羅丹 喬森焱 易小烈 肖誠(chéng)

【摘 要】 對(duì)近年來(lái)鈣結(jié)合蛋白S100A12與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，鈣結(jié)合蛋白S100A12與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的病理過(guò)程等相關(guān)，可能存在一定的促炎作用，或?yàn)榛颊哐装Y的潛在標(biāo)志，輔助評(píng)估疾病的活動(dòng)度。

【關(guān)鍵詞】 關(guān)節(jié)炎，類風(fēng)濕;S100A12;晚期糖基化終末產(chǎn)物受體;炎癥;綜述

doi：10.3969/j.issn.2095-4174.2015.01.015

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）屬于自身免疫性疾病，可侵犯機(jī)體多個(gè)關(guān)節(jié)和多個(gè)系統(tǒng)，其病因及發(fā)病機(jī)制至今尚未十分清楚。鈣結(jié)合蛋白S100A12（鈣粒蛋白C）作為S100蛋白家族成員之一，能與多種離子結(jié)合，發(fā)揮促炎、調(diào)節(jié)免疫、參與信號(hào)傳導(dǎo)等多種功能，多種炎癥情況下表達(dá)升高[1]，能與晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（the receptor for advanced glycation end products，RAGE）結(jié)合，調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞的活動(dòng)與功能等，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。近年研究顯示，S100A12在RA患者的血清和關(guān)節(jié)滑液中表達(dá)增加，與RA病理過(guò)程、并發(fā)癥、診斷、治療都密切相關(guān)。

1 S100A12結(jié)構(gòu)

S100A12主要由中性粒細(xì)胞以及單核/巨噬細(xì)胞表達(dá)，多位于粒細(xì)胞胞質(zhì)中，與鈣作用后可轉(zhuǎn)移到膜和細(xì)胞骨架[2]。它的基因位于人類染色體1q21，介于S100A8和S100A9之間，全長(zhǎng)1895 bp，

相對(duì)分子質(zhì)量為10 575，由92個(gè)氨基酸組成。每個(gè)亞基均包含2個(gè)EF手型結(jié)構(gòu)，其末端序列較短。EF手型結(jié)構(gòu)由對(duì)Ca2+具有高親和力和選擇性的螺旋-環(huán)-螺旋配基所組成，兩側(cè)為疏水區(qū)，中央為絞鏈區(qū)。N端EF手型結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀，由14個(gè)

氨基酸組成，與Ca2+親和力較低;C端EF手型結(jié)構(gòu)由12個(gè)氨基酸組成，與Ca2+親和力較高[1]。S100A12具有低鈣（二聚體）和高鈣（六聚體）2種形式，可與Cu2+、Ca2+和Zn2+結(jié)合成復(fù)合物。當(dāng)與Zn2+結(jié)合成復(fù)合物，其明顯區(qū)別于鈣載和載脂S100A12結(jié)構(gòu)形式，比較顯示，還能增強(qiáng)對(duì)Ca2+和RAGE的親和力，此種結(jié)構(gòu)有助于觀察S100A12從二聚體到六聚體轉(zhuǎn)變過(guò)程中鈣鋅的相互作用[3-4];另外，鈣鋅濃度調(diào)節(jié)無(wú)Ca2+-S100A12二聚體和單體的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，且Zn2+在二聚化中起決定性作用[5]。當(dāng)鈣鋅濃度改變，會(huì)導(dǎo)致S100A12寡聚改變;當(dāng)與細(xì)胞外靶標(biāo)物質(zhì)作用，S100A12也需鈣鋅的存在，但同時(shí)S100A12又在鋅代謝和細(xì)胞信號(hào)內(nèi)鈣鋅間起橋梁作用[6]。微環(huán)境的變化能改變S100A12結(jié)構(gòu)，有研究發(fā)現(xiàn)，不同微環(huán)境中的轉(zhuǎn)鐵蛋白與翻譯后修飾也能顯著影響S100A12結(jié)構(gòu)與功能[7]。

