張林

天津醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院，天津300070

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種以慢性侵蝕性關(guān)節(jié)炎為主要表現(xiàn)的全身性自身免疫病，病變特征是慢性滑膜炎、血管翳形成以及關(guān)節(jié)軟骨和骨質(zhì)破壞，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形。牙周炎是一種侵犯牙周組織的慢性炎癥性破壞性疾病，病變特征為牙周袋形成、袋壁炎癥、牙槽骨吸收和牙齒逐漸松動(dòng)，是導(dǎo)致成人牙齒喪失的主要原因。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和慢性牙周炎密切相關(guān)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者同時(shí)罹患慢性牙周炎的概率較高，兩者往往伴隨出現(xiàn)，治療牙周炎有助于改善類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的臨床癥狀。由此推測(cè)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎與牙周炎的發(fā)病機(jī)制可能具有一定相關(guān)性。有研究表明，白細(xì)胞被趨化聚集至關(guān)節(jié)炎癥部位對(duì)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎滑膜炎癥反應(yīng)具有重要作用，而單核/巨噬細(xì)胞被趨化聚集是牙周炎中牙周組織炎癥性破壞的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，結(jié)果提示趨化因子參與了類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎的病理過(guò)程。趨化因子是一類具有相似分子結(jié)構(gòu)的超家族趨化性細(xì)胞因子，能夠趨化細(xì)胞定向移動(dòng)，在免疫器官和免疫細(xì)胞發(fā)育、免疫應(yīng)答過(guò)程、炎癥反應(yīng)等病理生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。CC族趨化因子2(CCL2)是最早被發(fā)現(xiàn)且被廣泛研究的趨化因子家族成員，對(duì)單核細(xì)胞、記憶T細(xì)胞等具有較強(qiáng)的趨化作用，能夠激發(fā)炎癥與免疫反應(yīng)。有研究報(bào)道，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎患者均存在CCL2表達(dá)異常改變，這可能與二者病理改變密切相關(guān)。本文結(jié)合文獻(xiàn)就CCL2及其信號(hào)通路在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎病理機(jī)制中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 CCL2概述

趨化因子是一類具有相似分子結(jié)構(gòu)的超家族趨化性細(xì)胞因子，相對(duì)分子量為8～10 kD，具有募集、活化特定白細(xì)胞的功能，對(duì)炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)和維持具有重要作用。根據(jù)N端半胱氨酸殘基的位置和數(shù)目不同，將趨化因子分為C、CC、CXC、CX3C四個(gè)亞家族，以CC、CXC亞家族最為常見。四個(gè)亞家族趨化因子的一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，氨基酸序列具有一定同源性。趨化因子能夠選擇性地調(diào)控多種白細(xì)胞亞群募集和運(yùn)輸，還參與調(diào)控B細(xì)胞和T細(xì)胞發(fā)育、樹突狀細(xì)胞成熟，調(diào)控Th1、Th2型免疫應(yīng)答，廣泛參與炎癥反應(yīng)與免疫調(diào)節(jié)。

CCL2是趨化因子CC亞家族成員之一。CCL2基因定位于人染色體17q11.2～q21上，包含3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子。人類CCL2的前體蛋白包含23個(gè)氨基酸殘基組成的信號(hào)肽序列和76個(gè)氨基酸殘基組成的成熟分子，在翻譯后加工過(guò)程中信號(hào)肽解離，因此成熟的CCL2蛋白由76個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。在機(jī)體中，CCL2可由多種細(xì)胞分泌，如內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞等，通過(guò)與其相應(yīng)受體結(jié)合，趨化中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎癥細(xì)胞向病變部位聚集，還可誘導(dǎo)IL-2、IL-6、細(xì)胞黏附分子等細(xì)胞因子合成，從而在炎癥性疾病、免疫性疾病、腫瘤等發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

