白细胞介素-21受体mRNA的表达与检测对类风湿关节炎患者的临床应用探讨-------综述

1、白细胞介素-21受体mRNA的表达与检测对类风湿关节炎患者的临床应用探讨摘要现代医学研究认为类风湿性关节炎的疾病病理学改变是关节滑膜出现炎症，患者发病和病情进展与患者体内免疫系统的调节功能紊乱密切相关，白细胞介素-21（属于I型细胞因子家族成员之一）及其受体（一种含有-c链的复合物）相互结合后能够通过细胞内部的JAK/STAT信号传导系统将信号传导给效应分子，刺激免疫B细胞的分化和免疫球蛋白的产生，另外，结合的复合体在细胞内部的信号传导方面也发挥着重要的作用，因此调节白细胞介素-21及其受体的表达水平和阻断该信号传导系统,有助于多种疾病症状的缓解，具有广阔的应用前景。关键词白细胞介素-21，类

2、风湿关节炎，免疫球蛋白，信号传导类风湿性关节炎是一种以关节病变为主的慢性全身自身免疫性疾病，具体的发病机制还没有统一的定论（可能与遗传、感染和体内激素的分泌有关），大多数学者认为1：类风湿性关节炎的发病与患者体内免疫调节功能紊乱有密切的联系，尤其是细胞免疫体系的异常在病情的发生和发展过程中发挥着关键性的作用，相关文献研究2指出：白细胞介素-21是类风湿性关节炎患者发病过程中多种细胞因子表达中最关键的一个，其通过实验证实了随着白细胞介素-21及其受体结合量的增大，JAK/STAT的信号传导能力会不断增强，促使免疫球蛋白的产生、T淋巴细胞的增殖和炎症细胞因子的产生，进而导致组织炎症，诱发类风湿性关

3、节炎的发生。为了系统的阐述白细胞介素-21受体mRNA的表达与检测对类风湿关节炎患者的意义，以期为临床上治疗类风湿性关节炎提供新的理论思路，笔者查阅相关文献资料，现综述如下：1现状分析1.1类风湿性关节炎免疫调节机制研究现状现代医学研究3认为类风湿性关节炎的疾病病理学改变是关节滑膜出现炎症，继而导致机体关节部位代偿性增生，侵犯关节软骨、韧带和肌腱等部位后会进一步破坏关节囊，最终使关节生理功能丧失而致病。风湿性关节炎的发病和病情进展与患者体内免疫系统的调节功能紊乱密切相关，细胞免疫系统的紊乱和细胞因子的分泌在这个过程中发挥了关键性的作用。多项临床研究4-6表明类风湿性关节炎患者的滑膜、软骨和软骨

4、下骨中浸润有大量的CD4+T淋巴细胞，这些细胞能够开速与关节滑膜部位的抗原进行免疫应答，被激活后分泌相应的细胞因子作用于滑膜细胞，促使滑膜组织中新生血管的形成和滑膜细胞的增殖，这种炎性反应过程同时又能引起大量的单核（和/或巨噬细胞）的浸润，加重滑膜的炎症状态。Habib T,Senadheera S,Weinberg K et al在文献研究7中还发现，各种具有促炎性作用的细胞因子被过度表达后，能够通过一些细胞因子网络反作用与免疫细胞，如此与炎症的形成过程组成一个恶性循环，不断推动类风湿性关节炎患者病情的进展。最近有研究8还指出了类风湿性关节炎患者的发病与其体内具有表达CD4+、CD25+T功

5、能的淋巴细胞有关，这类细胞的主要生理功能调节T淋巴细胞，并表达转录因子FOXP3，在抑制自身免疫反应方面发挥着重要的作用，当这些细胞出现功能紊乱后，患者体内的自身免疫反应便无法得到控制，这也间接促使了类风湿性关节炎疾病的发生。除了免疫细胞的作用之外，滑膜组织中的成纤维样细胞和巨噬样细胞也能够分泌多种细胞因子（例如TNF、IL-6和IL-12等），Herber,D,Brown,TP,Liang,S et al在文献中研究9指出在众多细胞因子中，白细胞介素-21是类风湿性关节炎发病过程中关键的一个，其通过实验还证明了白细胞介素-21细胞因子在患者滑膜组织中的含量会明显增大，这种细胞因子具有多种生物

