凋亡抑制蛋白在類風濕關節炎發病機制中的研究進展

閆慧明　于江銳　張雪　安燕　薛一萍

【摘 要】 類風濕關節炎以慢性破壞性多關節炎為主要表現，病理變化是由于自身免疫功能失調，體內炎性細胞因子和炎癥介質等釋放，導致全身關節滑膜組織的慢性炎癥。抑制關節內滑膜細胞和炎癥細胞數量可能是緩解滑膜增生的重要途徑之一。凋亡抑制蛋白在細胞凋亡和促存活信號通路中起重要調節作用，對維持細胞凋亡的平衡有重要意義，凋亡抑制蛋白調節失常與疾病的發生、發展密切相關。

【關鍵詞】 類風濕關節炎;凋亡抑制蛋白;細胞凋亡;信號通路;炎癥因子;研究進展;綜述

類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）是以慢性、破壞性、周身多關節炎為主要表現的自身免疫病。RA致殘率高，如診治不及時，70%的患者2年后可發生不可逆的關節破壞和功能喪失[1-3]。

RA的發病機制主要涉及血液循環中大部分的T淋巴細胞、B淋巴細胞、單核細胞等，這些細胞可以聚集到關節內引起炎癥細胞活化。另外，在RA發生、發展過程中，體內異常增多的炎癥細胞和炎癥介質相互作用也起重要作用。RA的發病是由于關節內的滑膜細胞和浸潤的炎癥細胞數量凋亡相對減少，導致關節滑膜組織增生，由此推測關節腔內滑膜細胞凋亡減少可能是導致滑膜增生的重要原因之一。RA患者體內眾多的炎癥細胞隨血液流動到關節腔內的滑膜組織，并且刺激局部機體分泌大量促炎細胞因子，最后導致關節滑膜炎癥;另外，大量炎性細胞因子可以刺激關節滑膜細胞增殖，出現滑膜細胞增生。關節內大量增殖的滑膜細胞最終造成軟骨和骨的侵蝕與破壞。因此，筆者考慮如果能通過促進關節滑膜細胞凋亡，并且抑制炎癥因子的表達，有可能會緩解RA關節局部的炎癥反應。

1 人類凋亡抑制蛋白（IAPs）家族的基本結構

IAPs是1993年在桿狀病毒中可以抑制病毒誘導的細胞死亡而被發現[4]。它廣泛存在于酵母、無脊椎動物和脊椎動物中。目前研究發現，人類IAPs家族共有8個成員：c-IAP1、c-IAP2、神經元凋亡抑制蛋白（NAIP）、X連鎖凋亡抑制蛋白（XIAP）、ILP-2、Survivin、bruce和ML-IAP[5]。體內唯一的內源性半胱氨酸蛋白酶（Caspases）抑制物是IAPs。IAPs家族特征性分子結構包括3個區域：位于IAP氨基末端的是BIR結構域，由70個氨基酸基序組成;含有3個串聯的BIR結構域的是XIAP、cIAP-1和cIAP-2;位于IAP羧基末端的是Ring結構，該區域可以賦予泛素連接酶E3活性，對其功能至關重要;第3個結構是Card，也是c-IAP1和c-IAP2所特有的結構[6]。

2 XIAP的作用機制

XIAP分子量約57 kD，是人類IAPs中的重要成員，位于Xq 25，cDNA全長2540 bp，含有2個結構域，BIR結構域和RING指結構域。BIR結構域位于N末端，大約含有70個氨基酸，具有典型的鋅指結構，該結構是IAPs家族蛋白的特征性結構，有利于XIAP參與蛋白質-DNA以及蛋白質-蛋白質之間的相互作用，在發揮細胞凋亡抑制作用中起重要作用。RING指結構域位于XIAP-C末端，具有E3泛素連接酶活性，通過泛素-蛋白酶體途徑，可以促進XIAP自身或與其相互作用的蛋白分子泛素化而降解，是細胞抗凋亡過程的重要結構[7]。

