李端 郭锦晨 王宇晴 葛亮
【摘 要】 过氧化物酶体增殖活化因子受体γ及其配体在各类炎症、免疫反应中发挥重要作用。过氧化物酶体增殖活化因子受体γ可反映类风湿关节炎患者的临床病情活动度，并预测关节破坏的程度;其基因Pro12Ala可作為类风湿关节炎高危人群的筛选指标，有助于类风湿关节炎的二级预防。过氧化物酶体增殖活化因子受体γ激动剂参与类风湿关节炎治疗已成为当下研究的热点，但其对疾病进展和严重程度的影响需要更深入的研究。
【关键词】 类风湿关节炎;过氧化物酶体增殖活化因子受体γ;感染;基因易感;炎症反应;免疫
过氧化物酶体增殖活化因子受体γ（PPARγ）属于过氧化物酶体增殖活化因子受体（PPAR）的一种亚型，可转录翻译为各亚群参与生理过程，与其配体结合后具有抑制细胞增生、诱导细胞凋亡、抑制炎症、抑制血管生成等作用，有望在类风湿关节炎（rheumatiod arthritis，RA）的发病机制研究和治疗等方面开辟新的领域。RA是炎症性自身免疫性疾病，以持续性滑膜炎、全身性炎症和自身抗体产生为病理变化，以关节肿胀、疼痛、功能障碍等关节受累和类风湿结节、血管炎、内脏病变等关节外表现为主要症状[1]。RA病因尚未完全明确，可能与免疫异常、基因、感染、吸烟等因素有关[2]。越来越多的研究报道显示，PPARγ参与RA的发生、发展，可能成为诊断、治疗RA的新靶点，本文将对PPARγ在RA发病中的作用进行探讨。
1 PPARγ分子结构及功能
PPAR是由配体激活的核转录受体，属于核受体超家族成员，目前已证实有PPARα、PPARβ、PPARγ共3种亚型[3]。人PPARγ基因位于3号染色体断臂（3p25）上，有γ1、γ2、γ3、γ4共4种亚型[4]，各亚型结构域、配体结合域一致，作用基本相同，仅在组织表达上存在差异。PPARγ1是最主要和分布最广泛的异构体，在几乎所有的组织中都有分布;PPARγ2主要分布于脂肪组织中;而PPARγ3分布于巨噬细胞、T淋巴细胞、脂肪组织及结肠上皮中;PPARγ4的分布尚不清楚[5]。PPARγ与其配体结合后将炎症或环境等刺激转化为胞内信号，从而发挥作用，其调控的信号通路有：①通过不同炎症途径的干扰控制所涉及的基因表达，影响炎性因子的产生和细胞募集，发挥抗炎作用;②直接调节PPARγ磷酸化状态，增加胰岛素的敏感性;③激活和调节靶基因转录表达的途径，与位于某些基因上游的PPAR反应元件（PPRE）相互作用，调控靶基因的表达，参与细胞凋亡。PPARγ配体分为人工合成和人工配体两类，罗格列酮、吡格列酮等噻唑烷二酮类药物及其衍生物是PPARγ的人工合成配体，多用于治疗2型糖尿病。天然配体有花生四烯酸、必需氨基酸等，15-脱氧-Δ12，14-前列腺素J2是第一个已确定的PPARγ天然配体，被广泛用于药理学研究中。
2 PPARγ参与RA发病过程
2.1 PPARγ与环境 目前，有文献报道，吸烟和局部微生物毒力是导致RA的2个主要环境危险因素[6]。吸烟增加循环中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的产生，且吸烟的强度和持续时间与RA患者的TNF-α/TNF受体（sTNFR）比值相关[7]，PPARγ经配体活化后可抑制TNF-α合成[8]，从而调控吸烟引起的炎症对RA病情的影响。另外，吸烟者支气管黏膜组织中PPARγ表达均减少，炎症反应加重[8]。目前认为，慢性感染与RA存在一定关联性[9]，可能由于感染因子进入人体后，其所含某些成分（如寡糖或糖肽碎片）被关节内滑膜细胞摄取并组合到滑膜细胞所合成的蛋白多糖中，使其结构发生改变而具抗原性。这种抗原不仅使机体产生自身抗体，还导致免疫球蛋白G分子的铁结构发生改变，形成新的抗原决定簇，从而激发另一种抗体形成，即类风湿因子（RF）。因此，RF是诊断RA的重要自身抗体，但并非特异性抗体[10]。支原体感染[11]、牙龈卟啉单胞菌[12]、肠道菌群[13-14]等可以作为诱因、病因导致RA发病，亦可参与加重病情、增加疾病风险，上述病原体通过PPARγ通路在RA发病机制及治疗中受到广泛关注。