2 S100A12功能

在細(xì)胞作用方面，胞內(nèi)S100A12作為反平行同型二聚體存在，以Ca2+依賴方式同目標(biāo)蛋白一起調(diào)節(jié)細(xì)胞功能;胞外S100A12則主要作為同型二聚體和六聚體存在，發(fā)揮類似細(xì)胞因子樣作用，這既是固有免疫反應(yīng)的一部分，也與一定的自身免疫反應(yīng)相聯(lián)系[8]。S100A12雖可作為肥大細(xì)胞與單核細(xì)胞的化學(xué)誘導(dǎo)劑，激活肥大細(xì)胞并誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞因子，但對(duì)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞卻無(wú)此作用[9]。而當(dāng)增加疏水環(huán)境中的螺旋結(jié)構(gòu)，通過(guò)G蛋白偶聯(lián)機(jī)制促進(jìn)受體相互作用，鉸鏈區(qū)S100A12（38-53）能增強(qiáng)急性炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致水腫、白細(xì)胞和肥大細(xì)胞募集[10]。在受體作用方面，RAGE上羧化的N多糖可增強(qiáng)結(jié)合力、促進(jìn)受體聚集以及繼發(fā)寡聚S100A12連接的信號(hào)事件[11]。S100A12作為RAGE配體可結(jié)合羧酸鹽多聚糖，因羧酸鹽多聚糖而富集的RAGE亞群，比總RAGE更具結(jié)合S100A12的潛在能力，當(dāng)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)，復(fù)合聚糖修改的RAGE主要是在第一個(gè)糖基化位點(diǎn)（N25IT）保留與S100A12結(jié)合，但糖基化的RAGE和RAGE上結(jié)合S100A12最大位點(diǎn)需依賴細(xì)胞類型[11]。當(dāng)Ca2+結(jié)合在Ca2+-S100A12上，產(chǎn)生兩種系統(tǒng)性疏水表面，允許S100A12結(jié)合RAGE的C型免疫球蛋白區(qū)，載脂S100A12以低親和力用不同表面去結(jié)合可溶性RAGE

（sRAGE）[12]。另外，放射性氟-18標(biāo)記的S100A12體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)顯示，除了RAGE，清道夫受體也促進(jìn)炎癥反應(yīng)S100A12的分布、組織關(guān)聯(lián)以及清除[13]。通過(guò)與受體作用，S100A12調(diào)節(jié)炎癥過(guò)程，參與炎癥損傷，因缺乏半胱氨酸和甲硫氨酸，其促炎作用在有氧化環(huán)境中穩(wěn)定存在[9]。S100A12不會(huì)刺激人外周血單核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）產(chǎn)生白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、IL-1β或腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），但是低劑量會(huì)不斷地減少細(xì)胞因子mRNA和血清淀粉樣蛋白A誘導(dǎo)的蛋白水平，分別達(dá)到49%和46%;其可能通過(guò)弱化沉積在慢性損傷處脂質(zhì)結(jié)合血清淀粉樣蛋白A的促炎屬性[14]，表明S100A12也可能存在一定的抑制促炎作用。

3 S100A12與RA的病理過(guò)程

S100A12參與RA關(guān)節(jié)炎癥病理過(guò)程，對(duì)關(guān)節(jié)的侵蝕損害起重要作用。S100A12在RA患者滑液和滑膜中高表達(dá)，而在正常和有效治療后的滑液組織中幾乎測(cè)不到，其表達(dá)可能與疾病活動(dòng)、關(guān)節(jié)破壞有關(guān)，且可能與增強(qiáng)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白水解作用、自身免疫和誘導(dǎo)滑膜細(xì)胞偽腫瘤表型相關(guān)[15-16]。