Caspase是誘導細胞凋亡的天冬氨酸的半胱氨酸蛋白酶。內源性Caspase抑制因子XIAP能夠通過多種途徑調節細胞凋亡[6]。不同的Caspase對XIAP的作用機制不同，XIAP可通過直接結合Caspase激酶，抑制Caspase-9、Caspase-3和Caspase-7等凋亡起始和效應分子[8]，預防細胞凋亡。BIR結構域上保守氨基酸殘基和BIR區間連接區linker決定Caspase的選擇性。BIR2結構域抑制Caspase-3、Caspase-7，BIR3結構域抑制Caspase-9。在線粒體介導Caspase激活凋亡途徑的始動因子是Caspase-9[9]。目前，研究最透徹的是BIR3，研究發現，BIR3與Caspase-9單體形成異源二聚體，使Caspase-9保持單體結構，喪失其作為始動因子的活性[10]。

另外，XIAP可通過核轉錄因子-κB（NF-κB）途徑抑制細胞凋亡，其激活NF-κB，需要BIRs和RING指結構域的參與。其過程為XIAP激活IKKs，磷酸化ser32/ser36，引起泛素化，被26s蛋白酶體降解，釋放NF-κB，介導下游信號分子TABl活化，導致具有抑制細胞凋亡的基因表達。XIAP也可作為TABl-TAKl的接頭蛋白激活TAKl信號途徑。XIAP還可選擇性激活JNKl[11]，促進炎癥因子釋放。由此可見，XIAP阻止細胞表面受體介導的凋亡途徑是多方面的[12]，主要包括影響啟動凋亡的起始環節、細胞水平和分子水平等方面。

3 c-IAP1/c-IAP2的作用機制

c-IAP1/c-IAP2是近年來新發現的哺乳動物IAPs，c-IAP1存在于細胞核與細胞質中的細胞凋亡抑制因子[13]。人的c-IAP1和c-IAP2基因均定位于11q22-23處，c-IAP1基因編碼含604個氨基酸的蛋白質，c-IAP2基因編碼含618個氨基酸的蛋白質[14]。c-IAP1、c-IAP2是通過Card結構域與腫瘤壞死因子受體相關因子1（TNFR1）結合啟動外源性凋亡途徑，使受體相互作用蛋白激酶1（RIP1）泛素化，激活Caspase-8受阻，抑制死亡誘導復合物的形成，使Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7的激活受阻[14]。正常時，當細胞遭受刺激后，線粒體外膜通透性增加，細胞色素C從線粒體釋放入胞漿，啟動內源性細胞凋亡途徑。細胞色素C在凋亡相關因子1（Apaf-1）、dATP的參與下與Caspase-9酶原結合，Caspase-9活化。Caspase-9激活Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7，啟動Caspase級聯反應，引起細胞凋亡[15]。由此可見，Caspase-8具有抑制細胞凋亡的作用，使Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7的激活受阻。另外c-IAP1、c-IAP2也可通過其特有的BIR結構域，直接抑制Caspase-3、Caspse-7、Caspase-9及Caspase-9前體的活性，阻斷Caspase級聯反應，抑制細胞凋亡。c-IAP1、c-IAP2也可以通過BIR結構域與Caspase結合，但不是直接抑制Caspase的活性[16]。c-IAP1、c-IAP2還可通過激活NF-κB，抑制細胞凋亡[17]，當c-IAP1、c-IAP2與TRAF結合時，能誘導并激活NF-κB的蛋白激酶IKKβ，導致IκB降解，激活NF-κB信號通路，正反饋調節c-IAP1、c-IAP2的表達，從而引起Caspase激活受阻，細胞凋亡受到抑制[18]。

4 參與IAPs引起細胞凋亡的主要分子

4.1 Caspase Caspase是一組在誘導細胞凋亡過程中起著直接導致凋亡細胞解體的蛋白酶系統關鍵作用的酶，細胞凋亡的啟動子或效應子由Caspase家族承擔。Caspase也是多條凋亡通路的匯聚點，執行細胞凋亡的最終途徑。有學者認為，引起細胞解體的蛋白酶是Caspase，它的作用是調節細胞凋亡[19]，而調控細胞凋亡最關鍵的酶是Caspase-3。Caspase-3作用于天冬氨酸殘基引起細胞水解反應，細胞蛋白降解，促使細胞凋亡[20]。Caspase-3通常以無活性的蛋白酶原形式存在，酶原分子由3部分組成，包括一個N端前域及一大一小2個亞基，當Caspase-3酶原分子激活后，大小亞基解離，重組為四聚體形式的活性酶。

