化过程，并且有潜力成为鉴别PsA与OA的标志物。有研究表明，NGF在OA患者慢性疼痛中可能发挥重要作用[4-6]，这也与上述研究得出的结论（即OA患者血清NGF水平高于PsA患者）相一致。Dikbas等[7]研究表明：resistin由OA患者软骨组织所释放，且与滑膜液中IL-6、基质金属蛋白酶1（matrix metalloproteinase-1,MMP-1）、MMP-3的表达相关，且PsA患者血清resistin表达水平较对照组受试者同样也增高。前期研究基本证实了一些人体代谢物质可作为OA患者软骨损伤的早期诊断标志物，有研究者验证了膝关节液及血清中COMP、HA水平与OA的病变程度呈正相关[8,9]，而Bartosińska等[10]在研究中同样发现，COMP在PsA患者的血清中高表达。并且Hellman等[11]也认为，血清中的HA可能是导致PsA患者炎性病理改变的相关因素。这也再次印证了某些因子可能同时参与了OA和PsA的病理改变过程。

TNF-α是一种主要由巨噬细胞和单核细胞产生的促炎细胞因子，并参与正常炎症反应和免疫反应。研究报道浆细胞树突状样细胞可以激活炎性骨髓树枝样细胞释放IL-12、IL-23，从而促进Th细胞产生IL-17、IL-22、TNF-α 参与PsA患者的病理改变[12,13]。Lawrence[14]也认为TNF-α 与PsA患者的免疫病理机制有着密切联系，且它主要是通过激活核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）通路来参与其发病过程。同样，国外一项研究也表明，脂肪细胞可产生TNF-α 及leptin，而leptin又可以刺激巨噬细胞产生更多的TNF-α，这可能间接促进了PsA患者的病理改变[15]。笔者认为，多项研究发现TNF-α均参与了PSA的病理改变，这也为早期诊断和临床治疗靶点的选择提供了方向。

IL在传递信息，激活免疫调节细胞、介导T、B细胞活化、增殖、分化以及在炎症反应中起着重要作用。国外学者通过一项基础研究发现，Th1细胞及巨噬细胞可产生IL-12，继而调控PsA和未患PsA的银屑病患者（purely cutaneous pscoriasis,PsC）的炎症反应过程，并且IL-23属于IL-12家族里的一员，其也参与了破骨活动以及骨的侵蚀过程[16]。De Vlam等[17]通过实验证实，IL-17A在PsA患者体内循环水平是增高的，并且在血管再生、纤维再生、破骨活动中起重要作用，而IL-6是炎症反应急性期由巨噬细胞和T细胞产生的促炎因子，它调节IL-17的生成，并且在皮肤和关节损伤中有潜在作用。国外一项研究也发现，与类风湿关节炎（rheumatoid arthritis,RA）患者相比，PsA患者滑膜中IL-17+的肥大细胞显著增多，并且IL-17A更多，这表明IL-17A可能参与了PsA的发病[18]。

JAK激酶属于细胞内酪氨酸激酶，它包含JAK-1、JAK-2、JAK-3，这些JAK激酶通过促进信号转导及转录激活蛋白（signal transducer and activator of transcription,SATA）的激活来调控相关细胞因子的信号通路。Kang和Kavanaugh[19]通过研究表明，在PsA患者受累关节的滑膜液中JAK-1及其下游的STAT-1和STAT-3表达增高。此外，Cai等[20]认为，细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associat⁃ed antigen-4,CTLA-4）在PsC患者的发病机制起到重要的作用，同样也有其他研究发现，CTLA-4的失调在PsA患者的发病过程中发挥着重要的作用[21]。Wong等[22]还发现肥胖以及脂肪因子可能也会参与银屑病的发生发展。Cretu等[23]还通过蛋白组学分析出了4种新的因子，分别是CD5抗原样蛋白（CD5 anti⁃gen like protein,CD5L）、整合素β5（integrin β5,ITGβ 5）、干扰素效应因子（M2BP）、髓过氧化物酶（myelo⁃peroxidase,MPO），及之前研究发现的MMP-3、CRP，都可以作为PsA诊断的潜在生物标志物，但是上述4种新检测出的因子诊断特异度要高于CRP。另外，此项研究还发现，在PsA以及PsC患者血清中，仅有IT⁃Gb5、M2BP、CRP三项指标有差异。由于导致PsA及PsC患者病理改变的免疫炎症过程及介质相似，故对于PsA及PsC的研究也有类似之处[17]。

