原发性干燥综合征与未折叠蛋白反应

金 洁 侯佳奇 薛 鸾

原发性干燥综合征(primary sjögren′s syndrome，pSS)是一种主要侵犯外分泌腺的慢性自身免疫性疾病，外分泌腺体的上皮细胞是免疫炎症的主要表现部位，所以pSS又叫自身免疫性外分泌腺体上皮细胞炎。在我国，该疾病的发生率为0.33%～0.77%，女性患者多见，发病年龄在50岁左右，是发生率最高的自身免疫病之一，仅次于类风湿性关节炎[1]。因唾液腺和泪腺受损，临床上常常表现出口干、眼干等症状，也有其他外分泌腺体及腺体外器官受累导致多系统的损害，比如肾脏、血管、肌肉、神经等受累，大约5%的患者可发生淋巴细胞性恶性肿瘤[2]。

pSS的发病机制尚不明确，主要认为与遗传、环境和免疫异常等因素相关。这些因素刺激固有免疫细胞和腺上皮，可导致T、B淋巴细胞浸润、增殖、分化，促进炎症的发生，并且可以导致免疫复合物的产生，从而最终造成外分泌腺和腺体外器官的损害。pSS目前尚无根治方法，改善症状、延缓器官损害为主要治疗目的，针对口干、眼干等干燥症状，常使用人工泪液、促分泌素等，针对存在高球蛋白血症或腺体外损害的患者，常使用糖皮质激素、羟氯喹、硫唑嘌呤等免疫抑制剂治疗，但目前仍无循证医学依据的有效药物。近年来生物制剂治疗pSS也越来越具有前景，针对B淋巴细胞的靶向治疗也成为研究热点，需要大规模的实验证实靶向药物的有效性。除此之外，中药的临床实践证明其可以整体改善pSS的干燥、乏力、疼痛等症状，并有一定的免疫调节作用。目前pSS的发病机制尚未完全明确，治疗方法多为缓解症状的对症治疗，缺乏循证医学依据，仍然需要不停地探索、实验。

近年来，内质网应激在癌症、代谢性疾病、自身免疫病等多种疾病中发挥调控作用，愈发受到关注。在类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、系统性硬化症等自身免疫性疾病中均发现了抗内质网伴侣抗体，说明自身免疫性疾病中的内质网过度应激[3]。pSS的治疗多为对症治疗，探索内质网应激在pSS中的作用不仅可以进一步研究pSS发病机制，甚至也可以为pSS的治疗提供新的靶点。

一、上皮细胞在 pSS 的作用

有研究认为pSS本质上就是一种上皮细胞炎，上皮细胞在pSS中不仅是自身免疫的靶点，并且参与了疾病的病理过程，其通过调节邻近唾液腺导管的浸润性淋巴细胞的位置，帮助维持以及促进淋巴细胞滞留和存活的环境。各种上皮组织的浸润性病变的发生，以及患者组织病变中几种炎性蛋白在上皮中的表达增加，都表明上皮细胞在pSS的发病中起着重要的作用[4]。在pSS中，外分泌腺为主要靶点，然而临床和病理研究表明，自身反应性免疫细胞不仅包围和攻击外分泌腺的上皮细胞，而且还包围和攻击支气管、肾上皮和胆管周围的上皮细胞，上皮细胞在干燥综合征的发病中如抗原递呈、细胞凋亡、趋化因子产生起着非常重要的作用[5]。

pSS的主要靶器官是外分泌腺，尤其是唾液腺，患者唾液产量的减少与上皮周围免疫细胞的持续积累和腺体结构的逐渐破坏有关。唾液腺上皮细胞(salivary gland epithelial cells, SGECs)作为一种非专业性抗原递呈细胞显示几种高水平的免疫活性分子，可以介导淋巴细胞归巢、抗原递呈和放大上皮与免疫细胞的相互作用。SGECs会分泌几种趋化因子CXCL9、CXCL10、 CXCL12、CXCL13、CCL19和CCL21,可以促进各种炎性淋巴细胞群体的早期吸引[6]。黏附分子如细胞间黏附分子(ICAM)-1和血管细胞黏附分子(VCAM)-1在唾液腺上皮细胞的表达，使SGECs这种非专业性抗原递呈细胞与T淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA1)和极晚期活化抗原-4(VLA4)结合，SGECs和T细胞之间突触的稳定，有助于介导这些细胞在炎症或病理性损伤部位的滞留。SGECs还会分泌如IL-1、IL-6、TNF-α等促炎性细胞因子，也可以通过上调MHCⅡ和共刺激分子CD40、CD80、CD86来响应促炎性细胞因子[4]。这些因素共同造成了炎症环境，调节组织内的炎症过程。

