瘦素在系統性紅斑狼瘡發病過程中的研究進展①

張 索 馬孔陽 劉冬舟深圳市人民醫院暨南大學第二臨床醫學院南方科技大學第一附屬醫院風濕免疫科深圳518020

系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是自身免疫反應介導的、以免疫性炎癥為突出表現的多系統損害的慢性自身免疫性疾病,其血清具有以抗核抗體為代表的多種自身抗體。我國SLE患病率為(30.13～70.41)/10萬,多見于女性,尤其是20～40歲的育齡期女性,是最常見的免疫性疾病之一,極大地危害公眾健康。目前SLE的發病機制尚不明確,研究其發病機制及其可能的治療靶點是當今免疫性疾病領域的一大重任。瘦素是一種脂肪細胞衍生的激素/細胞因子,目前研究發現其不僅具有影響基礎代謝的功能,還在生殖系統、造血系統、神經內分泌系統及免疫系統中發揮重要作用,能夠調節多種免疫細胞的功能,在許多自身免疫性疾病中扮演重要角色。目前研究發現瘦素似乎在SLE免疫發病機制中起關鍵作用,可能通過不同靶點如誘導Th17分化、抑制調節性T細胞(regulatory T cells,Tregs)功能、促進自身反應性T細胞增殖等途徑等促進SLE的發生發展,本文就瘦素在SLE發病過程中的研究進展進行綜述。

1 瘦素介紹

Leptin來源于希臘語的詞根“leptos”,意思是“瘦”,Douglas Coleman在20世紀60～70年代研究肥胖突變鼠時發現了瘦素的作用。1994年,FRIEDMAN實驗室通過定位和克隆發現了人和鼠的瘦素是由ob(obese)基因編碼的,進而首次合成并命名為leptin。瘦素主要由脂肪細胞合成分泌,并可在胎盤、骨骼肌、胃中少量分泌,作為一種肽類激素,瘦素主要作用于下丘腦弓狀核,通過神經-內分泌軸調節攝食、血管生成、胰島素分泌、能量代謝、生殖系統和神經生理等功能[1]。瘦素受體(leptin receptor,LEPR)具有多種異構體,包括ob-Ra、b、c、d、e、f型,分布于幾乎所有器官和組織,其中ob-Rb長型受體在下丘腦的核團上高度表達,是主要的功能受體(其余屬短型受體)。瘦素能夠穿過血腦屏障,通過作用于ob-Rb受體調節能量平衡和食欲,上調下丘腦-垂體-甲狀腺軸,抑制下丘腦-垂體-腎上腺軸；此外瘦素還可作用于外周器官和組織,如促進胰島素抵抗、促進動脈粥樣硬化斑塊形成、促進游離脂肪酸和葡萄糖的攝取、平滑肌、肝臟和胰腺中脂肪酸β的氧化以及能調節糖異生和阻斷脂肪生成[2-3]。瘦素作為一種能量穩態調節因子在大腦中發揮作用,通過誘導厭食因子和抑制促食欲因子引發食物攝入減少和能量消耗增加。低瘦素水平可增加食物攝入并抑制能量消耗,瘦素水平升高則可抑制食欲并增加能量消耗。瘦素自身的合成主要受食物攝入和與飲食有關的激素調節,但也受能量狀態、性激素(瘦素合成可被睪酮抑制,雌激素和孕激素則促進其合成)和各種炎癥介質水平影響[4]。瘦素濃度在肥胖癥患者中增加,但是高內源性(和外源性)瘦素并不能使肥胖患者體重正?；?表明肥胖患者中存在瘦素抵抗的可能性,目前國際上已經提出了許多限制肥胖中瘦素-LEPR信號傳導的潛在機制(例如,肥胖誘導的LEPR信號通路抑制劑、炎癥信號通路和細胞因子的激活、下丘腦的LEPR應激或下丘腦神經膠質增生)損害肥胖中的LEPR信號傳導,從而導致瘦素抵抗[5]。隨著對瘦素功能的深入認識,近年研究發現,瘦素還能夠廣泛調節各種免疫細胞,在維持機體的固有免疫和適應性免疫功能中起重要作用。研究表明,肥胖患者血液循環中的瘦素水平顯著升高,使這些患者更易患2型糖尿病、退行性疾病、心血管疾病及自身免疫性疾??；相反,瘦素水平降低(如營養不良個體中的瘦素水平)與感染風險的增加和細胞介導的免疫力的降低有關[6]。瘦素在維持機體的免疫功能和動態平衡中扮演重要角色,在多種自身免疫性疾病的發病過程中起重要作用[7]。SLE是一種經典的自身免疫性疾病,目前主要的致病機理尚不明確,瘦素可能起關鍵作用,本文就瘦素對免疫系統的調節功能展開論述,進而闡述瘦素在SLE發病過程中的研究進展。