4.2 Smac蛋白 Smac是促凋亡蛋白，通常位于線粒體里。當細胞受到凋亡信號刺激，線粒體釋放Smac蛋白到胞質，通過暴露出的N-末端四肽序列（AVPI）與BIR結構域結合，進一步與XIAP、cIAP1和cIAP2結合，促進細胞凋亡[21-22]。其中，XIAP的BIR2和BIR3結構域可與二聚體Smac蛋白結合，拮抗XIAP與Caspase-9、Caspase-3、Caspase-7的結合[23-25]，使Caspase-IAP復合物無法合成和釋放活化的Caspase，進而阻止細胞凋亡[21]。

4.3 NF-κB蛋白 NF-κB屬于轉錄因子蛋白家族中的轉錄凋節因子。NF-κB抗細胞凋亡的重要機制是在基因和蛋白表達2個水平上控制了TRAF-1、TRAF-2、c-IAP1、c-IAP2的表達，它作用于Caspase-8和線粒體的上游，抑制Caspase-8的活性，而NF-κB的活化與cIAP2抑制凋亡的功能有關。c-IAP2大量表達可使I-κB大量降解，NF-κB活化后阻斷Caspase的激活，阻止細胞凋亡。目前，還不明確IAPs是否為NF-κB活化抗凋亡作用的必需基因，但有不少研究表明，IAPs可能為NF-κB調節基因。

5 小 結

總之，RA發病機制復雜，治療上通過抑制關節內滑膜細胞和炎癥細胞數量可能是緩解滑膜增生的途徑之一，但是在治療中抑制效應的過與不及需要研究探討，尤其是抑制太過可能出現的臨床問題。IAPs在細胞凋亡和促存活信號通路中起重要調節作用，對維持細胞凋亡的平衡有重要意義，IAPs的調節失常與疾病的發生、發展密切相關。因此，筆者對IAPs生理作用的闡述，意在啟發科研人員通過分子和基因水平誘導，促進關節滑膜細胞的凋亡，進而抑制致炎因子的高表達，緩解RA關節局部炎癥反應，最終可能使病情得到緩解。

參考文獻

[1] MCINNES IB，SCHETT G.The pathogenesis of rheumatoid arthritis[J].N Engl J Med，2011，365（23）：2205-2219.

[2] 王璞玉，照日格圖，陳慕芝，等.老年類風濕關節炎302例臨床特點分析[J].風濕病與關節炎，2018，7（11）：32-34，38.

[3] 沈毅弘，劉藝祥.手術治療5例晚期類風濕關節炎合并前足畸形患者的近期臨床療效觀察[J].風濕病與關節炎，2020，9（6）：34-36.

[4] AI K，LI YL，QI F，et al.Effect of electroacupuncmre on c-IAP1 mRNA and c-IAp2 mRNA in synovial tissues of rats with adjuvant arthritis[J].J Acupunct Tuina Sci，2019，17（1）：16-23.

[5] HOLCIK M，KORNELUK RG.XIAP，the guardian

angel[J].Nat Rev Mol Cell Bio，2001，2（7）：550-556.

[6] 丁祖聰，李志裕.凋亡抑制蛋白抑制劑抗腫瘤臨床研究進展[J].藥學進展，2017，41（6）：427-433.

[7] 蔡松濤，孫京濤，魏瑄.miR-23b-3p靶向XIAP調控類風濕關節炎滑膜成纖維細胞增殖和凋亡的機制研究[J].中國病理生理雜志，2019，35（7）：1310-1315.

[8] 董小君.風濕寧對風寒濕痹證CIA模型TLR4/NF-κB信號通路的作用機制研究[D].成都：成都中醫藥大學，2018.