6、学效应，而其生理功能的发挥又依赖于白细胞介素-21受体mRNA的表达，二者在免疫调控和信号转导方面都发挥着重要的作用。1.2白细胞介素-21研究现状 白细胞介素-21属于I型细胞因子家族成员之一，最初是Senade.hera等从活化的人体CD3+T淋巴细胞中克隆出来的细胞因子10，主要有CD4+T淋巴细胞分泌，包含162个氨基酸，其蛋白质分子中包括4个螺旋结构，与IL-6和IL-12具有同源性，有文献报道11称人体的白细胞介素-21基因位置是4q26-q27，经过抗CD28和CD3单抗物质活化后的CD4+T细胞会高度表达白细胞介素-21，而免疫B细胞、CD8+T淋巴细胞和单核细胞并不表达。1.

7、3白细胞介素-21受体研究现状白细胞介素-21受体是一种含有-c链的复合物12，当-c链与相应的白细胞介素-21结合后，会激活JAK3，同时将信号传导给下游的效应器分子，大大促进细胞的增殖（代偿性增生）。-c链复合物是白细胞介素-21受体不可或缺的信号转导亚单位，在维持淋巴细胞正常的生理功能方面发挥着重要的作用。有对白细胞介素-21受体进行序列分析的文献研究13发现白细胞介素-21受体的N端含有四个高度保守的Cys残基，跨膜区存在“WSXWS”的序列，膜内部包含两个信号的传导序列，属于比较典型的I型细胞因子结构，与IL-2R受体和IL-4R受体高度同源。目前，人类现有的基因图中已经确定了白细胞

8、介素-21受体的基因位置是16p11（包含9个外显子）14，能够对538个氨基酸进行编码，白细胞介素-21受体R在外周血的淋巴细胞和淋巴组织上能够大量表达，而在其他组织（例如滑膜和上皮细胞等）上也有不同程度的表达。2白细胞介素-21及其受体的作用机制对类风湿性关节炎的影响分析2.1白细胞介素-21及其受体的免疫调节作用对类风湿性关节炎的影响白细胞介素-21的免疫调节作用主要表现在对淋巴细胞生长周期的调节方面，这种调节作用的发挥又需要白细胞介素-21受体的协助，当白细胞介素-21及其受体相互结合后，能够通过细胞内部的JAK/STAT信号传导系统将信号传导给效应分子，刺激免疫B细胞的分化和免疫球蛋

9、白的产生15。另外，这种结合作用还能够通过上调IFN-等细胞因子的分泌水平来加大免疫细胞的活性，提供其杀伤能力16。白细胞介素-21及其受体的结合在细胞内部的信号传导方面发挥着重要的作用，有对小鼠的动物实验研究17结果显示：在白细胞介素-21受体缺乏的小鼠体内，免疫B细胞分泌的lgG2b和lgG3的数量会显著性降低，而当白细胞介素-21受体与IL-4同时缺乏时，B细胞分泌的lgG的免疫应答机制会严重受损。Nara H,Onoda T,Rahman M et al在文献研究中18证实了在含有IL-21R的基因T-83C突变位点的小鼠中，相同的IL-21浓度不但不能抑制外周血lgE的合成，反而能增

10、加其含量。总之，白细胞介素-21属于一种促炎性的细胞因子物质，主要来自于CD4+T淋巴细胞的分泌，而白细胞介素-21受体能够在CD4+T淋巴细胞上得到显著性的表达，白细胞介素-21及其受体的结合能够通过自分泌的方式介导其本身的分泌，同时也能上调与Th1免疫反应相关因子的表达效果。2.2白细胞介素-21及其受体的信号传导通路对类风湿性关节炎的影响白细胞介素-21及其受体的信号传导途径以JAK/JAK3为主，两者结合后形成的复合物能够通过c亚单位将信号传入细胞，激活JAK1/JAK3后磷酸化细胞生长的负调节子因子STAT1，最后在细胞核内部对相应的基因表达进行调节。ankin,A.L.,Guay,

