抵抗素样分子β与炎症反应

抵抗素样分子β与炎症反应
虞超;刘升明
【摘要】目的RELMβ(Resistin-like molecule beta)又称为FIZZ2 (found in inflammatory zone 2),是近年来发现的参与多种慢性炎性疾病的炎症因子,在炎症反应上游及下游均发挥了重要作用.目前关于RELMβ与呼吸系统及胃肠道相关疾病的研究报道较多,且在其他疾病中的作用也陆续见诸报道,RELMβ已成为研究的热点,具有广阔的研究前景.本文就RELMβ的生理作用和其在炎症反应中的作用机制进行综述,旨为今后研究提供参考.
【期刊名称】《内科》
【年(卷),期】2016(011)003
【总页数】4页(P370-373)
【关键词】RELMβ;抵抗素样分子家族;炎症反应;信号转导;综述
【作者】虞超;刘升明
【作者单位】广东暨南大学附属第一医院呼吸内科,广州市510632;广东暨南大学附属第一医院呼吸内科,广州市510632
【正文语种】中文
【中图分类】R364.5
抵抗素样分子家族(Resistin like molecules family，RELMS)是新近发现的一类富含半胱氨酸的分泌蛋白，又称为FIZZ(Found in inflammatory zone)。

该家族成员具有促进细胞增殖、诱导血管生成和收缩、介导细胞因子及炎症介质等多种生物
学功能，本文就其在炎症反应中的研究进展综述如下。

2000年Holcombsz[1]在研究小鼠哮喘模型的过程中首先发现了一个新的基因家族，即抵抗素样分子家族(Resistin like molecules family，RELMS)。

目前该家族共发现四个成员：RELM α(FIZZ1、HIMF)、RELMβ(FIZZ2)、resistin(FIZZ3)、RELMγ(FIZZ4)[2]。

该家族成员所编码的蛋白质含有105～114个氨基酸残基，由三个部分组成：含有28～44个氨基酸残基的N端信号肽、中间可变区和富含11个半胱氨酸的C端序列：C-X1-C-X8-C-X-C-X3-C-X10-CX-CX-C-X9-CC-X3-6-END。

其中C端序列富含半胱氨酸的独特结构可能有助于蛋白的折叠和蛋白的多聚化，同时相对保守的特征有利于结合相应的受体家族，但抵抗素样分子家族蛋白的二级及三级结构目前尚不十分清楚。

来源于该家族的RELM β分子量约为9.003 kDa，位于人染色体3q13.1，由72个单核苷酸多态性基因、3个外显子和长度约为1kb的5′和3′的非编码区构成[2]。

RELM β最早发现于小鼠的结肠，尤其是近端及远端结肠中表达最为丰富，其次在盲肠及回肠中也有少量表达。

steppan[2]研究发现，在小鼠胚胎形成的第17天，才能检测到RELMβ基因的表达，而与此同时小鼠结肠上皮细胞已开始从未分化的层状上皮细胞分化为单层柱状上皮细胞。

进一步通过原位杂交技术研究发现，RELM β大量存在于正常有分裂活性的腺窝上皮细胞中，而在已从腺窝底部迁移到肠腔表面分化完成的上皮细胞中未检测到RELM β。

RELM β作为一种重要的肠源性蛋白，在肠道局部黏膜免疫、维持肠道屏障完整、诱导上皮细胞分化增殖等方面具有重要作用[3]。

Renigunta等[4]在研究RELM β在低氧诱导细胞有丝分裂时，利用RT-PCR技术在mRNA水平对人类组织进行检测发现，mRELMβ在肺、心脏、结肠、肾上腺和肾脏等器官中均可被检测到，说明RELMβ是一种全身广泛存在的蛋白质。

RELMβ和Resistin作为人类仅有的抵抗素样分子家族成员[5]，参与了相关疾病的
病理过程，一直是学者们研究的焦点。

而抵抗素样分子家族成员RELM α未发现
在人体内表达，RELM α作为一种低氧时小鼠肺组织特异性分泌的促有丝分裂因子及炎症因子[6]，在卵清蛋白诱导的小鼠哮喘模型、博来霉素诱导的小鼠肺纤维化
模型、内毒素诱导的小鼠急性肺损伤及溃疡性结肠炎等炎症性疾病中均有发现[7]。