目前已经识别出可作为PsA患者治疗的主要靶向炎症因子有TNF-α、IL-12/23、IL-17A、IL-6、cyto⁃toxic、CTLA-4、PDE4和JAKs。根据上述研究提示，TNF-α抑制剂可作为PsA患者有效的治疗药物，但有报道称仍有30%～40%的患者对TNF-α 抑制剂无效，这也说明，尽管TNF-α在PsA进展中扮演重要作用，但其并不是决定性因素[24]。2019年美国风湿学年会（ACR/ARP）明确提出，IL-17A是PsA发病机制中关键的细胞因子，IL-17A抑制剂司库奇尤单抗可全面改善PsA症状，抑制疾病进展。总体来说上述因子有望成为预测早期PsA的潜在生物标志物，且能为其治疗提供一定的理论依据。

2 基因生物标志物

早在1973年就有人报道了PsA和基因遗传之间的关系，当时Moll和Wright[25]研究发现，在PsA患者的一级亲属中，PsA发病率增加了49倍。尤其是在发现人类白细胞抗原HLA-B*27和强直性脊柱炎（an⁃kylosing spondylitis,AS）之间的相关性后，研究者逐渐认识到PsA可能同样具有遗传性。现有的研究也证实，HLA-B*27水平的升高可以作为PsA患者诊断的潜在基因标志物，但是其在PsC患者中并无明显变化[26]。Mease和Armstrong[27]认为，PsA和PsC患者基因表达虽然相似，但是每种疾病都有其各自的临床亚型，并且都有特定的免疫和基因特征，故不能一概而论。国外有学者研究发现，HLA-B*27+的患者在进展为PsC前，更易患双侧骶髂关节炎；而HLA-C*06+的患者在进展为PsA之前，则更易率先发展为PsC[28,29]。其他研究发现，在PsA患者中，显性基因作用于主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex,MHC）区域的6p21.3染色体上，尤其在HLA等位基因上更加明显[17]，HLA-A.B.C则均可作用于CD8+T细胞和自然杀伤细胞（natural killer cell,NK）细胞[30]，这提示了HLA下游的作用靶点。Okada等[29]研究发现，HLA-B和PsA以及其他脊柱关节病相关，并且其主要参与了PsA患者肌肉骨骼的病理改变；HLA-C则主要导致了皮肤的相关改变。其他HLA-B的等位基因（HLA-B*38、HLA-B*8）则主要与PsC患者的肌肉骨骼病理改变相关[17]。FitzGerald等[31]研究发现，PsA患者体内特定的HLA与不同的临床表现有关，如HLA-B*27:05-C*01:02主要与韧带、肌腱、关节囊附着处的炎症反应相关，此外还可以作为标志物通过滑膜的炎症反应在早期区分RA和PsC。另一项研究发现，已经证实的PsA易感等位基因（HLA-B*27、HLA-B*38:01、HLA-B*39:01、HLA-B*44:02/44:03、HLA-B*08:01和HLA-C*06:02）中，仅有HLA-B*27与严重的肌腱炎相关[32]，其他相关研究证实，与PsA相关的MHC区域内的基因还有MICA跨膜区（TM）基因（MICA-TM）、HLA-E、SEEK1。MHCⅠ链相关基因和MICA-TM可调控先天免疫和获得性免疫反应中NK细胞以及T细胞的活性，且上述两种基因型与欧洲以及白种人群中的PsA具有相关性；而与亚洲人群中的PsC患者具有相关性[33]。这也表明不同人种之间，PsA的易感基因是有差别的。此外，O'Rielly等[34]在具有遗传性的PsA患者中发现特定的高甲基化基因位点[MICA、IRIF1、银屑病易感1候补3基因（PSORS1C3）、肿瘤坏死因子配体超家族成员4（TNFSF4）和低甲基化基因位点（PSORS1C1）]，这项研究表明PsA的病理过程可能与甲基化的异常也有着密切的联系，O'Rielly等[35]发现，组蛋白调节基因[组蛋白乙酰基转移酶1（HAT1）、组蛋白甲基转移酶2（SETD2）]同样也参与了PsA的进展过程，故上述因子均有望成为预测PsA的基因标志物。

尽管在多项研究中发现了能早期诊断PsA的潜在遗传标志物，但是这些标志物还无法准确提示病理改变究竟发生于皮肤还是关节内部，并且由于疾病的复杂性以及各个病理改变之间基因表达的差异性，使得基因标志物应用于临床还有很长的路要走。

3 MicroRNA标志物

MiRNA是一种分子量小的非编码RNA，其参与了蛋白质编码基因的过程，同时它也是调节免疫反应的关键因子。近期人们发现涉及免疫系统发育和功能的miRNA数量逐渐增多，所以研究者们也开始讨论miRNA是否可以作为免疫系统疾病诊断及预后的标志物。一些研究报道了在不同的炎性自身免疫性疾病（RA、多发性硬化症、红斑狼疮、银屑病等）中，miRNA的表达也是不同的[36]。而现阶段尽管PsA发病率逐渐增高，对其研究也在日益深入，但是关于MiRNA在PsA患者中扮演的角色却知之甚少。