二、UPR参与pSS发病

1.内质网：内质网是细胞中重要的细胞器，由蛋白质和脂类构成，是由生物膜构成的互相通连的片层隙状或小管状系统。其膜性管道系统是细胞内物质运输的通路，也是蛋白质翻译修饰的重要场所，并且可以为细胞内的酶反应提供充足的反应面积[7]。内质网的生理机制十分复杂，其正常的生理功能包括蛋白质的合成、钙离子储备相关信号转导、蛋白质的分泌等过程[8]。内质网包括粗糙型内质网和光滑型内质网，粗糙型内质网的膜上含有核糖体，光滑型内质网的膜上无核糖体。而粗糙型内质网可促进蛋白质合成，并将其运送到生物体内发挥作用的地方，光滑型内质网参加以及调节糖类、脂类的合成，并与蛋白质运输以及生化反应有紧密的联系[9]。内质网中通常包含许多分子伴侣如热休克蛋白、凝集素等和折叠酶如蛋白质二硫键异构酶、内质网蛋白57(endoplasmic reticulum protein, ERp57)，它们维持内质网中蛋白质折叠的能力，质量控制系统识别错误折叠的蛋白质，通过内质网相关蛋白降解(endoplasmic reticulum associated degradation, ERAD)、自噬等途径改变蛋白质合成和转运到内质网的速率，蛋白质折叠、成熟和质量控制，蛋白质运输和消除错误折叠的蛋白质，从而将正确的蛋白质输送到各种细胞器、细胞表面或进入细胞外空间[10]。当蛋白质的加工产生问题时，则会导致错误折叠的蛋白质在内质网中积聚，产生缺氧、蛋白质超载、钙代谢紊乱、细胞内ATP水平降低和氧化应激等反应。当蛋白质聚集超过负荷时，则会导致内质网异常。

2.pSS上皮细胞存在UPR：分泌细胞的一个共同特征是扩展的内质网，SGECs的腺泡和导管细胞新陈代谢活跃，是内质网伸展最广的细胞之一，它们可以不断产生唾液，唾液是一种富含蛋白质的液体。唾液成分首先在粗糙型内质网中合成，然后在粗糙型内质网和高尔基复合体中加工，在高尔基复合体中集中和靶向，并储存在分泌颗粒中[11]。除此之外，在pSS的其他免疫系统作用的分泌细胞中，如泪腺、细支气管、胆管和肾小管的上皮细胞也同样存在延伸的内质网。内质网是真核生物体内感受外界变化极其敏感的生物感受器，内质网管腔内的蛋白质折叠过程容易受到各种生理和病理因素的干扰。当SGECs受到损伤或者处于炎症环境中时，长期的刺激触发细胞产生更多的蛋白质，内质网和钙稳态就会受到破坏，干扰这些过程所需的能量，内质网系统就会产生压力[12]。