鈣粒蛋白、sRAGE、已確診RA患者的炎癥及心血管危險(xiǎn)因子的臨床標(biāo)志物間存在相關(guān)性，其中抗環(huán)瓜氨酸肽（CCP）抗體和類風(fēng)濕因子與S100A12有關(guān)，RA患者外周血中34個(gè)基因表達(dá)與其顯著相關(guān)[7，17]。鈣粒蛋白在炎性關(guān)節(jié)炎中的促炎作用可能基于它們?cè)谘仔躁P(guān)節(jié)細(xì)胞外高表達(dá)以及在細(xì)胞募集和細(xì)胞毒方面的作用[7]。在RA中可能有其他的滑膜細(xì)胞分泌S100A12，參與疾病病理過(guò)程[18]。S100A12結(jié)合RA成纖維滑膜細(xì)胞的RAGE，通過(guò)高增長(zhǎng)率、侵蝕性、基質(zhì)金屬蛋白酶產(chǎn)生，體外誘導(dǎo)一種類腫瘤樣作用[18]。De Seny等[19]研究發(fā)現(xiàn)，S100A12血清濃度與能反應(yīng)RA疾病活動(dòng)情況的C-反應(yīng)蛋白（CRP）等水平變化顯著相關(guān)，這項(xiàng)研究結(jié)果同S100A12血清水平與幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎CRP水平有關(guān)相一致。采用質(zhì)譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)，侵蝕性RA患者滑液中CRP和S100家族中的6個(gè)成員含量增加，其中相比于非侵蝕性RA或健康組，侵蝕性RA患者的S100A12含量較高[20]。

4 S100A12與RA的診斷

S100A12作為促炎因子，對(duì)特異性診斷RA及評(píng)估疾病活動(dòng)度起到一定輔助作用。臨床研究表明，S100A12很有可能作為局部炎癥潛在的敏感及特異性診斷標(biāo)志物[8]，故也可能成為臨床診斷RA的指標(biāo)之一。研究者在RA患者的滑液和滑膜中測(cè)得S100A12表達(dá)增加，暗示可能與疾病活動(dòng)、關(guān)節(jié)損傷有關(guān)，可能會(huì)輔助診斷RA及改善對(duì)炎性關(guān)節(jié)炎性皮疹管理[15]?；?軟骨關(guān)節(jié)是RA和其他炎性關(guān)節(jié)炎發(fā)展的關(guān)鍵區(qū)域，研究者在二者滑液中發(fā)現(xiàn)S100A12表達(dá)有明顯差異，雖然滑液內(nèi)中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），但仍能用這些蛋白以高敏感性和高特異性區(qū)分出RA與骨關(guān)節(jié)炎、RA與其他炎性關(guān)節(jié)炎[18]。在S100蛋白中，S100A12是唯一能有效區(qū)分RA與銀屑病關(guān)節(jié)炎的蛋白[21]。De Seny等[19]用質(zhì)譜技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，S100蛋白能明顯區(qū)分血清樣品是來(lái)自RA、銀屑病關(guān)節(jié)炎還是腸炎性強(qiáng)直性脊柱炎，而血清淀粉樣蛋白A等蛋白卻不能?？梢?jiàn)，對(duì)S100A12在RA中表達(dá)的特異性和敏感性研究的深入，推動(dòng)了S100A12用于診斷和鑒別診斷RA。

5 S100A12與RA的并發(fā)癥

RA除導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能障礙外，也可侵襲其他系統(tǒng)，如心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等，近年來(lái)研究也逐漸發(fā)現(xiàn)RA并發(fā)癥與S100A12存在相關(guān)性。

