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Wnt通路及其抑制劑Dickkopf-1在強(qiáng)直性脊柱炎中作用的研究進(jìn)展

2017-06-05 09:02:54田麗貞周美菊張松照薛靜
浙江醫(yī)學(xué) 2017年9期
關(guān)鍵詞:強(qiáng)直性脊柱炎成骨細(xì)胞

田麗貞 周美菊 張松照 薛靜

●綜 述

Wnt通路及其抑制劑Dickkopf-1在強(qiáng)直性脊柱炎中作用的研究進(jìn)展

田麗貞 周美菊 張松照 薛靜

Wnt蛋白是一類參與胚胎發(fā)生、器官發(fā)生、形態(tài)發(fā)生等過程的分泌性糖蛋白家族。Wnt蛋白與細(xì)胞膜上的卷曲蛋白受體結(jié)合,引發(fā)不同的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,Wnt信號通路調(diào)節(jié)的失??梢鸲喾N病理變化。Dickkopf-1(DKK1)一種分泌型糖蛋白,通過競爭性結(jié)合LRP5/6抑制Wnt信號在細(xì)胞內(nèi)的傳遞,抑制成骨細(xì)胞增值、分化,抑制骨形成。本文就Wnt蛋白信號通路及其抑制物DKK1在強(qiáng)直性脊柱炎(AS)中的作用作一綜述,尤其對近幾年關(guān)于AS患者血清DKK1水平及其與疾病活動(dòng)度關(guān)系研究的相關(guān)文獻(xiàn)列表作了詳盡分析,為AS的發(fā)病機(jī)制研究提供理論依據(jù)。

Wnt信號通路 Dickkopf-1 強(qiáng)直性脊柱炎

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)是中軸型脊柱關(guān)節(jié)?。╝xial spondyloarthropathies,axSPA)中最為經(jīng)典的疾病類型,是指以炎性腰背痛為主要臨床表現(xiàn)、脊柱骨關(guān)節(jié)受累為主的慢性系統(tǒng)性炎癥性疾病,主要侵犯骶髂關(guān)節(jié)、脊椎關(guān)節(jié)、外周關(guān)節(jié)及其鄰近的肌腱、韌帶等軟組織,炎癥后往往繼發(fā)纖維化與鈣化,導(dǎo)致骨贅形成,可使脊椎逐漸失去柔軟度,晚期可發(fā)展到像“竹節(jié)”一樣無法彎曲或伸展,喪失脊柱原有的功能和形態(tài)[1]。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果表明,AS在我國的患病率為0.2%~0.4%,青壯年男性多見,男女患病比例約2∶1~3∶1,估計(jì)患病人群超過1 000萬,其中約15~100萬人有不同程度的殘疾,有的甚至為重度殘疾,不僅給患者帶來高額醫(yī)療費(fèi)用,還造成其巨大的心理負(fù)擔(dān)和勞動(dòng)力喪失,已經(jīng)成為了嚴(yán)重的社會(huì)公共衛(wèi)生問題。AS的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確,部分具有較明顯的家族聚集現(xiàn)象,其與HLA-B27基因陽性表達(dá)密切相關(guān)。目前研究認(rèn)為,與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)的主要病理表現(xiàn)滑膜炎及骨侵蝕所不同的是,AS的典型病理特征表現(xiàn)為脊柱和肌腱末端過度骨化致韌帶骨贅形成。骨結(jié)構(gòu)的破壞過程包括炎癥導(dǎo)致骨侵蝕、骨侵蝕處纖維組織過度修復(fù)、修復(fù)的組織骨化導(dǎo)致新骨形成3個(gè)階段,其中新骨形成則為脊柱畸形及功能喪失的主要原因。而AS現(xiàn)有的治療方法有功能鍛煉、非甾體類抗炎藥、TNF拮抗劑及晚期矯形手術(shù)治療等,其中非甾體類抗炎藥及TNF拮抗劑的治療仍主要針對控制疼痛及炎癥,對于脊柱及韌帶骨化則無能為力。因此,進(jìn)一步明確其發(fā)病機(jī)制,圍繞骨代謝及新骨形成的機(jī)制并拓展相關(guān)治療思路對本病診治可能開辟全新的途徑。本文將對Wnt信號通路及其抑制物Dickkopf-1(DKK1)與骨代謝的關(guān)系、以及DKK1在AS中的作用作一綜述。

