【摘要】系统性红斑狼疮(SLE)是一种典型的自身免疫性炎症性结缔组织疾病,临床上可表现为多系统、多脏器受累。文中从GC及糖皮质激素受体(GR)作用途径,SLE耐药受体前机制、受体水平机制及受体后机制的研究阐述系统性红斑狼疮糖皮质激素抵抗的原因。
【关键词】系统性红斑狼疮;糖皮质激素抵抗;研究
系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种典型的自身免疫性炎症性结缔组织疾病,临床上可表现为多系统、多脏器受累。糖皮质激素(glucocortieoid,GC)是治疗活动SLE的主要药物,其游离形式与白蛋白结合的形式进入靶细胞,与糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)结合后,通过调节靶基因的表达及某些转录后作用导致生物学效应,从而达到治疗的目的。虽然多数患者经GC治疗能取得满意疗效,但有少数患者对大剂量GC治疗反应很差或无反应,即使加大GC用量也不能降低疾病的活动度,尽管激素抵抗发病率较低,但在治疗中棘手,病人预后较差。文中对SLE耐药受体前机制、受体水平机制及受体后机制的研究进展做一综述。
1 GC及GR作用途径
GC在体内是以游离的形式发挥作用的,只有游离的GC才能以扩散方式进入细胞,与存在于细胞浆中的GR的C端结合形成GC-GR同源二聚体复合物,随后GR构型发生变化,与其分子伴侣如热休克蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)解离,暴露出GR的DNA结合区,并在HSP90的协助下,GC-GR复合物转位进入细胞核,与靶基因
2 GC抵抗现象及其机制
2.1 GC抵抗的定义及该现象所见的疾病
GC由肾上腺皮质束状带合成和分泌,受下丘脑-垂体-肾上腺轴的调节,具有调节碳水化合物、蛋白质、脂肪和水、盐、电解质的代谢摊持机体内环境平衡,以及抑制免疫、炎症反应等多项生理功能。GC是治疗风湿、免疫性疾病的主要药物,多数患者经GC治疗能取得满意疗效,但有少数患者对大剂量GC治疗反应很差或无反应,称为激素抵抗(glucocorticoid resistance),可分为原发性激素抵抗综合征和获得性激素抵抗综合征。许多疾病都存在GC抵抗现象,如哮喘、淋巴细胞性白血病、慢性鼻窦炎、溃疡性结肠炎、难治性肾病等。在结缔组织疾病如风湿性关节炎、SLE和一些溃疡性大肠炎的患者中超过30%存在GC抵抗。引起GC抵抗可发生于GC生理效应过程中,其中以糖皮质激素受体功能异常为中心。
2.2 GC抵抗的机制
11羟基类固醇脱氢酶为GC的代谢酶,其催化GC C11位的酮基与羟基之间的氧化还原反应,使有生物活性的皮质醇与无活性的皮质酮之间相互转化。11β-羟基类固醇脱氢酶(11β-hydroxyl steroid dehydrogenase,11β-HSD)有2种同功酶11β-HSD1和11β-HSD2,11β-HSD1以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate,NADP)为辅酶,使无活性的可的松转化为具有活性的氢化可的松,从而调节循环中GC的浓度及其到达受体的量;11β-HSD1与GC结合的亲和力较11β-HSD2低。人类β-HSD1中催化序列上游的α-氨基对羟苯丙酸(Y177)为其活化部位。11β-HSD的活性及2种亚型的比例控制着整个血浆GC的活性,若11β-HSD的活性异常,可将皮质醇转变为无活性的皮质酮而产生GC抵抗。
多药耐药基因(multi drug resistance genc,MDR)是编码依赖三腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)转运蛋白基因家族的成员之一,其由多个膜转运结构和高度保守的ATP结合位点所组成,分为MDR1和MDR2基因。MDR2基因的功能尚不清楚,MDR1基因与耐药有关,广泛表达于人体组织如肝脏、结肠、胰脏、肾脏等组织中,参与甾类化合物转运、胆汁及药物的排泄和抵御毒性物质的过程,其编码的P-糖蛋白(P-glycoprotein.P-gP)具有ATP酶活性,是一种能量依赖的跨膜药物外输泵,P-gP与药物结合并水解ATP获得能量,将GC及其类似物从细胞内泵出,导致细胞内药物浓度的减少。因此,P-gP表达增多常会导致细胞内GC数量减少而产生GC抵抗。王军等研究发现分布在SLE患者细胞膜上的P-gP与GC结合后,将其从细胞内泵出至细胞外;得出结论外周单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)膜表面P-gP高表达的SLE患者对糖皮质激素治疗的反应性差。P-gP的表达水平可做为衡量SLE患者GC治疗效果的敏感标志。MDR1基因出现变异也能使GC进入细胞途径异常,Yang等发现在SLE出现MDR1突变为3435TF及2677TT的概率明显增多。