根据目前的研究报道，人们发现RELMβ和RELMα虽然分别存在于人和鼠两个不同的物种，但它们在炎症反应的调控方面具有一致性；将RELMβ的cDNA与RELMα进行比较，发现两个分子的氨基酸序列相似度达58.6%，序列同源性为49.6%[8]。

提示RELMβ可能作为RELMα在人体内的类似物在慢性阻塞性肺疾病、哮喘、肠道病原体感染等炎症反应性疾病中具有相似的生物学作用。

2.1 RELMβ在慢性阻塞性肺疾病炎症反应中的作用慢性阻塞性肺疾病(COPD)是
以气道、肺实质、肺血管的慢性炎症性损伤和修复造成气道重塑为病理特征的疾病。

张茜茜等[9]收集COPD诊断明确患者手术切除的肺组织标本，利用免疫组织化学方法检测RELMβ在人体肺组织中的表达。

结果显示，COPD患者支气管肺组织中RELMβ的表达较正常人明显增加，且蛋白表达主要集中于接近呼吸末梢的细支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞、支气管肺泡灌洗液中的浸润性炎症细胞；同时发现RELMβ的表达与COPD患者吸烟指数呈正相关，与气流受限程度(FEV1预计值)
呈负相关，提示吸烟产生的有毒颗粒和气体可能趋化RELMβ的表达，加重COPD 的气道炎症。

气道和肺泡上皮等组织是呼吸道的第一道防线，在COPD的发生发
展中起到重要作用。

叶红等[10]报道，在慢性吸烟大鼠支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞、肺血管内皮细胞中RELM α蛋白呈特异表达，其中以支气管上皮细胞的表
达最强，呈连续分布。

而Lin等[11]利用香烟烟雾提取物干预大鼠肺泡上皮细胞(CCL-149细胞系)研究发现，当CCL-149细胞暴露于香烟烟雾提取物时，RELM
αmRNA和蛋白表达水平比用正常高糖培养基培养的对照组细胞显著升高，与在COPD患者肺组织标本中观察到RELMβ的表达具有相似性。

Lin等[11]进一步使
用重组RELM α蛋白刺激CCL-149细胞进行研究，发现实验组细胞上清液中IL-8的含量与未受重组RELM α蛋白干预的对照组细胞相比明显增加。

而IL-8是COPD中性粒细胞(PMN)最强的趋化因子，可以使PMN向气道炎症反应部位定向游走而加重气道炎症负荷。

这些研究均提示RELMs家族在COPD气道炎症中可能起到重要作用，但RELMβ在COPD发生发展过程中是否可以像RELM α一样引起下游IL-8等炎症因子的分泌及通过何种信号转导途径介导炎症反应尚不十分清楚，需进一步研究明确。

2.2 RELMβ在支气管哮喘炎症反应中的作用哮喘是气道的一种慢性过敏反应炎性疾病，在哮喘的发病过程中有多种炎症细胞及介质的参与[12-13]。

早在2007年Mishra[14]就发现，RELMβmRNA在哮喘小鼠肺组织中表达明显增加，将RELMβ蛋白注入正常小鼠气道内可见肺泡巨噬细胞数明显增多，血管及气道周围胶原沉积，杯状细胞明显增生。

而在IL-4、IL-13受体缺陷或者STAT6基因敲除的小鼠哮喘模型中，可以观察到炎症细胞浸润的减弱、气道反应性的降低，RELMβmRNA表达的下降，这说明在过敏反应启动后，RELMβ可能通过Th2细胞途径由IL-4、IL-13诱导产生并通过STAT6起作用。

Fang等[15]利用重组IL-13干预体外培养的人支气管上皮细胞后发现，RELMβ在基因及蛋白水平的表达均上调。

而哮喘的发生、发展与T淋巴细胞免疫调节作用失常(Th1细胞功能不足、Th2细胞功能亢进)密切相关，Th2细胞被认为通过一系列细胞因子的分泌激活炎症反应，特别是IL-4、IL-13在哮喘患者中呈高表达。

为此，推测RELMβ可能作为一种新的Th2型细胞诱导免疫效应因子参与了支气管哮喘的发生。

目前发现，在RELMβ基因组序列中存在多个炎症相关转录因子结合位点，如核转录因子
κB(NF-κB)、CAAT/增强子(C/EBP)、信号转导及转录激活因子6(STAT6)、缺氧诱导因子2a(HIF-2a)、尾型同源盒基因(CDX)，IL-4、IL-13与相应受体结合后可以引起STAT6的磷酸化并形成二聚体转位到细胞核中与相应的启动位点结合从而上
调RELMβ的表达。