1 Wnt蛋白與Wnt通路及其與骨代謝的關(guān)系

Wnt蛋白是一類參與胚胎發(fā)生、器官發(fā)生、形態(tài)發(fā)生等過程的分泌性糖蛋白家族。Wnt蛋白與細(xì)胞膜上的卷曲蛋白(Frizzled)受體結(jié)合,引發(fā)不同的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,Wnt信號通路調(diào)節(jié)的失常可引起多種病理變化。Wnt信號通路包括Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路、Wnt/Ca2+信號通路、Wnt/PCP(平面細(xì)胞極性)信號通路等。其中Wnt/β-catenin信號通路也被稱為Wnt經(jīng)典信號通路,當(dāng)Wnt通路未啟動(dòng)時(shí),β-catenin與支架蛋白,腸腺瘤息肉蛋白,糖原合酶激酶3β(GSK-3β)形成降解復(fù)合物,促進(jìn)了β-catenin的磷酸化,導(dǎo)致βcatenin降解;當(dāng)Wnt蛋白與卷曲蛋白-低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(LRP5/6)復(fù)合受體結(jié)合,Wnt信號通路啟動(dòng),激活胞內(nèi)的蓬亂蛋白(Dvl),抑制GSK-3β的激活,使降解復(fù)合物失去活性,抑制了β-catenin的磷酸化,β-catenin在胞內(nèi)累積,而后由胞質(zhì)進(jìn)入胞核,與T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子轉(zhuǎn)錄因子家族成員結(jié)合,啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[2](圖1)。近年對Wnt信號通路的研究發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路與骨代謝有著密切的聯(lián)系,其一方面參與調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化,同時(shí)抑制其向脂肪細(xì)胞或軟骨細(xì)胞分化,促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖及分化,另一方面也可以抑制成骨細(xì)胞的程序性死亡,間接影響破骨細(xì)胞的功能。因此,Wnt信號通路在維持骨組織的平衡中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,Wnt通路及其相關(guān)蛋白也已經(jīng)成為目前研究骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)疾病的熱點(diǎn)之一。

圖1 Wnt與Frizzled及LRP結(jié)合后激活經(jīng)典途徑,進(jìn)而促進(jìn)胞核內(nèi)靶基因激活

2 DKK1及其對Wnt通路的抑制作用

Wnt信號通路通過對成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞等骨組織細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用,參與了多種骨關(guān)節(jié)疾病的骨代謝紊亂過程。DKK1是一種分泌型糖蛋白,它通過競爭性結(jié)合LRP5/6抑制Wnt信號在細(xì)胞內(nèi)的傳遞,從而參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化及遷徙等過程[3](圖2)。DKK1是通過關(guān)閉Wnt信號通路,導(dǎo)致Wnt/β-catenin的經(jīng)典激活途徑受阻,從而抑制成骨細(xì)胞增值、分化,抑制骨形成,故也被認(rèn)為是Wnt信號通路的天然抑制物。以往對DKK1的研究主要集中在腫瘤領(lǐng)域,近年來,隨著對Wnt信號通路與骨形成關(guān)系的認(rèn)識逐漸深入,進(jìn)一步探索DKK1在骨關(guān)節(jié)疾病中的作用及將DKKl作為新的生物標(biāo)記物及治療干預(yù)靶點(diǎn)已成為新的研究熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)也證實(shí)過度表達(dá)的DKK1能抑制骨髓基質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化,使成骨細(xì)胞數(shù)量減少,還能抑制骨基質(zhì)的礦化及骨折后的修復(fù)[4]。而在一些破骨細(xì)胞活性增加的疾病中,抑制DKK1的作用使其表達(dá)降低,進(jìn)而激活Wnt通路使成骨細(xì)胞活動(dòng)增加,對于骨量減少性疾病的治療具有一定的意義。有研究發(fā)現(xiàn)在骨質(zhì)疏松及RA患者中具有高表達(dá)的DKK1,其作為Wnt通路信號的抑制劑,可使成骨細(xì)胞分化進(jìn)程受阻,從而抑制骨形成,并可能間接作用于破骨細(xì)胞而誘導(dǎo)骨侵蝕[5]。因此,最近研究開發(fā)的DKK1多表位DNA疫苗正是通過中和DKK1的作用達(dá)到對關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型骨侵蝕保護(hù)作用的目的。