HSP90是GR的重要伴侣蛋白,主要分布在细胞中。HSP90与GR的结合使其获得与GC配体结合的能力,可促进活化的GR向核内转运,在核内与GR解离后,GR才能与DNA结合,从而发挥其调控相应基因转录的作用。HSP90本身代谢及循环异常,将影响GR功能的发挥以及GC生物学效应。如果HSP90-GR在不解离的情况下,发生核转位;或HSP90在胞浆中与GR受体结合减少、或解离增多,使得游离HSP90向核内转移增加;核内HSP90浓度增高与活化的GR再度结合抑制GR与DNA反应元件的结合,影响相应靶基因的激活。欧阳涓等 发现GC抵抗患者HSP90 mRNA的表达明显高于健康对照组。健康患者的HSP90主要分布在PBMC的胞浆中,核内含量极微;GC抵抗患者增加的HSP90则明显趋向细胞核内分布。
GC进入靶细胞后与细胞中GR结合,形成激素-受体复合物,随后进入细胞核,通过诱导基因的表达而发挥生物学效应。如果GR缺陷,即使加大GC剂量也难以奏效。多项结果证实GR水平与SLE治疗效果相关。Jiang等通过检测39例狼疮性肾病(lupus nephritis,LN)患者对GC治疗的反应,发现LN患者外周血单一核细胞的GR数量低于健康对照组。其中8例存在GR外显子9突变。Lee等在66例SLE患者中发现8.3%的SLE病人GR基因外显子9单基因突变,在其他自身免疫性疾病检测到3.7%突变率。GR是一种单链的磷蛋白,蛋白质结构主要包括三个独立的功能区:
①氨基端的免疫原反应区,与GR的磷酸化和脱磷酸化步骤有关,并参与GR的反式激活作用;
②中间为DNA结合区,与靶基因的GC反应元件结合;
③羧基端为激素结合区,可结合GC,在与GC结合之前与热休克蛋白(HSP)伴侣分子结合,以维持GR的稳定性和与配体的高亲和力。编码GR的基因为NR
GR的总体表达水平与GC治疗疗效之间均存在一定程度的相关性,研究者发现SLE患者血清中GC浓度正常,而外周血单一核细胞中GR mRNA表达水平明显降低 。除了体内总GR水平的增减可能影响患者的激素疗效外,在总体GR水平不变时,GR蛋白质形式比例的改变也可能影响激素受体介导的作用。GR根据其不同剪切形式可编码不同GR蛋白质形式:GR-α、GR-β、GR-P、GR-γ及GR-A;主要表现为GR-α、GR-β两种形式。GR-α/GR-β比例失衡可导致GC抵抗的发生。正常情况下大多数细胞中GR-α占主导地位,GR-α与GC结合后,产生一系列的生理及药理学效应;有不少研究认为,GC抵抗的发生可能是由于GR-α表达量下降所引起。Li等通过研究发现SLE患者在口服激素后GR-α的表达与SLE活动呈负相关;李秀等提示SLE患者体内存在GR-α基因表达缺陷。GR-β不与GC结合,其数量远远低于GR-α,仅占总GR mRNA的0.2%~0.3%,但在某些疾病状态下GR-β则表达增加,其功能主要与GC耐药相关。GR-β可通过与GR-α竞争性占位GRE而拮抗GC效应的产生,研究者推测GR-β可能是GC作用的一个内源性抑制剂,参与调节组织对GC的敏感性。GR-α/GR-β的表达可能存在着某种平衡和制约的关系,无论是GR-α量的减少、GR-β表达量的增多,或者两者同时发生变化,均会导致这种比例的改变。
炎性因子可激活转录因子,诱导转录因子AP-1和NF-κB表达增加,转录因子AP-1或NF-κB可与GR形成复合物,干扰GR与GRE的结合,从而导致GR有效数目减少,使其效应降低,过度表达的AP-1或NF-κB干扰GR的功能。IL-2和IL-4合用可诱导T细胞出现皮质激素抵抗,而IL-13可降低单核细胞中GR结合能力。Tsitoura等也发现,地塞米松(DEX)对CD4+T细胞内c-fos表达、AP-1功能抑制,其对细胞增殖的抑制作用可被CD28或IL-2共刺激所抵消。而这一过程与IL-2刺激所引起的MEK/ERK信号增强有关。其结果提示阻断MEK/ERK信号可能有助于治疗激素抵抗。
3 SLE激素抵抗机制的研究
SLE患者由于GR水平降低或功能缺陷可能导致体内GR总水平低下,使GC-GR复合物形成减少,影响GC的药理效应;或存在GR-β表达亢进,使细胞核内活化的GR-α数目降低,并抑制GR DNA连接活性,干扰生物学效应,对GC产生抵抗;或由于AP-1和NF-κB表达增强使其对激素不敏感而产生抵抗。或由细胞核内HSP90浓度增高,导致HSP90-GR复合物结合障碍,影响受体与配体结合,使生物学效应降低,而对激素产生抵抗。
4 结语
虽然许多文章从不同侧面对GC抵抗机制作了有益的研究,但大多处于探索阶段,揭示GC抵抗的机制还需要从激素药物的类型、激素结合蛋白、激素结合蛋白的相关蛋白、激素受体前代谢酶调控、激素受体及不同受体亚型、受体调节蛋白、受体和受体后信号转导等各个环节着手深入研究,而如何从复杂纷纭中寻找导致激素耐药的分子标记物以及临床上能否通过检测患者体内GR基因型、GR数量或GR-α/GR-β比例准确地预测GC治疗效应,并为临床早期判断GC抵抗提供诊断线索,是今后研究的方向。
(万远芳,李敏,系统性红斑狼疮糖皮质激素抵抗的研究[J]中国中西医结合皮肤性病学杂志2012年第11卷第1期:63-65)