[9] 韓開林，高倩倩，劉文麗，等.凋亡抑制蛋白抑制劑臨床研究進展[J].中國藥物經濟學，2019，6（14）：123-128.

[10] JIANG Y，FANG B，XU B，et al.The RAS-PI3K-AKT-NF-κB pathway transcriptionally regulates the expression of BCL2 family and IAP family genes and inhibits apoptosis in fibrous epulis[J].J Clinl Lab Anal，2020，34（3）：e23102.

[11] LEE SR，JIN H，KIM WT，et al.Tristetraprolin activation by resveratrol inhibits the proliferation and metastasis of colorectal cancer cells[J].Int J Oncol，2018，53（3）：1269-1278.

[12] AL-ABASSI AA，AL-SAADI AS，AHMED F.Is intra-bladder pressure measurement a reliable indicator for raised intra-abdominal pressure？A prospective comparative study[J].BMC Anesthesiol，2018，18（1）：69.

[13] MALEMUD CJ.Negative regulators of JAK/STAT signaling in rheumatoid arthritis and osteoarthritis[J].Int J Mol Sci，2017，18（3）：484.

[14] BUEKE SP，SMITH L，SMITH JB.CIAP1 cooperatively inhibits procaspase-3 activation by the Caspase-9 apoptosome[J].Biol Chem，2010，285（39）：30061-30068.

[15] WARBINEK RH，SCHMID JA，STEHLIK C，et al.Activation of NF-kappa B by XIAP，the chromosome-linked inhibitor of apoptosis，in endothelial cells involves TAK1[J].J Biol Chem，2001，275（29）：22064-22068.

[16] JIANG PR，KE RJ，ZHU ML，et al.Anti-hepatoma effects of smac analogue birinapant and its related molecular mechanism[J].Zhongguo Ying Yong Sheng Li Xue Za Zhi，2018，34（6）：524-529.

[17] SHA H，GU Y，SHEN W，et al.Rheinic acid ameliorates radiation-induced acute enteritis in rats through PPAR-γ/NF-κB[J].Genes Genomics，2019，41（8）：909-917.

[18] IKEDA F，DERIBE YL，SK?NLAND SS，et al.SHARPIN forms a linear ubiquitin ligase complex regulating NF-κB activity and apoptosis[J].Nature，2011，471（7340）：637-641.

[19] 劉穎.丹參酮：ⅡA促進類風濕關節炎滑膜成纖維細胞凋亡的作用及機制[D].大連：大連醫科大學，2019.

[20] 楊振國.miR-143-3p對類風濕關節炎滑膜細胞生物學行為的調控及機制研究[D].濟南：山東大學，2018.

[21] BAI L，SMITH DC，WANG S.Small-molecule SMAC mimetics as new cancer therapeutics[J].Pharmacol Ther，2014，144（1）：82-95.

[22] QIU W，LIU H，SEBASTINI A，et al.An apoptosis-independent role of SMAC in tumor suppression[J].Oncogene，2013，32（19）：2380-2389.

[23] LATTUADA D，GUALTIEROTTI R，CROTTA K，et al.

Smac127 has proapoptotic and anti-inflammatory effects on rheumatoid arthritis fibroblast-like synoviocytes[J].Mediators Inflamm，2016，17（1）：6905678.

[24] LATTUADA D，CASNICI C，CROTTA K，et al.Proapoptotic activity of a monomeric smac mimetic on human fibroblast-like synoviocytses from patients with rheumatoid arthritis[J].Inflammation，2015，38（1）：102-109.

[25] 劉健，章平衡，黃旦，等.中藥及其單體對類風濕關節炎滑膜成纖維細胞增殖和凋亡的研究進展[J].風濕病與關節炎，2018，7（11）：66-70.

收稿日期：2020-12-16;修回日期：2021-02-04

作者單位：內蒙古科技大學包頭醫學院第二附屬醫院，內蒙古 包頭 014030

通信作者：閆慧明 內蒙古自治區包頭市青山區呼得木林大街30號，15848649068@126.com，（0472）3169177