圖2DKK1通過與LRP結(jié)合阻斷Wnt通路

3 DKK1與AS關(guān)系的研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于DKK1與AS的研究相對較少,由于AS病理變化不同于RA、骨質(zhì)疏松等骨關(guān)節(jié)疾病,其異位骨化的病理過程更為突出,因此Wnt通路及DKK1在該病中的可能作用機(jī)制也成為了研究熱點(diǎn)之一。已有研究發(fā)現(xiàn),AS患者中DKK1表達(dá)降低,從而誘導(dǎo)Wnt家族成員高表達(dá),促使成骨細(xì)胞特異性基因表達(dá)增加,促進(jìn)骨形成??赡軐S晚期的軟骨細(xì)胞再生、韌帶骨化及假關(guān)節(jié)形成都起著重要作用。但是,也有部分研究表明在某些AS患者血清中DKK1表達(dá)反而升高,可能是其疾病活動(dòng)期誘發(fā)骨侵蝕的機(jī)制之一。因此,進(jìn)一步明確AS不同病情活動(dòng)狀態(tài)下DKK1表達(dá)及其對Wnt通路的作用具有重要的臨床意義。

Yucong等[6]近期報(bào)道了在AS患者血清中功能型DKK1表達(dá)下降,且與該類患者影像學(xué)評分呈負(fù)相關(guān),初步提示了DKK1在本類疾病的作用和潛在應(yīng)用價(jià)值。但對于SPA中不同疾病亞型及不同疾病活動(dòng)度的患者中DKK1表達(dá)情況并未進(jìn)行深入探討,其是否通過Wnt/β-catenin經(jīng)典途徑發(fā)揮作用也屬未知。因此,深入了解DKK1在SPA中的作用機(jī)制及其與病情活動(dòng)及疾病亞型的相關(guān)性對于SPA的治療選擇具有重要意義,也可能為SPA的治療提供全新視角。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究方面,Diarra等[7]研究用DKK1拮抗劑處理TNF-轉(zhuǎn)基因小鼠,發(fā)現(xiàn)DKK1拮抗劑組小鼠成骨細(xì)胞增多并有骨贅形成,表明DKK1可抑制Wnt信號通路從而抑制骨形成。另外,實(shí)驗(yàn)表明DKK1除了直接干擾Wnt通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,還可通過影響NF-κB受體活化因子(RANKL)和骨保護(hù)素的表達(dá),作用于破骨細(xì)胞的產(chǎn)生及骨吸收過程。Uderhardt等[8]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用DKK1拮抗劑的小鼠模型阻斷DKK1后小鼠X型膠原的表達(dá)上調(diào),肥大軟骨細(xì)胞數(shù)量增加,骶髂關(guān)節(jié)內(nèi)βcatenin含量明顯增加,并出現(xiàn)骶髂關(guān)節(jié)的融合,說明阻斷DKK1能促進(jìn)骶髂關(guān)節(jié)的融合,進(jìn)一步提示其在SPA骶髂關(guān)節(jié)的病變中起了重要的作用。其次,小鼠血清中骨保護(hù)素水平明顯增加,關(guān)節(jié)的破骨細(xì)胞數(shù)量減少,骨吸收受到抑制,提示DKK1還能通過骨保護(hù)素影響骨代謝的過程。然而檢索近幾年關(guān)于AS患者血清DKK1水平的18篇相關(guān)研究文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)在不同的文獻(xiàn)中結(jié)論不一。其中有9篇報(bào)道結(jié)果表明AS患者血清的DKK1較健康對照組明顯降低,支持DKK1降低與AS新骨形成有關(guān)[8-16];6篇報(bào)道得出了結(jié)論相反的研究結(jié)果,AS患者血清中DKK1水平較對照組明顯升高[17-23];2篇報(bào)道則認(rèn)為AS患者與對照組外周血中DKK1水平相似,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[11,24];還有1篇分別測定了AS患者血清中總的DKK1水平和與LRP-6-FC結(jié)合的功能型DKK1水平,結(jié)果表明血清總DKK1水平在AS患者和健康對照組中差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而功能型DKK1在AS患者組明顯低于健康對照組[6]。