在稳定状态时，正常的细胞中，大约1/3在内质网中生成的蛋白质会产生错误的蛋白质折叠，当细胞受损或者处于压力条件下时，便会诱发内质网产生应激，此时蛋白质错误折叠率和未折叠率升高，细胞为恢复正常的生理功能，保持内质网的稳态，便会激活相关凋亡通路，诱导细胞凋亡，产生UPR[13]。UPR是一个复杂的细胞内信号通路集合，这些信号通路已经进化为可以通过降低蛋白的错误折叠以及非折叠蛋白在内质网中的表达数量来促进蛋白质的正确折叠，从而在应激的早期使内质网功能保持正常的生理平衡状态。除此之外，内质网管腔中拥有高水平的伴侣蛋白，可以阻止错误折叠或未折叠的蛋白。葡萄糖调节蛋白78(GRP78)是最重要及含量最丰富的内质网伴侣蛋白之一，也叫结合免疫球蛋白(Bip)，属于热休克蛋白70家族(Hsp70)，其参与了许多细胞过程，包括将新合成的多肽转移到内质网膜上，促进新合成的蛋白质的折叠和组装，维持新的蛋白质处于能够随后折叠和寡聚的状态，调节DNA损伤以及调节钙离子的稳态[14～16]。除了在新合成的蛋白质中发挥作用，GRP78还负责在蛋白质转位过程中维持内质网的通透性屏障，靶向错误折叠的蛋白质进行逆行转位，使它们能够被蛋白酶体降解，促进内质网钙储存，以及感知该细胞器中的应激条件以激活UPR。GRP78/BIP与特定的内质网定位的DnaJ(ERdjs)家族蛋白的相互作用，刺激GRP78/BIP依赖ATP的底物相互作用，几个ERdjs 也直接与未折叠的蛋白结合[17]。

UPR最初是为了恢复蛋白质的稳态和生理功能。然而，当恢复蛋白质稳定的一系列尝试失败或者内质网应激没有减弱时，压力持续时间过长或细胞损伤过于严重，UPR信号通常切换到促凋亡模式，致使凋亡信号的持续表达，动态平衡不能恢复，则最终可以引起细胞凋亡，导致细胞的死亡和代谢紊乱。UPR相关分子表达的改变可以帮助自身免疫病的启动，UPR和炎症信号的交互作用是内质网应激与免疫反应关联的重点，实质细胞内的内质网稳态的紊乱可以触发和增强炎性反应，UPR 3种信号通路均可激活NF-κB，参与促炎性细胞因子的表达，加速应激诱导的细胞凋亡，导致细胞死亡，损害pSS的靶器官。Moustaka 等[18]研究发现，通过电子显微镜观察到pSS患者的SGECs内质网广泛地扩张，内质网的广泛扩张是内质网应激的明确标志，揭示了pSS靶组织的一个主要细胞器受到严重干扰。然而，目前内质网应激对自身免疫性疾病影响的了解及研究较少，UPR如何参与到pSS的发病需要更多的探索。

三、UPR激活信号通路

UPR激活3条信号通路，即蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase RNA-like ER kinase, PERK)、 肌酸需求酶1(inositol-requiring enzyme 1, IRE1)和转录因子6(activating transcription factor 6，ATF6)。

1.PERK 信号通路：PERK是一种Ⅰ型内质网跨膜蛋白激酶，能抑制内质网中普遍的蛋白翻译。正常情况下，PERK与内质网伴侣蛋白GRP78/Bip 结合，是处于一个非活性状态。在哺乳动物中，内质网伴侣蛋白GRP78/Bip是激活3个主要传感器的基础。当内质网应激发生时，内质网伴侣蛋白GRP78/Bip与 PERK 解离，此时通过低聚和反式自磷酸化，PERK信号通路被激活，磷酸化的PERK可够使翻译起始因子eIF2α发生磷酸化，使细胞多数蛋白质的合成终止，进而调节细胞周期，减轻内质网负荷。PERK、eIF2α磷酸化同时激活ATF4，上调 ATF4的表达，ATF4可以参与氨基酸代谢、抗氧化反应、诱导凋亡、调控自噬等，可以上调凋亡蛋白CHOP的表达。CHOP是内质网应激的一个特定转录因子，在哺乳动物细胞中，CHOP 处于普遍表达的状态，是内质网压力介导细胞凋亡的主要信号分子[19～21]。ATF4、CHOP的mRNA和蛋白质的半衰期比较短，只有强烈而且长时间的PERK激活才会增加CHOP的稳态水平，因此只有过度的内质网应激才会保持持续的压力，从而促进UPR的末端CHOP的持续表达，持续的CHOP表达通过增加促凋亡基因Bax的表达，降低抗凋亡基因Bcl-2的表达，引起细胞死亡。有研究发现，在pSS患者的唇腺组织研究中，与对照组比较，p-PERK/PERK比值、ATF4的表达均升高，表明UPR的PERK信号通路在唾液腺组织中激活[22]。