2 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎病理機(jī)制中CCL2及其信號(hào)通路

CCL2能夠趨化單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等，使各種炎癥細(xì)胞向病變部位定向遷移，使炎癥細(xì)胞被募集至炎癥部位，從而發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能[1，2]。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎均為慢性炎癥反應(yīng)性疾病，其特征性病理變化是滑膜組織和牙周組織持續(xù)性炎癥浸潤(rùn)。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中的巨噬細(xì)胞、滑膜成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和軟骨細(xì)胞均能夠分泌CCL2，而CCL2能夠趨化單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)聚集至炎癥部位，啟動(dòng)和擴(kuò)大炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致滑膜組織持續(xù)性破壞[2]。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者血清、滑膜液和滑膜組織CCL2表達(dá)明顯升高；在膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎模型中CCL2拮抗劑能夠抑制巨噬細(xì)胞趨化聚集，減輕滑膜炎癥程度。在牙周炎組織中CCL2表達(dá)明顯升高[3]。有研究報(bào)道，在牙周炎癥活躍處CCL2表達(dá)明顯升高，CCL2能夠調(diào)控白細(xì)胞整合素，通過(guò)微循環(huán)聚集單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞，從而趨化單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)聚集至炎癥部位，促進(jìn)牙周組織持續(xù)性炎癥反應(yīng)。CCL2還是一個(gè)與破骨細(xì)胞基因有關(guān)的趨化因子，能夠促進(jìn)人破骨細(xì)胞前體分化為破骨細(xì)胞。CCL2通過(guò)與在破骨細(xì)胞前體上表達(dá)的CCR2結(jié)合，促進(jìn)破骨細(xì)胞生成，導(dǎo)致牙槽骨組織破壞[4]。因此推測(cè)，CCL2可能是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中滑膜炎癥反應(yīng)和牙周炎中牙周組織炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵趨化因子，其在這兩種疾病炎癥反應(yīng)中可能存在相似的調(diào)控機(jī)制[5]。

2.1 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病理機(jī)制中CCL2及其信號(hào)通路

有研究報(bào)道，在Ⅱ型牛膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠膝關(guān)節(jié)滑膜組織中CCL4通過(guò)激活CCL4/CCR5/c-Jun和c-Fos/CCL2信號(hào)通路上調(diào)CCL2表達(dá)，從而趨化單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)聚集至關(guān)節(jié)炎癥組織[6]。配體CCL4會(huì)與在白細(xì)胞表面上表達(dá)的CC族趨化因子受體5(CCR5)結(jié)合，CCR5的G蛋白會(huì)促進(jìn)二磷酸鳥苷轉(zhuǎn)換成三磷酸鳥苷。在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎活動(dòng)期，G蛋白解離成Gα和Gβ亞單位，后者激活細(xì)胞膜相關(guān)的磷脂酶C-β2(PLC2)，PLC2會(huì)分解4，5-二磷酸脂酰肌醇形成細(xì)胞內(nèi)第二信使——1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酯(DAG)。IP3調(diào)動(dòng)Ca2+在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存，DAG與Ca2+結(jié)合后激活蛋白激酶C(PKC)。PKC的激活和(或)細(xì)胞內(nèi)Ca2+對(duì)富含脯氨酸的酪氨酸激酶2(PYK2)的激活是必須的、充分的。PYK2通過(guò)調(diào)節(jié)絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路中的亞族c-Jun N末端蛋白激酶(JNK)和p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)活性，促進(jìn)激活蛋白1(AP-1)的DNA通過(guò)c-Jun和c-Fos與CCL2基因的啟動(dòng)子結(jié)合。在Ⅱ型牛膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠膝關(guān)節(jié)滑膜組織中，c-Jun和c-Fos表達(dá)升高。AP-1的c-Jun和c-Fos分別被JNK和p38 MAPK磷酸化。被JNK和p38 MAPK激活的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一是AP-1。AP-1的結(jié)合位點(diǎn)在許多類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎相關(guān)基因的啟動(dòng)子區(qū)域。因此，在Ⅱ型牛膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠中通過(guò)JNK和p38 MAPK/c-Jun和c-Fos信號(hào)通路調(diào)控下游CCL2基因表達(dá)。在Ⅱ型牛膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠滑膜組織中CCL4表達(dá)升高，通過(guò)激活CCL4/CCR5/c-Jun和c-Fos/CCL2信號(hào)通路，最終使CCL2表達(dá)升高。低能量激光照射能夠降低Ⅱ型牛膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠滑膜組織中CCL4表達(dá)，通過(guò)抑制CCL4/CCR5/c-Jun和c-Fos/CCL2信號(hào)通路，使CCL2表達(dá)降低。抑制Ⅱ型牛膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠膝關(guān)節(jié)組織CCL2生成，能夠減少白細(xì)胞浸潤(rùn)，抑制關(guān)節(jié)組織破壞。