Kwon等[9]測定了56例AS患者和40例對照組的血清DKK1水平,發(fā)現(xiàn)AS患者血清的DKK1較對照組明顯降低,支持DKK1降低與AS新骨形成有關(guān)。Heiland等[10]隨訪了65例AS患者2年,發(fā)現(xiàn)有新的韌帶骨贅形成患者血清功能型DKK1水平較無韌帶骨贅形成患者低,提示上調(diào)DKK1可能是AS患者避免形成韌帶骨贅的保護(hù)性因素,該研究還發(fā)現(xiàn)DKK1與骨硬化蛋白相關(guān),因此認(rèn)為功能型DKK1可作為患者預(yù)測韌帶骨贅形成的生物標(biāo)記物之一,但是DKK1與C反應(yīng)蛋白(CRP)無關(guān),提示DKK1與急性炎癥反應(yīng)無關(guān)。Ustun等[17]檢測了44例AS患者和41例健康對照組的血清DKK1和骨硬化蛋白水平,并把AS組分成接受和未接受抗TNF-α治療的兩組,發(fā)現(xiàn)AS患者外周血DKK1和骨硬化蛋白水平低于健康對照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而接受和未接受抗TNF-α治療的兩組血清DKK1和骨硬化蛋白水平相似,活動(dòng)和非活動(dòng)患者水平相似,巴氏AS放射學(xué)評分(BASRI)與血清DKK1及骨硬化蛋白水平不相關(guān)。而Wang等[18]研究發(fā)現(xiàn)AS患者(126例)DKK1水平與RA患者(41例)相近,均明顯高于對照組,且DKK1與骨生物學(xué)標(biāo)志物、Bath強(qiáng)直性脊柱炎疾病活動(dòng)指數(shù)(BASDAI)、夜間痛、晨僵及CRP之間未見顯著相關(guān)性。Daoussis等[19]發(fā)現(xiàn)AS患者血清DKK1水平較健康對照組升高(P<0.05),且在不同性別AS患者中DKK1差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Elshishtawy等[20]發(fā)現(xiàn)AS患者DKK1水平雖然較對照組升高,但其中人類白細(xì)胞抗原(HLA)-B27陽性組DKK1水平較HLA-B27陰性組低,而且發(fā)現(xiàn)DKK1水平與脊柱巴氏AS放射學(xué)指數(shù)(BASRI-S)及修訂后的Stoke-AS脊柱評分(mSASSS)評分呈負(fù)相關(guān)。國內(nèi)單振興等[21]測定了45例AS患者和20例對照組的DKK1水平,發(fā)現(xiàn)AS患者血清的DKK1較對照組明顯升高,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)中晚期AS患者DKK1水平較早期患者明顯降低,隨著AS骨化程度的進(jìn)展,DKK1表達(dá)呈下調(diào)趨勢;陳枝瓊等[22]測定了45例AS患者和20例對照組的DKK1水平,發(fā)現(xiàn)AS患者血清的DDK1較對照組明顯升高,且與BASDAI評分呈正相關(guān),而使用TNF-α拮抗劑組DKK1水平降低。de Andrade等[11]和Taylan等[24]則認(rèn)為AS患者外周血DKK1水平與健康對照組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Yucong等[6]分別測定了AS患者血清中總的DKK1水平和與LRP-6-FC結(jié)合的功能型DKK1水平,結(jié)果表明血清總DKK1水平在AS患者和健康對照組中差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而功能型DKK1在AS患者組明顯低于健康對照組,且與該類患者影像學(xué)評分呈負(fù)相關(guān)??傊?,AS患者DKK1及Wnt/β-catenin通路在不同文獻(xiàn)中結(jié)論不一,更需要進(jìn)一步研究明確。