2.IRE1信号通路：IRE1α是广泛表达的Ⅰ型跨膜蛋白，其胞质表面是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶以及处理编码XBP1mRNA的核糖核酸内切酶(RNase)结构域，存在于内质网膜上。正常情况下，IRE1与内质网伴侣蛋白GRP78/Bip结合在内质网内腔。当内质网应激发生时，IRE1α的N端和Bip分离，随后形成同源二聚体，通过寡聚和自身的磷酸化，导致RNase结构域的构象改变，从而使其激活。在X-box结合蛋白1(XBP1)mRNA中，RNase结构域催化非常规剪接，产生另一个羧基末端翻译蛋白质中的结构域XBP1s，XBP1s是一个亮氨酸拉链系列转录因子，可控制编码因子的表达，促进UPR涉及的许多基因的转录，包括提高蛋白质折叠能力的伴侣蛋白和ERAD涉及的蛋白，从而产生调节蛋白质折叠、分泌、ERAD、蛋白质转位到内质网以及脂质合成的功能。XBP1也被证明在炎症和自身免疫性疾病的Th17细胞分化中起作用[23]。此外，IRE1α可能参与了一个混杂的核糖核酸降解过程，称为受调节的IRE1依赖性衰变，针对内质网定位的核糖核酸、核糖体核糖核酸和微小核糖核酸[24]。越来越多的证据表明，除了加工XBP1 mRNA外，IRE1还直接或间接地促进了与粗糙ER相关的一部分mRNA的快速裂解和破坏，从而减少了新蛋白进入ER内腔的过程。在信号传递中IRE1也起直接作用,活性磷酸化的IRE1与肿瘤坏死因子受体相关因子2(TRAF2)相互作用，随后可以促进JUN N末端激酶(JNK)的激活,产生细胞凋亡信号，以及NF-κB信号，产生炎症信号[25]。有实验发现，在自身免疫性疾病系统性红斑狼疮中，与健康对照组比较，患者 XBP1基因的表达显著上调，证明IRE1信号通路参与其发病机制中[26]。

3.ATF6信号通路：ATF6属于内质网膜上的Ⅱ型跨膜蛋白，其N端含有碱性亮氨酸拉链的转录激活功能域，有转录、激活的功能，C端位于内质网腔内，具有BIP结合位点和高尔基体定位信号，可以感应内质网应激[27]。当内质网应激发生时，蛋白质的错误折叠率增高，ATF6移位到高尔基体上，并被Site-1和Site-2蛋白酶切割，释放其细胞质尾部中包含的ATF6(N)转录因子。与XBP1一起，ATF6(N)增加了目标的转录，从而扩大了内质网的大小，增加了其蛋白质折叠能力，缓和内质网的压力[28]。研究表明，在pSS患者的活检组织中，观察到ATF6α信号通路活性增加，如ATF6f切割片段的产生，以及ERAD机械部件(如EDEM1、p97、SEL1L、gp78、UBE2J1、UBE2G2、HERP和DERLIN1)的表达增加[22]。

四、展 望

唾液腺上皮细胞是pSS的重要靶点，也可能参与疾病发展的病理过程。在上皮细胞中，当细胞遭受损伤或者炎症持续存在时，会出现持续的内质网应激中的UPR反应。UPR作为一种复杂的信号通路拥有双面性，在细胞的发育、分化、功能和存活中有着重要作用，可产生积极作用维持细胞稳态，保护细胞功能，反之也有可能对细胞造成不可逆的损伤。所以，UPR可能是调节pSS中内质网应激及其重要治疗的靶点。虽然目前内质网应激的作用机制不完全明确，对pSS中的UPR 反应的研究较少，但是相信在未来， UPR参与pSS唾液腺上皮细胞受损的具体机制会有更多、更全面的研究。有利于了解生物体如何面对压力，也可能为pSS的治疗提供新的靶点，改善pSS目前的治疗局面。