Chen等[22]用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定RA患者血清中sRAGE、S100A9、S100A8、S100A12的水平，探求其與炎癥、關(guān)節(jié)和血管損傷之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，S100A9、S100A8和S100A12三者血清水平相互關(guān)聯(lián)，且S100A12與S100A9、抗CCP抗體、糖尿病史有關(guān)，sRAGE和S100蛋白并不僅與RA炎癥、自身抗體有關(guān)，也與終末器官損害的經(jīng)典血管危險(xiǎn)因子有關(guān)。與RAGE誘導(dǎo)因子一致，sRAGE同S100蛋白的作用與抗關(guān)節(jié)、血管損傷有關(guān)，數(shù)據(jù)顯示，RAGE活動(dòng)影響RA關(guān)節(jié)與血管病變，說(shuō)明其不僅導(dǎo)致骨和軟骨破壞，還可引發(fā)關(guān)節(jié)外的并發(fā)癥，如粥樣硬化性血管病和早亡。S100A12作為必要的中性粒細(xì)胞趨化因子，刺激促炎因子分泌，分析認(rèn)為，RA患者心血管事件發(fā)生率提高可能與其增加內(nèi)皮壓力、加速動(dòng)脈粥樣硬化及可能的急性冠脈綜合征有關(guān)[18]。炎癥環(huán)境下，包括S100A12和ERAC（EDTA抗S100A12復(fù)合物）在內(nèi)的大分子耐EDTA復(fù)合物在血清中可見(jiàn)，大量ERAC在RA伴冠心病患者血清中被發(fā)現(xiàn)。但ERAC結(jié)構(gòu)目前并不很清楚，還需要進(jìn)一步的研究來(lái)分析ERAC出現(xiàn)的背后機(jī)制及與炎癥相關(guān)疾病可能的聯(lián)系[23]。

6 S100A12與RA的治療

緩解和消除RA關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)，避免關(guān)節(jié)損害，是RA治療的關(guān)鍵。最新臨床證據(jù)表明，S100A12很可能成為局部炎癥敏感而特異的標(biāo)志物。而局部炎癥部位S100A12高水平與血清水平一致，這成為用S100A12血清濃度監(jiān)測(cè)抗炎治療有效性的前提條件[16]。S100A12與RAGE多配體受體的相互作用，NF-κB通路下游信號(hào)激活，導(dǎo)致促炎介質(zhì)合成與分泌，故當(dāng)RAGE-配體交互作用時(shí)，導(dǎo)致RA關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)擴(kuò)大，說(shuō)明阻斷RAGE-配體之間的交互作用可能緩解RA患者的病情[21，24]。關(guān)節(jié)炎小鼠模型數(shù)據(jù)證實(shí)，S100A12阻斷抗體能緩解滑液炎癥。而研究證實(shí)，成功阻斷體內(nèi)的TNF-α?xí)p少RA患者的S100A12表達(dá)與分泌，擾亂TNF-α與S100A12之間反饋回路。相比而言，英夫利昔單抗治療后，S100A12血清濃度下降，說(shuō)明這種治療能抑制中性粒細(xì)胞的活化。幾乎所有RA標(biāo)準(zhǔn)治療都已證實(shí)對(duì)S100A12表達(dá)產(chǎn)生影響，暗示S100A12能成為成功抗關(guān)節(jié)炎治療的直接目標(biāo)[21]。Andres等[25]檢測(cè)初發(fā)RA患者治療前與傳統(tǒng)療法治療3個(gè)月后的血清S100A12水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，RA患者的血清S100A12水平明顯高于健康對(duì)照者，治療后可恢復(fù)正常水平，借助年齡性別校正分析，未見(jiàn)S100A12水平與CRP、腫脹關(guān)節(jié)數(shù)和疾病活動(dòng)分?jǐn)?shù)有關(guān)，第一次顯示傳統(tǒng)治療后，原本高表達(dá)的S100蛋白恢復(fù)了正常。而抗TNF治療后，不僅RA患者PBMCs中編碼S100A12的基因表達(dá)下降[26];同時(shí)研究還證實(shí)，S100A12與其他炎癥標(biāo)志物、臨床評(píng)估以及綜合超聲滑膜炎分?jǐn)?shù)顯著相關(guān)[27]，表明S100A12是RA患者炎癥的一個(gè)潛在標(biāo)志。

7 小 結(jié)

