内脂素在强直性脊柱炎新骨形成中的研究进展

申 洁，梅永君

（1.蚌埠医学院2020级硕士研究生；2.蚌埠医学院第一附属医院风湿免疫科；3.慢性疾病免疫学基础与临床安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 233004）

强直性脊柱炎（Ankylosing spondylitis，AS）是一种慢性进行性炎症性疾病，是脊柱关节炎（Spondyloarthritis，SpA）常见的临床类型，主要累及中轴关节，晚期可引起脊柱强直和韧带钙化，在疾病发展过程中以新骨形成为特点，但其病因和发病机制目前还尚未完全阐明。内脂素是一种新型脂肪因子，主要由内脏脂肪组织产生，与机体炎症和免疫应答反应密切相关。内脂素作为脂肪因子在AS 新骨形成中发挥重要作用，本文主要阐述内脂素在强直性脊柱炎新骨形成中的研究进展。

1 内脂素的结构与功能

内脂素于1994年首次在人外周血淋巴细胞cDNA文库中分离出来，因其对干细胞因子和IL-7 介导的B 细胞成熟有协同作用，将其称为前B 细胞克隆增强因子（Pre-B cell cloneenhancer，PBEF）［1］。2002年RONGVAUX A 等［2］发现PBEF 基因的小鼠同源基因编码烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT），而该酶可以催化烟酰胺与5-磷酸核糖-1-焦磷酸缩合生成烟酰胺单核苷酸，这是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸生物合成的中间产物，故将其命名为烟酰胺磷酸核糖转移酶。NAMPT是一种同型二聚体蛋白，既具有细胞内形式又具有细胞外形式，细胞内形式作为一种NAD 生物合成酶已得到其生化和结构分析的支持，而细胞外形式的意义和功能则一直存在争议。有研究发现，与皮下脂肪组织相比，其在内脏脂肪组织中有更高的表达，因此将其称为内脂素［3］。

内脂素基因长34.7 kb，位于染色体7q22.1-7q31.33 区间，包含11 个外显子和10 个内含子。内脂素mRNA有3个转录产物，分别长约2.0 kb、2.4 kb和4.0 kb，其中2.4 kb 为其主要mRNA，编码473 个氨基酸，估计分子量为52 kDa［1］，而2.0 kb 和4.0 kb mRNA 的作用目前尚不清楚。内脂素在骨髓、肝组织和肌肉中大量表达［1］，在棕色脂肪组织、肝、肾中呈现高表达，而在白色脂肪组织、肺、脾、睾丸和肌肉中表达较低［4］。除此之外，在其他组织中也发现内脂素的表达［5］。内脂素广泛的表达也正体现出该脂肪因子的关键生物学作用。

2 内脂素的生物学作用

2.1 在糖代谢中作用内脂素可降低血糖并发挥类胰岛素作用，通过与胰岛素受体结合，激活相关下游信号通路，在体内和体外对脂肪生成、细胞葡萄糖摄取和血糖水平发挥类胰岛素生物学效应，并呈现剂量依赖性［3］。内脂素还可加强胰岛素分泌，同时对胰岛素受体磷酸化、细胞内信号转导以及一些β 细胞功能相关基因的表达发挥重要的调节作用［6］。SAYERS S R 等［7］研究发现，内脂素结构功能变化可以介导T2DM 的小鼠和人类β 细胞功能障碍。此外，内脂素在葡萄糖代谢及改善胰岛素敏感性方面也发挥重要作用［8-10］。

2.2 在脂肪代谢中作用CHANG Y C 等［11］研究发现，内脏脂肪组织的内脂素转录水平与甘油三酯和胆固醇水平呈正相关，提示内脂素参与脂肪代谢。内脂素通过自分泌或旁分泌途径作用于脂肪组织，诱导脂肪库的前脂肪细胞中甘油三酯积累，加速葡萄糖合成甘油三酯并沉积在脂肪细胞中，促进脂肪组织分化、合成和积累［3］。有研究显示，在病态肥胖患者中内脂素水平较高，其内脂素水平与BMI 并不相关，经体育锻炼和减肥手术导致的体重减轻可降低循环中内脂素水平［12］。内脂素还可诱导PPARγ、SREBP-2 等脂肪细胞分化关键因子表达增加，通过对HMG-CoA 的负反馈作用调节胆固醇平衡，从而改变血脂水平，促进脂肪细胞分化［13］。

2.3 调节炎症和免疫反应作用使用共聚焦显微镜对脂肪组织和结肠黏膜下层检测发现，巨噬细胞也可产生内脂素［14］，而巨噬细胞是参与炎症反应的主要细胞之一，从而推测内脂素与炎症及免疫细胞有着密切联系。此外，还有研究显示，内脂素水平与IL-6、CRP水平呈正相关［12］，这也进一步验证了内脂素与炎症相关因子密切相关。内脂素表达降低会显著影响T 淋巴细胞和B 淋巴细胞发育，表明内脂素有利于免疫细胞生存［14］。