在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者滑膜組織中AP-1 DNA結(jié)合活性明顯升高，骨橋蛋白刺激外周血單核細(xì)胞會(huì)促進(jìn)AP-1與CCL2基因啟動(dòng)子結(jié)合，從而使CCL2表達(dá)升高。AP-1是CCL2的上游基因，c-Jun和c-Fos同時(shí)表達(dá)升高會(huì)提高AP-1的結(jié)合活性。AP-1表達(dá)升高與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎滑膜增生、局部免疫功能紊亂等密切相關(guān)[7]。我們?cè)谇捌谘芯恐凶C實(shí)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)滑膜組織和外周血白細(xì)胞CCL2表達(dá)升高，通過(guò)CCL4/CCR5/c-Jun和c-Fos/CCL2信號(hào)通路促進(jìn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎慢性炎癥反應(yīng)[8]。

2.2 牙周炎病理機(jī)制中CCL2及其信號(hào)通路

2.2.1 牙周炎病理機(jī)制中CCL4/CCR5/c-Fos和c-Jun/CCL2信號(hào)通路 AP-1在激活炎癥反應(yīng)、血管生成和動(dòng)脈粥樣硬化形成等病理生理過(guò)程中具有重要作用。在炎癥反應(yīng)過(guò)程中，AP-1能夠調(diào)控許多細(xì)胞因子和趨化因子表達(dá)。牙周病原菌會(huì)使全身循環(huán)系統(tǒng)中AP-1水平升高。因此，牙周炎與具有炎癥反應(yīng)特征的全身系統(tǒng)性疾病密切相關(guān)，如心血管疾病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病等[9～11]。序列分析顯示，NF-κB、AP-1等轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)在CCL2基因的5′端上游區(qū)，AP-1結(jié)合位點(diǎn)在編碼趨化因子基因的啟動(dòng)子區(qū)域反復(fù)出現(xiàn)，而AP-1結(jié)合位點(diǎn)是CCL2轉(zhuǎn)錄調(diào)控表達(dá)的重要位點(diǎn)。Wang等[12]研究指出，人血管內(nèi)皮細(xì)胞中AP-1蛋白高表達(dá)可誘導(dǎo)CCL2表達(dá)增加。c-Jun是AP-1激活的主要因素，而c-Fos介導(dǎo)的AP-1活性增加是因?yàn)樾纬闪薱-Jun和c-Fos異型二聚體，這種異型二聚體較c-Jun和c-Jun同型二聚體在與DNA結(jié)合和轉(zhuǎn)錄調(diào)控方面更加有效。近期研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)性牙周炎大鼠牙齦組織和外周血白細(xì)胞CCL2、CCL4、CCR5、c-Jun、c-Fos mRNA和蛋白高表達(dá)，推測(cè)c-Jun和c-Fos以異型二聚體形式形成AP-1復(fù)合體，能夠促進(jìn)CCL2高表達(dá)；齦下刮治和根面平整術(shù)后，實(shí)驗(yàn)性牙周炎大鼠牙齦組織和外周血白細(xì)胞中CCL2、CCL4、CCR5、c-Jun、c-Fos mRNA和蛋白表達(dá)降低，表明抑制AP-1激活能夠降低實(shí)驗(yàn)性牙周炎大鼠牙齦組織和外周血白細(xì)胞中CCL2表達(dá)。由此推測(cè)，實(shí)驗(yàn)性牙周炎大鼠CCL2表達(dá)變化可能是通過(guò)CCL4/CCR5/c-Fos和c-Jun/CCL2信號(hào)通路調(diào)控實(shí)現(xiàn)的。