作為一種慢性系統(tǒng)性疾病，RA涉及多關(guān)節(jié)的持續(xù)性滑膜炎，促炎因子的分泌和炎癥的進(jìn)展也是RA病理進(jìn)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，目前的生物制劑也未達(dá)到治愈RA的目的，因此，需要尋找導(dǎo)致RA關(guān)節(jié)炎癥和損傷的其他因子[16]。S100A12在RA患者外周血與關(guān)節(jié)局部表達(dá)增高，對(duì)RA炎性細(xì)胞因子水平升高、滑膜細(xì)胞增生等病理過(guò)程起重要作用，功能依賴于結(jié)構(gòu)，對(duì)S100A12特異性結(jié)構(gòu)的闡明，有助于進(jìn)一步說(shuō)明S100A12的促炎作用，尤其與RAGE的結(jié)合。與其他診斷因子相比，S100A12對(duì)診斷與鑒別診斷RA的特異性與敏感性有待繼續(xù)研究，以期應(yīng)用于臨床。RA并發(fā)癥與心血管病變的關(guān)聯(lián)性還需深入探討和研究。治療上，有效的治療能導(dǎo)致S100A12表達(dá)水平變化，但還只是作為療效指標(biāo)在研究，專門(mén)針對(duì)S100A12作用RA病變關(guān)鍵環(huán)節(jié)的治療性研究很少。

除此之外，S100A12表達(dá)的調(diào)節(jié)，促炎信號(hào)傳導(dǎo)的具體機(jī)制，與其他S100蛋白家族成員或其他生物因子之間的相互作用機(jī)理仍有空白，深入探明S100A12與RA的關(guān)系，將為RA診斷與治療等提供新的靶點(diǎn)、方法和思路。

8 參考文獻(xiàn)

[1] 王海浪，王巧民.S100鈣結(jié)合蛋白A12在炎癥性腸病中的研究進(jìn)展[J].胃腸病學(xué)，2012，17（1）：50-52.

[2] Meijer B，Gearry RB，Day AS.The role of S100A12 as a systemic marker of inflammation[J].Int J Inflam，2012：907078.

[3] Moroz OV，Blagova EV，Wilkinson AJ，et al.The crystal structures of human S100A12 in apo form and in complex with zinc： new insights into S100A12 oligomerisation[J].J Mol Biol，2009，391（3）：536-551.

[4] Hsu K，Champaiboon C，Guenther BD，et al.Anti-infective protective properties of S100 calgranulins[J].Antiinflamm Antiallergy Agents Med Chem，2009，8（4）：290-305.

[5] Reis RA，Bortot LO，Caliri A.In silico assessment of S100A12 monomer and dimer structural dynamics：implications for the understanding of its metal-induced conformational changes[J].J Biol Inorg Chem，2014，19（7）：1113-1120.

[6] Moroz OV，Burkitt W，Wittkowski H，et al.Both Ca2+ and Zn2+ are essential for S100A12 protein oligomerization and function[J].BMC Biochem，2009（10）：11.

[7] Perera C，McNeil HP，Geczy CL.S100 Calgranulins in inflammatory arthritis[J].Immunol Cell Biol，2010，88（1）：41-49.

[8] Pietzsch J，Hoppmann S.Human S100A12：a novel key player in inflammation？[J].Amino Acids，2009，36

（3）： 381-389.

[9] Goyette J，Geczy CL.Inflammation-associated S100 proteins：new mechanisms that regulate function[J].Amino Acids，2011，41（4）：821-842.

[10] Yan WX，Armishaw C，Goyette J，et al.Mast cell and monocyte recruitment by S100A12 and its hinge domain[J].J Biol Chem，2008，283（19）：13035-13043.

[11] Srikrishna G，Nayak J，Weigle B，et al.Carboxylated N-glycans on RAGE promote S100A12 binding and signaling[J].J Cell Biochem，2010，110（3）：

645-659.

[12] Xie J，Burz DS，He W，et al.Hexameric calgranulin C （S100A12） binds to the receptor for advanced glycated end products （RAGE） using symmetric hydrophobic target-binding patches[J].J Biol Chem，2007，282（6）：4218-4231.