Pelosi等[37]通过选取活动期和缓解期PsA患者以及健康人群作为对照组，通过分析患者外周血单核细胞的全球miRNA表达谱得出，仅在活动期PsA患者中表达有差异的MiRNA共22种，其中表达下调的12种，表达上调的10种；仅在缓解期PsA患者中表达有差异的MiRNA共10种，其中表达下调的7种，上调的3种；在PsA活动期与非活动期表达均有差异的MiRNA共12种，其中表达下调的仅1种（miR-423-5p），其余表达均上调，此外作者还发现，早期PsA患者中miR-126-3p表达水平的下降参与了PsA的致病过程。这表明PsA的发病与MiRNA的异常表达有着密切的关系，某些MiRNA表达的上调或下调可能成为预测PsA的标志物。关于PsA患者的典型病理改变是滑膜增生、淋巴样浸润，以及血管翳形成，从而最终导致关节骨质的破坏。Fish等[38]研究表明，miR-126能够通过下调SRED1和PIK3R2起到维持血管完整性和促进其再生的功能。Lin等[39]通过研究发现，与对照组和PsC组患者相比，PsA组患者来源的CD14+单核细胞中miR-146a-5p表达更高，并且发现PsA组患者中，破骨细胞的活化和骨吸收均有选择性的增强，故得出结论：源自PsA患者的CD14+单核细胞中miR-146a-5p异常表达与破骨细胞活化以及骨吸收相关。笔者认为miR-126、miR-146a-5p可能分别间接参与了PsA患者外周关节血管翳形成以及骨质破坏、骨吸收等典型病理过程。

由于PsA的病理机制非常复杂，故还需要进一步研究，以及将临床病例和基础实验研究结合起来，争取早日识别出具有诊断意义MiRNA标志物。

4 自身抗体作为诊断和预后的标志物

现阶段关于PsA的具体病因以及病理改变的分子及细胞机制仍不清楚，在之前关于银屑病的研究中检测到的自身抗体包括抗核抗体、细胞质核糖核蛋白的抗体、表皮细胞抗体以及抗菌肽[40,41]。有研究认为，抗dsDNA抗体和抗甲状腺微粒体抗体与各种类型的银屑病显著相关，并且发现在银屑病患者的血清中针对皮肤抗原的自身抗体（即角蛋白）水平明显升高[42]。然而，在关于银屑病的其他研究中[43]，应用免疫荧光检测法却未检测到抗dsDNA抗体。同样，在一组PsA患者中，应用ELISA技术检测，仅3%的患者有dsDNA抗体，2%的患者有抗RF和抗Ro抗体（抗ENA抗体中的一种成分），1%的患者有抗核糖核蛋白抗体（抗nRNP抗体）[41]。这些结果的不一致性表明银屑病及PsA的发病机制非常复杂。代丽怡等[44]分析了77例PsA患者发现，部分PsA患者血清中可检测到类风湿因子RF或抗环瓜氨酸肽抗体（抗CCP抗体），且RF或抗CCP抗体阳性的PsA患者掌指关节、肘关节、肩关节易受累，年龄也偏大。这也说明RF和抗CCP抗体不是RA患者所独有的。在最近的一项研究中，Fuentes-Duculan等[45]明确了3个银屑病的相关自身抗体，分别是抗菌肽LL37、金属肽酶含血小板反应蛋白（ADAMTSL5）、磷脂酶A2（PLA2G4D），并且发现IL-17或TNF-α 阻断后能够显著降低ADAMTSL5和LL37的表达，表明银屑病自身抗体表达受促炎细胞因子IL-17或TNF-α 的正调控，这也提示LL37、ADAMTSL5、PLA2G4D可能成为预测PsA的生物标志物。

这些发现有助于进一步了解PSA的病理机制，并且这些新型自身抗体也有希望成为银屑病和PsA诊断及预后的潜在生物标志物。

5 展望

PsA在我国发病率逐年上升，但其早期诊断困难，治疗方案有限，而本文提到的不同生物标志物不仅有望预测早期PsA的发生、发展，并且能有效指导治疗。其中抗肿瘤坏死因子制剂以及IL-17A抑制剂司库奇尤单抗现已被证实能有效缓解PsA的症状，这也为日后的研究提供了广阔的前景。总体来说，生物标志物开发是一个漫长而艰巨的过程，涉及发现、验证以及最终的临床应用。尽管有这些障碍，研究者们仍然希望可以明确银屑病及PsA患者的发病机制、病因及病理学基础，并且识别出反映疾病发展及预后的生物标志物，并争取研制出针对此疾病的靶向药物而造福患者。