2.2 PPARγ与基因易感性 遗传因素和环境因素协同作用导致RA发病得到了广泛认可，遗传学因素可以解释的RA易感性约65%[15]，成为RA的强危险因素之一。一些控制免疫反应的基因会增加RA的患病风险[16]，如HLA、stats4、TRAF1、C5等。PPARγ基因外显子B的Pro12Ala变异与2型糖尿病肾病、胰腺癌、高血压等疾病具有相关性[17-19]。Pro12Ala作为PPARγ基因编码变体可能与巴基斯坦人的RA有关[20]。JALIL等[20]将300例巴基斯坦人分为RA组和对照组，每组150例。
采用ARMS-PCR方法进行基因分型，并用Graphpad Prism 5v软件进行数据分析，采用等位基因特异性引物（PPAR-F1、PPAR-F2、PPAR-R）进行扩增，产物在质量分数为2%的琼脂糖凝胶上分离。对照组CC（ProPro）基因型频率高于RA组（50.0% vs 34.0%），CG（ProAla）基因型频率相对相同（48.0% vs 46.6%），而GG（AlaAla）基因型频率显著高于对照组（18.0% vs 3.3%，P < 0.000 1）。
此外，小等位基因G在具有相同趋势和相关方向的病例中有显著的高等位基因频率（OR = 1.991，P < 0.000 1）。这些观察表明，Pro12Ala（rs1801282）是PPARγ基因的一个编码变异，与巴基斯坦人的RA有关。国内研究报道，四川地区汉族人群PPARγ的A等位基因与RA发生风险密切相关[21]，提示PPARγ基因可能成为RA的生物标志物，且PPARγ基因的Pro12Ala多态性频率与我国其他地区黄种人群相近，有利于早发现高危人群，预防疾病。亦有研究显示，PPAR Pro12Ala多态性与RA并无关系[22]，故需进一步进行多种族的大样本统计，减少种族差异和样本大小对结果的影响。
2.3 PPARγ与炎症反应 RA炎症细胞浸润到关节滑膜，出现骨和软骨损伤，最终可能导致关节畸形和功能丧失[23]。实验表明，PPARγ在正常滑膜中呈高表达状态，抑制滑膜炎症反应。MARDER等[24]通過Western blot和免疫组织化学发现，与正常的成纤维样滑膜细胞（FLS）相比，RA的FLS中PPARγ的表达呈中低度。亦有研究证明，PPARγ表达下降可明显促进自身免疫病大鼠和正常大鼠组织中FLS的迁移和增殖[25]，而上调的PPARγ表达明显降低FLS的迁移和增殖，人PPARγ与鼠类高度同源，人滑膜组织中PPARγ低表达，且主要在衬里层，发现PPARγ配体可以改善细胞因子诱导的关节软骨损伤，可为RA和骨关节炎患者提供软骨保护，具有作为RA治疗靶标的潜力。PPARγ激动剂如吡格列酮、15d-PGJ2、罗格列酮等在RA治疗中也得到广泛关注[26]。RA患者存在的高胰岛素抵抗和血管功能障碍促进滑膜炎症，并与疾病活动密切关联，炎症的发生亦加重高胰岛素血症和血管功能障碍[27-28]，PPARγ激动剂可抑制环氧合酶-2、前列腺素E2、TNF-α等炎症介质表达，降低炎症反应。
2.4 PPARγ与免疫调节
2.4.1 PPARγ与巨噬细胞 RA与滑膜的巨噬细胞活化，产生大量炎性细胞因子如TNF-α、白细胞介素（IL）-1、IL-6、IL-8等有关[29]。TNF-α是由巨噬细胞合成、分泌，可以刺激破骨细胞、基质细胞表达核转录因子-κB受体活化因子配体（RANKL），从而促进破骨细胞的生成，参与RA的关节软骨和骨破坏。研究发现，RA患者受累关节的巨噬细胞中PPARγ高度表达，PPARγ通路可抑制巨噬细胞上脱辅基蛋白β受体的表达，并促进巨噬细胞凋亡，减少TNF-α、IL-6、IL-1β释放，并阻止巨噬细胞或干细胞在TNF-α诱导下分化为破骨细胞，降低成熟破骨细胞的骨吸收活