2 瘦素與免疫系統

瘦素對免疫系統的調節通過作用于免疫細胞的發育、增殖、抗凋亡、成熟和激活水平,從而影響固有免疫和適應性免疫[8]。見圖1,詳見后述。

2.1 瘦素能夠影響固有免疫 在NK細胞中,瘦素可誘導NK細胞的成熟、活化和細胞毒性表型的分化,其在NK細胞中的主要作用是增強NK細胞免疫活性和細胞增殖,同時可降低NK細胞的凋亡率[7]。同時,肥胖個體中的瘦素抵抗可導致NK細胞中瘦素反應缺乏,因此,肥胖個體的NK細胞計數和功能低于瘦個體[9]。在單核細胞/巨噬細胞中,瘦素刺激CD39、CD69、CD25、CD71和IL-1Rα表達,并產生促炎癥細胞因子IL-6和TNF-α,另外,其可通過磷脂酶激活進行增殖和吞噬,并從這些細胞中產生類花生酸、一氧化氮、白三烯B4和環氧合酶2,總而言之,瘦素可促進巨噬細胞的活化,增強其趨化性及吞噬功能,并促進細胞因子產生[10-12]。在樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)上,與瘦素對單核細胞的作用相似,瘦素也作為DCs的激活劑和生存因子,增加其IL-8、IL-12、IL-6和TNF-α分泌,減少MIP-1-α產生,可激活未分化DCs的PI3K-Akt通路,此外,瘦素提高了其遷移和趨化反應,并促使其向Th1介導的免疫反應發展[7]。在肥大細胞上,瘦素可能具有免疫調節功能,瘦素可通過肥大細胞間接調節巨噬細胞表型,瘦素的缺乏可促進肥大細胞的抗炎反應,從而導致巨噬細胞表型從M1轉移到M2[13]。在中性粒細胞中,瘦素促進其趨化作用和活性氧釋放,同時可通過PI3K和MAPK通路在體外延緩成熟中性粒細胞的凋亡；在嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞上,瘦素能夠增強趨化性,促進黏附分子的細胞表面表達以及趨化因子和促炎細胞因子的產生[14]。