4 總結(jié)與展望

綜上所述,DKK1作為Wnt通路的調(diào)節(jié)蛋白,其在脊柱關(guān)節(jié)病患者血清中表達(dá)升高或是降低是否與病程、疾病活動(dòng)度、血清型別、骨贅形成與否等病變亞型進(jìn)一步相關(guān),又或者與檢測方法有關(guān),應(yīng)該檢測與受體LRP-6-Fc結(jié)合的功能型DKK1,目前均尚無統(tǒng)一的結(jié)論,同時(shí)聯(lián)合檢測其經(jīng)典代謝途徑中Wnt/β-catenin通路蛋白表達(dá)的水平也尚屬空白,DKK1聯(lián)合相關(guān)指標(biāo)檢測是否能作為AS新骨形成的標(biāo)記物等問題還有待進(jìn)一步研究明確。近幾年興起的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)治療理念就是指在充分了解患者的遺傳背景和臨床特征之后,根據(jù)各臨床指標(biāo)對患者的預(yù)后發(fā)展和適用藥物作出精準(zhǔn)預(yù)判,選擇最符合患者個(gè)性特點(diǎn)的治療方案。SPA等風(fēng)濕性疾病是臨床上最富有個(gè)性和差異的一大類疾病,是最適合應(yīng)用精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念的一大類疾病。因此,通過研究Wnt通路及其抑制劑DKK1在AS中的作用機(jī)制,對AS患者的遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、病理學(xué)等特征進(jìn)行更深入的了解,對于其發(fā)病機(jī)制的探討和發(fā)現(xiàn)新的干預(yù)靶點(diǎn)具有重要意義,更加促進(jìn)其趨向于精準(zhǔn)醫(yī)療。進(jìn)一步研究DKK1在SPA患者血清中的表達(dá)對患者病情評價(jià)和預(yù)后判斷也具有重要的指導(dǎo)意義。

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(本文編輯:嚴(yán)瑋雯)

更正啟事

本刊2017年第39卷第8期第648頁沈曉勇《多層螺旋CT與MRI對胰腺囊性腫瘤診斷價(jià)值的比較研究》一文其中一位作者“江曉華”應(yīng)改為“江小華”。特此更正,并向讀者致歉。

本刊編輯部

2016-11-25)

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.9.2016-1966

321000 金華市中醫(yī)醫(yī)院風(fēng)濕免疫科(田麗貞);浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院風(fēng)濕免疫科(周美菊、薛靜),檢驗(yàn)科(張松照)

薛靜,E-mail:jingxue@zju.edu.cn

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Bim在激素誘導(dǎo)成骨細(xì)胞凋亡中的表達(dá)及意義
當(dāng)歸拈痛湯加減治療濕熱痹阻型強(qiáng)直性脊柱炎28例
中醫(yī)外治法治療強(qiáng)直性脊柱炎27例
壯督除痹湯內(nèi)服聯(lián)合活血化瘀膏外敷治療強(qiáng)直性脊椎炎64例
成骨細(xì)胞在兩種膠原支架材料上的生長特征
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