MAPK信號(hào)通路能夠調(diào)控與炎癥反應(yīng)相關(guān)的AP-1活性。前炎癥因子在不同細(xì)胞中會(huì)激活不同的MAPK家族成員，如細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)酶(ERK)、p38 MAPK、JNK。這3種MAPK亞族均參與了類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的病理過(guò)程[13]。有研究報(bào)道，前炎癥因子在滑膜成纖維細(xì)胞、皮膚成纖維細(xì)胞、牙齦組織成纖維細(xì)胞中均能夠上調(diào)c-Fos、c-Jun mRNA表達(dá)，增加AP-1-DNA的結(jié)合活性。MAPK磷酸化可激活信號(hào)通路下游的轉(zhuǎn)錄因子，如Elk-1、c-Jun、ATF2、CREB，繼而上調(diào)AP-1中c-Fos、c-Jun表達(dá)。ERK、JNK和p38 MAPK磷酸化促進(jìn)c-Fos基因轉(zhuǎn)錄增加，而c-Jun基因轉(zhuǎn)錄主要通過(guò)自身的控制。MAPK信號(hào)通路通過(guò)增加AP-1的組成成分c-Fos、c-Jun表達(dá)或直接刺激AP-1活性。AP-1包括轉(zhuǎn)錄因子c-Fos和c-Jun，以堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合區(qū)為特征。AP-1蛋白與DNA結(jié)合以Jun-Jun同型二聚體、Jun-Fos異型二聚體的形式激活而發(fā)生轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞因子刺激后，AP-1蛋白可以結(jié)合至其下游基因(如CCL2)的啟動(dòng)子區(qū)，從而激活各種目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄，同時(shí)通過(guò)Jun、Fos表達(dá)改變和蛋白磷酸化的轉(zhuǎn)錄后修飾，調(diào)控AP-1的功能。

2.2.2 牙周炎病理機(jī)制中CCL4/CCR5/p38 MAPK/NF-κB/CCL2信號(hào)通路 我們前期研究發(fā)現(xiàn)，在慢性牙周炎患者外周血白細(xì)胞中CCL2、CCL4、CCR5、NF-κB mRNA表達(dá)明顯升高，血清中CCL2表達(dá)亦升高，推測(cè)慢性牙周炎患者外周血白細(xì)胞中CCL2表達(dá)升高可能是通過(guò)CCL4/CCR5/p38 MAPK/NF-κB/CCL2信號(hào)通路調(diào)控實(shí)現(xiàn)的[14]。

CCL2基因的5′端上游區(qū)有許多轉(zhuǎn)錄因子，如NF-κB、Sp-1、AP-1。在牙周炎發(fā)病過(guò)程中，脂多糖(LPS)具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，伴放線放線桿菌的LPS能夠通過(guò)上調(diào)巨噬細(xì)胞NF-κB p65表達(dá)和磷酸化，激活NF-κB通路。McDonald等[15]研究指出，LPS激活中性粒細(xì)胞NF-κB的作用是快速的、短暫的。牙齦卟啉單胞菌和大腸桿菌提取的高濃度LPS可以增加NF-κB的DNA結(jié)合活性。這些研究結(jié)果提示，慢性牙周炎患者外周血白細(xì)胞中NF-κB對(duì)CCL2的表達(dá)調(diào)控具有重要作用。

我們前期研究發(fā)現(xiàn)，在慢性牙周炎患者外周血白細(xì)胞中CCL4通過(guò)CCL4/CCR5/p38 MAPK/NF-κB/CCL2信號(hào)通路調(diào)控CCL2表達(dá)[14]。CCR5與配體CCL4結(jié)合引發(fā)一系列信號(hào)反應(yīng)，激活PYK2，PYK2又可激活MAPK信號(hào)通路中的JNK、p38 MAPK，最終導(dǎo)致NF-κB被激活。p38 MAPK和JNK都不會(huì)直接磷酸化NF-κB，然而抑制這兩條信號(hào)通路中的任何一條，都會(huì)顯著降低NF-κB轉(zhuǎn)錄控制型細(xì)胞因子的啟動(dòng)子。Carter等[16]研究發(fā)現(xiàn)，p38 MAPK可通過(guò)激活TFIIB、TATA結(jié)合蛋白等基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子來(lái)激活NF-κB。NF-κB可直接與TFIID復(fù)合物的TATA結(jié)合蛋白發(fā)生反應(yīng)即支持上述觀點(diǎn)。這個(gè)信號(hào)通路與IKK激活NF-κB活性的通路明顯不同，見圖1。