Fang[16]最新研究发现，与健康人群相比哮喘患者支气管黏膜下层RELMβ蛋白表达明显增加；在烟曲霉素诱导建立的小鼠哮喘模型中，RELMβ表达增加的同时伴随着气道胶原蛋白的产生及一系列编码细胞外基质及基质交联蛋白(如I型及Ⅲ胶原蛋白、α1层连蛋白、透明质酸和蛋白多糖连接蛋白)mRNA的增加。

同样在人肺成纤维母细胞的研究中，可以观察到RELMβ可以增加TGF-β1和TGF-β2的表达[17-18]，哮喘患者中TGF激活的成纤维母细胞恰恰是细胞外基质主要成分胶原蛋白的分泌细胞。

由此可见，在支气管哮喘的气道慢性炎症患者中，RELMβ可以通过对TGF等炎症介质的放大效应，促进细胞外基质的产生及架构改变造成气道重塑、阻塞性通气功能障碍等，使患者出现一系列临床表现。

2.3 RE LMβ在肺纤维化炎症反应中的作用 liu等[19]研究发现，IPF患者肺组织中RELMβ表达较正常人群明显升高；Angelini等[7]通过采用免疫组织化学和蛋白质印迹法研究发现，与健康人群相比，合并肺纤维化的系统性硬化症患者肺组织标本中RELMβ的表达明显增加，进一步进行免疫荧光定位研究发现RELMβ主要存在于血管内皮及平滑肌细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞的胞浆中。

在系统性硬化症相关肺疾病中，肺组织巨噬细胞、T淋巴细胞等炎症细胞的趋化作用正是疾病发生发展过程的关键所在。

目前大量证据表明，IL-4、IL-13可以通过诱导RELMβ的表达来促进成纤维母细胞的增殖及向成纤维母细胞的分化[20-21]；同时研究发现，在紧皮鼠系统性硬化症模型中敲除IL-4或STAT6基因可以有效阻止肺纤维母细胞的活化[7]。

这说明无论是哮喘还是肺纤维化，在气道炎症反应的上游阶段RELMβ都具有类似的信号转导途径。

IL-13是一种多效能的免疫调节性细胞因子，以高水平IL-13为代表的免疫平衡失调导致成纤维细胞活性改变，是纤维化疾病发生发展过程中微环境基质胶原蛋白病理性沉积的主要原因之一。

IL-13Rα1/IL-4R是IL-13功能信号通路的
关键节点之一，IL-13与成纤维细胞的IL-13Rα1 /IL-4R受体复合物结合后可促进成纤维细胞分泌大量细胞外基质导致器官纤维化。

在体外实验中，对鼠肺成纤维细胞(MLFs)给予重组RELMβ和TGF-β1处理后，MLFs增殖活性明显增高且Ⅰ型胶原纤维表达也明显上升[19]，提示RELMβ在诱导成纤维细胞增殖的过程中与TGF-β可能有协同作用。

转化生长因子β(TGF-β)主要由嗜酸性粒细胞、巨噬细胞及肌成纤维细胞分泌，在炎症反应的下游阶段参与细胞增殖、分化的调控及细胞外基质的产生，是目前认为致纤维化作用最强的细胞因子之一。

由此可见，RELMβ可能通过与多种炎症因子之间的联系参与肺纤维化过程。

肠道杯状细胞作为肠道上皮细胞中的分泌型细胞，其分泌的多种肠源性蛋白构成肠道表面覆盖的一层保护性黏液屏障，是肠道固有免疫第一防线的重要组成部分。

目前已经明确肠道杯状细胞是RELMβ的主要分泌细胞。

Wang等[3]研究发现，在无菌环境饲养的小鼠，肠道中RELMβ表达明显减少；而将无菌小鼠置于常规环境中，48 h之内可以观察到杯状细胞重新合成并分泌大量RELMβ蛋白，表明肠道正常定植菌群可以调节肠道RELMβ基因的表达。

由此可推测，RELMβ蛋白可能是联系杯状细胞、细菌和肠道炎症性疾病发病机制的桥梁。

Bergstrom等[22]利用柠檬酸杆菌(Citrobacter rodentium)建立小鼠肠道致病菌感染模型，发现C.rodentium感染期间肠道杯状细胞大量分泌RELMβ蛋白，同时RELMβ也可以在小鼠的粪便及血清中被检测到。