性[30]。SAHAR等[31]将30例RA患者作为观察组，其中1a组（15例）为中高度疾病活动患者，1b组（15例）为缓解或低度疾病活动患者，另30例正常志愿者为对照组，采取定量PCR方法检测外周血单核细胞PPARγ基因表达程度，发现RA患者PPARγ在单核细胞中的表达增高（6.87±0.90）倍，显著高于对照组的（6.13±0.52）倍，与健康正常人相比，RA患者单核细胞中PPARγ蛋白的组成性表达显著增高，这代表了最小疾病活动性，并非缓解[32]。缓解组和低活动组PPARγ基因表达水平增高（7.60±0.63）倍，且PPARγ蛋白或mRNA高水平患者RA疾病活动度评分较低，且差异均有统计学意义（P < 0.05）。因此，PPARγ蛋白在RA患者的表达与疾病活动性呈负相关，并提示PPARγ的过度表达可能具有抗风湿的作用。
2.4.2 PPARγ与T细胞 调节性T细胞（Treg细胞）是一类控制体内自身免疫反应性的T细胞亚群，这类细胞以表达Foxp3、CD25、CD4为细胞表型特征[33]。AVDEEVA等[34]将健康献血者外周血中CD4+Foxp3+Treg的丰度和表型标志物与早期RA患者相比，以发掘与疾病活动性、抗体水平、T细胞亚群绝对数量和比例的潜在相关性。试验显示，未治疗的早期RA患者的血Treg细胞百分比和绝对数量显著下降，并且与健康对照者相比，Treg细胞表面标记物的活化水平较低。Treg细胞缺陷与RA活性和抗体水平呈负相关。早期未经治疗的RA患者治疗后Treg细胞比例和绝对数均增加，活化标志物水平升高，提示其功能能力增强。通过流式细胞术检测RA患者与健康志愿者Treg细胞频率，可以发现，Treg细胞相关细胞因子的水平明显降低，Treg细胞在预防自身免疫中起关键作用，而其活性却在RA中受损，Treg细胞的缺失会促进RA在内的自身免疫性疾病的发生，而Treg细胞的补充会减轻相应症状[35-36]。国外学者发现，PPARγ缺乏导致CD4+Foxp3+Treg细胞数量的减少和CD4+γ干扰素细胞的增加，并且PPARγ通过树突状细胞介导Treg细胞的扩增[37]，这表明PPARγ在Treg细胞生存和调节效应T细胞功能方面发挥作用。PPARγ配体的免疫调节作用也已应用到RA的治疗中，15d-PGJ2可以缓解关节炎症，升高CD4+Foxp3+Treg细胞的含量[38]。
2.4.3 PPARγ与B细胞 调节性B细胞（Breg细胞）调节机体免疫应答，是具有保护作用的B细胞亚群。动物实验研究表明，Breg细胞可以负向调节免疫反应，而缺乏此类B细胞亚群会导致RA[39]、系统性红斑狼疮[40]等自身免疫性疾病。Breg细胞以产生IL-10发挥免疫负向调控作用，抑制Th1和Th17的分化与增殖，进而降低树突状细胞释放炎性因子[41]。有研究显示，B细胞特异性PPARγ基因敲除小鼠在初级和次级免疫过程中出现抗原特异性抗体低水平、低滴度以及免疫记忆反应受损等表现，PPARγ缺乏使幼稚Breg细胞数量减少，降低了B细胞的调节功能[42-43]。
3 小 结
RA以持续性滑膜炎、系统性炎症、自身抗体产生，以及优先累及周围关节的骨质破坏为特
征[44]。PPARγ可反映RA患者的临床病情活动度，并预测关节破坏的程度;PPARγ基因的Pro12Ala可作为RA高危人群的筛选指标，有助于RA的二级预防;PPARγ激动剂参与RA治疗已成为当下研究的热点，但其对RA疾病进展和严重程度的影响需要更深入的研究。此外，一些天然药物可通过靶向PPARγ改善关节炎，如生姜中的姜黄素可以上调PPARγ的表达以改善疾病的表现[45-46]，桑色素可以激活PPARγ信号通路以减弱滑膜血管生成[47];因此，开发参与PPARγ表达的天然药物亦可丰富临床用药，拓宽治疗思路。
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