圖1 瘦素對固有免疫和適應性免疫的影響Fig.1 Effect of leptin on innate and adaptive immunity

2.2 瘦素對適應性免疫的影響 研究發現,缺乏瘦素或其功能性受體的小鼠在細胞介導和體液免疫方面都有許多缺陷[15]。同樣,先天性瘦素缺乏癥患者在兒童期的感染相關死亡發生率也更高,患有先天性瘦素缺乏癥的兩名兒童和患有獲得性低瘦素血癥的女性患者的重組人瘦素給藥標準化了幼稚CD4+CD45RA+T細胞的絕對數量,并且幾乎恢復了其增殖反應和細胞因子釋放功能[16-17]?？傊?瘦素在T細胞的活化、增殖及細胞因子產生中具有促進作用；缺乏LEPR的肥胖小鼠顯示胸腺萎縮和T細胞淋巴細胞減少；瘦素有利于T細胞通過JAK-STAT信號通路產生細胞因子；瘦素還可調節CD4+T細胞極化為Th1和Th2細胞；瘦素使T輔助細胞因子的產生趨向于促炎表型(Th1,分泌IFN-γ)而不是抗炎表型(Th2,分泌IL-4)；Th17細胞在促進和維持炎癥和自身免疫方面具有最重要作用,研究發現瘦素是Th17淋巴細胞分化所必需的,此外,瘦素與胸腺細胞從雙陽性(CD4+CD8+)細胞向CD4+單陽性細胞的分化有關[4]。Treg是抑制自身免疫疾病中異常免疫應答的關鍵,瘦素抑制CD4+CD25+Treg增殖,LEPR大量存在于Tregs的細胞表面；體外行瘦素阻斷治療可導致Treg增殖[18]；另外,研究發現瘦素缺乏小鼠(ob/ob小鼠)和LEPR缺陷小鼠(db/db小鼠)的Tregs數量明顯增加。瘦素誘導的雷帕霉素機制靶點(mTOR,也稱為雷帕霉素的哺乳動物靶點)的激活抑制Treg的增殖,研究發現敲除LEPR小鼠的mTOR活性較正常小鼠降低,伴隨Treg的增殖增加；此外,瘦蛋白能夠通過mTOR活化抑制人常規CD4+CD25-T細胞中的自噬過程,瘦素-mTOR軸已成為免疫和能量狀態之間的潛在聯系[19]。B淋巴細胞在細胞表面表達長形的LEPR,表明瘦素對B細胞功能有直接影響,在ob/ob小鼠中,與正常小鼠相比,B淋巴細胞數量減少,在瘦素處理后B細胞計數增加[20]。瘦素通過激活BCL-2和cyclin D1表達誘導進入細胞周期促進B淋巴細胞增殖并抑制細胞凋亡,通過JAK-STAT和p38MAPK-ERK1/2信號誘導促炎癥細胞因子(如TNF和IL-6)及抗炎和免疫調節性細胞因子IL-10的分泌?？偠灾?瘦素可以通過促進增殖和降低凋亡率來增加B細胞數量；瘦素還激活B細胞分泌促炎、抗炎和調節性細胞因子；另外,禁食小鼠骨髓中的B細胞發育發生改變——祖B細胞、前B細胞和未成熟B細胞減少,成熟B細胞增多,這些進食小鼠都具有低血清瘦素水平的特征,瘦素似乎是B細胞發育所必需的[4]。

3 瘦素與SLE

3.1 瘦素與SLE相關性的研究 在結締組織病、炎癥關節炎、血管炎等全身性自身免疫性疾病中,ob/ob或db/db小鼠對自身免疫性疾病的易感性均較低,瘦素似乎在不同自身免疫疾病的發病過程中均發揮重要作用。SLE是一種可累及所有器官和組織的慢性自身免疫性疾病,許多作者報告SLE患者與健康人相比,血清瘦素水平更高,且與SLE疾病活動度、動脈粥樣硬化等相關[21-26]。相反,有研究稱未發現SLE患者血漿瘦素水平較正常人高[27]。近期一篇系統綜述對這些矛盾的結果進行了匯總分析,納入了18項研究、1 333例SLE患者和1 048名不同種族地區(歐洲、亞洲、阿拉伯、拉丁美洲和混合人群)的健康受試者,研究表明,SLE患者中血清瘦素水平明顯更高[28]。在動物模型中,CHEN等[29]開發了一種由豬瘦素啟動子控制的轉基因瘦素豬,通過大量表達瘦素產生了與SLE相關的癥狀包括,貧血、白細胞減少、血小板減少及腎和肝損傷等,同時抗雙鏈DNA抗體(dsDNAs)、抗核抗體(ANAs)和抗核小體抗體(ANuAs)在血清免疫學檢查中均顯著增加,糖皮質激素實驗療法部分緩解了在這些轉基因瘦素豬中觀察到的狼瘡癥狀。LOURENCO等[30]研究表明,與野生型小鼠相比,通過降植烷誘導狼瘡小鼠模型后,ob/ob小鼠的自身抗體產生和疾病嚴重程度較低；有趣的是,抗dsDNA、抗染色質抗體、抗RNP和抗ssDNA自身抗體的產生是瘦素依賴性的,因為ob/ob小鼠不能產生這些自身抗體；而在自發狼瘡小鼠模型(NZB×NZW)F1中也證實了類似的結果；注射瘦素能夠加速狼瘡腎炎的疾病進程；而在易患狼瘡的小鼠中,中和瘦素的作用可抑制促炎反應和SLE的疾病表現。上述結果表明瘦素在SLE的發病過程中起關鍵作用。