为明确RELMβ在肠道致病菌感染宿主炎症反应中的作用，Bergstrom等利用RELMβ基因敲除小鼠进行了相关研究，发现与正常小鼠相比RELMβ(-/-)小鼠经口服途径感染C.rodentium后出现更高的死亡率，同时细菌对肠道黏膜的侵袭性增强，可以在结肠隐窝形成较深的溃疡面，而肠道表皮细胞的增殖活性也明显减弱以至不能及时修复被破坏的创面。

在宿主免疫防御反应方面，RELMβ(-/-)小鼠CD4+T细胞向肠道迁移受阻，同时伴随着IL-22分泌不足。

IL-22是一种多功能炎症因子，可以直接增强肠道表皮细
胞的增殖活性。

进一步进行实验研究发现，以灌肠的方式将重组RELMβ蛋白重新喂食RELMβ(-/-)小鼠，可以恢复CD4+ T细胞向肠道炎症部位的趋向运动、恢复
IL-22表达水平及肠道表皮细胞的增殖活性。

以上发现表明，在发生肠道致病菌感染时，RELMβ蛋白及杯状细胞在募集CD4+ T细胞向肠道迁移方面有着重要作用。

炎症性肠病(IBD)是一组病因不明的慢性肠道炎性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD)。

Mcvay等[23]研究发现，杯状细胞缺陷小鼠可以减轻IBD
中肠道损伤，提示杯状细胞可能通过分泌某些肠源性蛋白加重IBD的病情，其中
杯状细胞分泌的RELMβ蛋白主要分布在结肠及回肠部，而结肠及回肠正是炎症性肠病的好发部位。

为明确RELMβ在炎症性肠病中的作用，Mcvay利用右旋葡聚
糖苷钠(dextran sodium sulfate DSS)建立小鼠结肠炎模型，发现与正常健康小鼠相比IBD小鼠回肠末端RELMβ的表达明显增强，而RELMβ(-/-)小鼠可以免于发
生DSS诱导的IBD。

进一步研究发现在利用DSS建立的小鼠结肠炎模型中敲除RELMβ基因可以使TNF-α表达明显下降，TNF-α是一种主要由巨噬细胞分泌的
促炎因子，又称分化诱导因子[24]。

由此不难看出，在炎症性肠病中表达于杯状细胞胞浆的RELMβ蛋白，可能会通过一些机制参与溃疡性结肠炎的炎症过程，是IBD发病机制中的启动因子。

在皮肤损伤修复过程中，免疫反应的激活是决定组织修复方式的关键所在，Kinpper等[25]利用皮肤损伤小鼠模型研究发现，IL-4Rα所依赖的巨噬细胞在皮
肤粘膜修复过程中，对胶原纤维的装配起到关键作用；在IL-4Rα基因敲除小鼠皮肤修复过程中，可以观察到肉芽组织形成不良，容易频繁出血。

同时发现RELMα在IL-4Rα介导的巨噬细胞赖氨酸羟化酶(lysyl hydroxylase 2 LH2)的产生过程中
发挥一定的作用。

LH2可以直接作用于胶原纤维的前体，导致持续的纤维间的交
联反应；在体外人皮肤成纤维母细胞实验中亦发现，RELM β可以诱导LH2的产生。

利用qRT-PCR技术检测脂性硬皮病患者与健康人群皮肤组织中RELM β的表
达水平发现，与健康人群相比，脂性硬皮病患者组织样本中RELM β mRNA的表达水平明显升高，而脂性硬皮病是一种以弥漫性微血管病变伴皮肤和内脏器官纤维硬化为特征的自身免疫性结缔组织病。

综上所述，推测RELMβ可能在皮肤的损伤修复中通过赖氨酸羟化酶途径参与了瘢痕纤维组织的生成。

抵抗素样分子β在呼吸道黏膜、消化道黏膜、皮肤黏膜等多种上皮细胞的炎症反
应中起炎症介导作用，特别在炎症反应上游调控中与Th2免疫细胞及其衍生的细
胞因子IL-4、IL-13关系密切。

但目前大多数结论仅在动物及细胞实验中得到初步证实，要把抵抗素样分子β的生物学功能外推到人体身上还有很多工作需要完善。

抵抗素样分子家族在多种炎性反应中的高表达，对临床疾病的评价具有炎症指标意义，进一步明确其生物学作用能为炎症治疗提供新的途径。

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