圖1 CCL4/CCR5/p38 MAPK/NF-κB/CCL2信號(hào)通路示意圖

相同的細(xì)胞信號(hào)可以激活JNK或p38 MAPK通路，也可以激活NF-κB轉(zhuǎn)錄因子。比較經(jīng)典的NF-κB信號(hào)路徑是細(xì)胞外界刺激激活I(lǐng)кB激酶(IKK1、IKK2)，磷酸化IкB，使其降解，隨后NF-κB進(jìn)入到細(xì)胞核中，導(dǎo)致各種細(xì)胞因子和前炎癥因子發(fā)生轉(zhuǎn)錄。

有研究報(bào)道，c-Jun、c-Fos可以通過(guò)保守結(jié)構(gòu)域與NF-κB p65一起通過(guò)кB和AP-1增強(qiáng)其與DNA的結(jié)合及其生物學(xué)功能。MAPK通路是可以調(diào)控趨化因子表達(dá)變化的轉(zhuǎn)錄因子AP-1、NF-κB的上游信號(hào)，而AP-1和NF-κB可以交叉耦合轉(zhuǎn)錄趨化因子CCL2。細(xì)胞中NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)高表達(dá)能夠激活I(lǐng)KK-1、IKK-2。有研究顯示，p38 MAPK信號(hào)通路上游激發(fā)信號(hào)有絲分裂原/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶激酶1(MEKK1)通過(guò)激活I(lǐng)KK來(lái)調(diào)控NF-κB轉(zhuǎn)錄。MEKK1可以直接與IKK-1、IKK-2發(fā)生反應(yīng)或磷酸化IKK-1、IKK-2，而p38 MAPK的調(diào)控目標(biāo)可以直接是IKK的下游信號(hào)NF-κB p65。

在CCL2的5′端上游區(qū)有NF-κB、Sp-1、AP-1等轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。因此，CCL2基因轉(zhuǎn)錄需要NF-κB、AP-1或NF-κB與AP-1的共同作用，具體是哪種轉(zhuǎn)錄因子起作用取決于發(fā)生反應(yīng)的細(xì)胞類型和不同的刺激源。因此，MAPKs/AP-1信號(hào)通路、p38 MAPK/NF-κB信號(hào)通路、IKKs/IкB/NF-κB信號(hào)通路中的任何一條都可調(diào)控趨化因子表達(dá)，從而在牙周炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中上調(diào)CCL2表達(dá)。但目前尚不清楚這三條信號(hào)通路是否平行還是擁有部分共同通路來(lái)發(fā)揮作用。

有研究報(bào)道，在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者單核細(xì)胞中NF-κB能夠調(diào)控CCL2表達(dá)[17]。調(diào)控CCL2表達(dá)的信號(hào)通路相關(guān)的趨化因子CCL4及其受體CCR5和轉(zhuǎn)錄因子c-Jun、c-Fos、NF-κB在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎組織中的表達(dá)均發(fā)生改變。因此，從CCL2表達(dá)和調(diào)控其表達(dá)的信號(hào)通路來(lái)說(shuō)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牙周炎這兩種以慢性炎癥反應(yīng)為特征的疾病在病理方面有一定相似性。此外，CCL2還與許多全身系統(tǒng)性疾病密切相關(guān)，如紅斑狼瘡[18]、糖尿病[19]、阻塞性肺纖維化[20]、腫瘤[21]、骨性關(guān)節(jié)炎[22]、遲發(fā)型過(guò)敏反應(yīng)[23]等。齦溝液、唾液、血清中CCL2水平能夠反映口腔疾病與這些全身系統(tǒng)性疾病的關(guān)系。

牙周炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的病理機(jī)制相似，許多趨化因子參與這兩種疾病的病理過(guò)程。CCL4/CCR5/c-Jun和c-Fos/CCL2信號(hào)通路可能是這兩種慢性炎癥性疾病共同的信號(hào)通路，該信號(hào)通路通過(guò)調(diào)控CCL2表達(dá)，與其他因素共同破壞牙周組織和關(guān)節(jié)組織。通過(guò)調(diào)控該信號(hào)通路降低CCL2表達(dá)，減少炎癥細(xì)胞在牙周組織和關(guān)節(jié)組織的聚集，能夠抑制牙周組織和關(guān)節(jié)組織破壞。因此，抑制調(diào)控CCL2表達(dá)相關(guān)的信號(hào)通路有可能為牙周炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎治療提供新的思路。