内脂素主要通过激活NF-κB 来增强黏附分子和炎症介质的表达，引起内皮细胞功能障碍［15］。在人单核细胞中，内脂素可以激活人白细胞，呈依赖性上调IL-1β、TNF-α 以及IL-6 水平，同时可诱导CD54、CD40 和CD80 的表达，从而进一步激活T 淋巴细胞，通过和一些受体或特殊信号传导途径如PI3K 和MAPK（p38、MEKI 和JNK）诱导炎症细胞因子产生［16］。有研究发现，内脂素是THP-1 单核细胞中MMP-9 活性的有效诱导剂，可促进外周血单核细胞IL-8和TNF-α的合成和释放［17］。内脂素对CD14＋单核细胞和CD19+B 细胞有着强趋化性，可激活APC，上调共刺激分子表达，并刺激MLR 中增强的增殖反应，从而调节和影响中枢免疫功能［16］。

3 内脂素在AS 新骨形成中发病机制的研究

3.1 内脂素对成骨细胞的激活作用AS经历了从炎症、骨质破坏、新骨形成到骨融合，最终导致脊柱僵硬一系列病理生理过程。有研究发现，具有前炎症作用的内脂素能促进AS疾病进程［18］，AS患者中内脂素水平显著高于健康对照组［19-20］。BARALIAKOS X等［21］通过对AS患者MRI检测和对脂肪病变信号的椎体边缘进行活检，发现骨髓中存在脂肪、炎症、纤维化和正常造血组织4 种不同成分，脂肪骨髓在AS 患者中占90.5%，随后使用免疫荧光染色显示，与炎性骨髓相比，脂肪病变区的成骨细胞活性高于破骨细胞，从而推测AS发生新骨形成的一个主要原因可能是该区域成骨细胞和破骨细胞之间的动态平衡失调。而内脂素对成骨细胞具有激活作用并诱导成骨细胞中IL-6 和单核细胞趋化蛋白1（Monocytechemotactic protein 1，MCP-1）的表达［22-23］，同时还可抑制早期信号转导子的磷酸化，以抑制破骨细胞形成［24］。由此可认为，内脂素在AS新骨形成中起着不可或缺的作用。

3.2 内脂素上调STAT3 和p38MAPK 的表达水平内脂素可刺激单核细胞释放IL-6，IL-6 上调STAT3表达水平，从而上调内脂素的活性酶型，通过SIRT-1 和SIRT-6 刺激TNF-α 的释放，引起慢性低度炎症。内脂素还可通过细胞表面受体β-1 整合素传递信号，上调并激活p38MAPK 和ERK1/2［25-26］，p38MAPK 可激活BMP 蛋白从而诱导软骨内骨形成［27］。此外，高浓度内脂素降低了维持软骨细胞表型所必需的因子表达，包括SOX9 和Ⅱ型胶原［26］。在对AS患者的关节内肉芽组织进行筛查时，发现了肥大的软骨细胞，且软骨下的肉芽组织携带成骨细胞，从而促进新骨形成［28］。这表明在AS中内脂素在软骨水平上发挥炎症和分解代谢功能，并可能在AS的病理生理学中起重要作用。

3.3 内脂素对AS 脊柱影像学进展的影响有研究对86例AS患者和25例年龄和性别匹配的健康对照者的内脂素水平进行基线测定时发现，AS患者血清中内脂素水平明显高于健康对照者，随后又对2年后获得的脊柱X线片进行分析，发现改良Stoke强直性脊柱炎脊椎评分恶化＞2 分的患者与未恶化的患者和有骨赘形成/进展的患者相比，内脂素的基线水平显著升高，从而认为基线时内脂素水平升高可以预测AS 患者影像学损害的后续进展［20］。随后HULEJOVÁ H 等［19］通过对中轴型脊柱关节炎（Axial spondyloarthritis，axSpA）患者中内脂素水平进行测定，也表明内脂素可能与疾病早期的活动性和影像学脊柱受累程度有关，同时对于内脂素在骨重建中发挥的作用也在该研究中得到支持，有脊柱损伤的患者内脂素水平都较高，且内脂素水平与脊柱反射学进展呈正相关。相似的观点MAKSYMOWYCH W P等［29］也曾报道过。对AS患者进行MRI检查时发现，在炎症消退后出现新的“回填”组织，在T1W MRI序列中表现为高信号，该T1 高信号的出现先于骨形成［30］，由于T1 信号是由脂肪产生的，所以这种现象的产生可能与脂肪沉积有关。有研究也表明，在AS患者中骨髓的脂肪沉积阳性率显著高于非AS 患者［31］。这些研究都是通过影像学把炎症病变与新骨形成联系起来，从而为阐明AS的新骨形成机制提供了间接证据。

综上所述，内脂素作为一种新型脂肪因子，其通过对炎症和免疫反应的作用及其对成骨细胞和破骨细胞之间的调节在AS 的新骨形成中有着重要影响，尤其是在影像学方面，关于内脂素对AS 新骨形成之间的联系及影响有了较为肯定的结果，显示出了重要的研究前景。尽管该研究现在已取得了一些进展，但目前国内相关报道相对较少，有关内脂素参与AS 新骨形成的具体机制尚未完全清楚。探索内脂素在AS新骨形成中的作用机制，内脂素是否可能作为AS诊疗中疾病活动的观察指标，以及能否成为AS治疗的新靶点都值得我们进一步探讨。