3.2 瘦素可能通過抑制Tregs功能促進SLE發病Tregs通過抑制效應免疫細胞的增殖和促炎細胞因子的產生在外周免疫耐受機制和預防致病性自身免疫中具有重要作用。研究表明,SLE患者活動性疾病期間循環Tregs數量可能減少,且這種減少的程度可能與疾病的嚴重程度呈負相關[26,31]。瘦素可抑制Treg活性。在自發性狼瘡的(NZBxNZW)F1小鼠模型中,空腹誘導的瘦素減少導致Tregs淋巴細胞增加,這種效應在ob/ob和db/db小鼠中沒有檢測到[32]。研究發現瘦素以劑量依賴的方式抑制CD4+CD25-T細胞向Tregs轉化,而瘦素阻斷可逆轉這種作用[30]。

3.3 瘦素通過誘導Th17活化促進SLE發病Th17細胞在促進和維持炎癥和自身免疫方面具有重要作用,促炎細胞因子IL-17在多種自身免疫疾病動物模型中促進炎癥和自身免疫反應,其在SLE患者中也顯著增加,而該細胞因子由Th17亞組的CD4+T細胞產生[33]。研究發現瘦素是Th17淋巴細胞分化所必需的,瘦素可增強SLE患者Th17的反應性及增殖,LEPR缺陷的CD4+T細胞分化為Th17群體的能力降低,阻斷瘦素信號傳導可能是治療自身免疫性疾病和風濕性疾病的潛在策略[34]。FUJITA等[35]發現,Tregs在瘦素缺乏的MRL/Lpr小鼠的脾臟中增加；在體外用瘦素培養MRL/Lpr小鼠脾臟中提取的幼稚CD4+T細胞結果顯示,與對照組相比,瘦素培養可抑制調節性T細胞的產生和增殖,Th17數量增加。RORγt(ROR核激素受體家族)是一種轉錄因子,可作為Th17細胞分化的主要調節因子,而瘦素可誘導其轉錄促進Th17增殖[33]。瘦素在CD4+T細胞中以劑量依賴性方式增加RORγt表達和IL-17產生,還可增加來自ob/ob小鼠的CD4+T細胞中的RORγt表達和IL-17產生。

3.4 在SLE中瘦素的其他致病機理及相關性研究AMARILYO等[36]在同一小鼠模型中發現,瘦素誘導巨噬細胞吞噬凋亡細胞,增加抗原利用率和T細胞的自身反應性。瘦素可促進效應T細胞反應并促進自身抗原呈遞給T細胞。研究發現瘦素對狼瘡易感小鼠胸腺細胞具有抗凋亡作用,與模擬處理的對照小鼠相比,在已經接受瘦素處理的小鼠反應性T細胞的增殖顯著增高；此外,瘦素促進T細胞釋放促炎細胞因子(IFN-γ、IL-17和IL-6),提示瘦素參考有利于SLE中具有致病原性潛能的T細胞[37]。我國有學者研究發現瘦素可加劇狼瘡鼠骨髓間充質干細胞的衰老,并減弱其免疫調控功能,造成Th17/Tregs免疫失衡,從而加重狼瘡的病情,這種現象可以通過抑制瘦素、中性粒細胞激活肽2進而阻斷PI3K/Akt途徑來預防[38-40]。SANTOS等[41]研究了脂肪因子與TNF系統之間的聯系,結果表明瘦素水平與可溶性TNF受體2水平呈正相關,這與疾病活動度和損傷指數有關。魚油中的n-3多不飽和脂肪酸(PUFA)已被證明在不同炎癥性疾病(如類風濕性關節炎)中介導多種抗炎特性,SLE患者食用魚油可導致瘦素水平和疾病活動性降低[42-43]。

總之,瘦素似乎在SLE發病過程中扮演重要角色,可能通過不同靶點如抑制Tregs細胞功能、誘導Th17活化、促使自身反應性T細胞增殖等途徑等促使SLE的發生發展,但其具體機制及潛在的其他功能仍有待研究。

4 結語與展望

瘦素通過多種途徑在人體免疫系統中發揮重要作用,似乎在不同的自身免疫疾病的發病過程中均起重要作用。SLE作為最常見的自身免疫性疾病之一,目前研究提示瘦素在SLE免疫發病機制中可能起關鍵作用。但目前關于瘦素的研究多來源于動物模型,其在SLE患者中的作用有待進一步研究。由于目前研究還不夠深入,在SLE疾病各個階段,瘦素的具體機制和作用仍不明確。SLE的治療是否可通過抑制瘦素的功能研究出SLE新的治療靶點、能否使SLE患者的病情預后得到改善、能否使病情長期緩解等諸多問題仍有待解決。