[13] Hoppmann S，Steinbach J，Pietzsch J.Scavenger receptors are associated with cellular interactions of S100A12 in vitro and in vivo[J].Int J Biochem Cell Biol，2010，42（5）：651-661.

[14] Chung YM，Goyette J，Tedla N，et al.S100A12 suppresses pro-inflammatory，but not pro-thrombotic functions of serum amyloid A[J].PLoS One，2013，8（4）：e62372.

[15] Baillet A.S100A8，S100A9 and S100A12 proteins in rheumatoid arthritis[J].Rev Med Interne，2010，31（6）：458-461.

[16] Klingelh?fer J，Senolt L，Baslund B，et al.Up-regulation of metastasis-promoting S100A4（Mts-1）in rheumatoid arthritis：putative involvement in the pathogenesis of rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2007，56（3）：779-789.

[17] Parker A，Izmailova ES，Narang J，et al.Peripheral blood expression of nuclear factor-kappab-regulated genes is associated with rheumatoid arthritis disease activity and responds differentially to anti-tumor necrosis factor-alpha versus methotrexate[J].J Rheumatol，2007，34（9）：1817-1822.

[18] Baillet A，Trocmé C，Berthier S，et al.Synovial fluid proteomic fingerprint：S100A8，S100A9 and S100A12 proteins discriminate rheumatoid arthritis from other inflammatory joint diseases[J].Rheumatology（Oxford），2010，49（4）：671-682.

[19] De Seny D，F(xiàn)illet M，Ribbens C，et al.Monomeric calgranulins measured by SELDI-TOF mass spectrometry and calprotectin measured by ELISA as biomarkers in arthritis[J].Clin Chem，2008，54（6）：1066-1075.

[20] Abdul-Aziez OA，Saber NZ，El-Bakry SA，et al.Serum S100A12 and temporomandibular joint magnetic resonance imaging in juvenile idiopathic arthritis Egyptian patients：a case control study[J].Pak J Biol Sci，2010，13（3）：101-113.

[21] Wittkowski H，F(xiàn)oell D，af Klint E，et al.Effects of intra-articular corticosteroids and anti-TNF therapy on neutrophil activation in rheumatoid arthritis[J].Ann Rheum Dis，2007，66（8）：1020-1025.

[22] Chen YS，Yan W，Geczy CL，et al.Serum levels of soluble receptor for advanced glycation end products and of S100 proteins are associated with inflammatory，autoantibody，and classical risk markers of joint and vascular damage in rheumatoid arthritis[J].Arthritis Res Ther，2009，11（2）：R39.

[23] Fagerhol MK，Larsen A，Brun JG，et al.Large molecular size EDTA-resistant complexes containing S100A12，ERAC，in serum during inflammatory conditions[J].Scand J Clin Lab Invest，2012，72（2）：129-136.

[24] Liao H，Wu J，Kuhn E，et al.Use of mass spectrometry to identify protein biomarkers of disease severity in the synovial fluid and serum of patients with rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2004，50（12）：3792-3803.

[25] Andres Cerezo L，Mann H，Pecha O，et al.Decreases in serum levels of S100A8/9 （calprotectin） correlate with improvements in total swollen joint count in patients with recent-onset rheumatoid arthritis[J].Arthritis Res Ther，2011，13（4）：R122.

[26] Meugnier E，Coury F，Tebib J，et al.Gene expression profiling in peripheral blood cells of patients with rheumatoid arthritis in response to anti-TNF-alpha treat-

ments[J].Physiol Genomics，2011，43（7）：365-371.

[27] Nordal HH，Brun JG，Halse AK，et al.The neutrophil protein S100A12 is associated with a comprehensive ultrasonographic synovitis score in a longitudinal study of patients with rheumatoid arthritis treated with adalimumab[J].BMC Musculoskelet Disord，2014

（15）：335.

收稿日期：2014-11-18;修回日期：2014-12-13