11、H.,Herber,D. et al 19的文献研究结果显示白细胞介素-21受体的胞浆区中有六种酪氨酸能够同时突变，能够大大降低白细胞介素-21及其受体的信号传导作用，进而抑制细胞增殖，进一步研究表明残留酪氨酸的510位置能够位置受体信号介导的增殖效果，诱导stat1和stat3的磷酸化。相关的动物实验研究20显示：在stat1-/stat3-的小鼠体内，由白细胞介素-21及其受体介导的CD8+T淋巴细胞的增殖效果会明显降低，而MAPK通路的特异性抑制剂能显著降低其信号增殖，由此可以推断出JAK/STAT通路都参与了白细胞介素-21及其受体信号的介导过程，进一步的实验结果21显示：白细胞介素-

12、21及其受体结合的复合体能够激活PI3K信号通路，而这条途径是介导T淋巴细胞活化的必要路径。3总结与展望白细胞介素-21水平的高低与类风湿性关节炎患者的骨骼损伤程度密切相关，从类风湿性关节炎患者的功能分级来看，患者关节受损程度越高，其病灶位置的白细胞介素-21水平越高，基于以上的认识可以进行以下推测：随着白细胞介素-21水平的升高，B淋巴细胞的反应性也相应增大，而多克隆B淋巴细胞的激活会促使患者体内产生明显的器官特异性（非特异性）的自身抗体，这不但会增强T淋巴细胞的增殖和分化，更能加速细胞因子的释放，加剧自身免疫，是骨骼、关节部位收到更严重的损伤。白细胞介素-21具有广泛的免疫调节生物学功能,

13、而这些功能的发挥又必须依赖其受体白细胞介素-21受体的存在和协同作用，此外，这种结合体还能够使效应细胞降低Bcl-2和升高Bax的表达,诱导细胞凋亡,发挥抗肿瘤的活性，近年来,大量实验证实白细胞介素-21及其受体的表达水平与多种疾病（糖尿病、肿瘤和类风湿性关节炎等）的发生发展密切相关,因此调节白细胞介素-21及其受体的表达水平和阻断该信号传导系统,有助于多种疾病症状的缓解，具有广阔的应用前景。参考文献1Hamming,O.J.,Kang,L.,Svensson,A. et al.Crystal structure of interleukin-21 receptor (IL-21R) boun

14、d to IL-21 reveals that sugar chain interacting with WSXWS motif is integral part of IL-21RJ.The Journal of Biological Chemistry,2012,287(12):9454-9460.2Anja Froehlich,Jan Kisielow,Iwana Schmitz et al.IL-21R on T Cells Is Critical for Sustained Functionality and Control of Chronic Viral InfectionJ.S

15、cience,2009,324(Jun.19 TN.5934):1493-.3Liu,W.,Dienz,O.,Roberts,B. et al.IL-21R expression on CD8+ T cells promotes CD8+ T cell activation in coxsackievirus B3 induced myocarditisJ.Experimental & Molecular Pathology,2012,92(3):327-333.4de Totero D,Capaia M,Fabbi M et al.Heterogeneous expr

16、ession and function of IL-21R and susceptibility to IL-21-mediated apoptosis in follicular lymphoma cells.J.Experimental Hematology,2010,38(5):373-383.5Ruffin,N.,Lantto,R.,Pensieroso,S. et al.Immune activation and increased IL-21R expression are associated with the loss of memory B cells during HIV-

17、1 infectionJ.Journal of Internal Medicine,2012,272(5):492-503.6Jin,H,Oyoshi,MK,Le,Y et al.IL-21R is essential for epicutaneous sensitization and allergic skin inflammation in humans and mice.J.The Journal of Clinical Investigation,2009,119(1):47-60.7Habib T,Senadheera S,Weinberg K et al.The common g

18、amma chain (gamma c) is a required signaling component of the IL-21 receptor and supports IL-21-induced cell proliferation via JAK3.J.Biochemistry,2002,41(27):8725-8731.DOI:10.1021/bi0202023.8Oh I,Ozaki K,Meguro A et al.Altered effector CD4+ T cell function in IL-21R-/- CD4+ T cell-mediated graft-ve

19、rsus-host disease.J.The Journal of Immunology,2010,185(3):1920-1926.9Herber,D,Brown,TP,Liang,S et al.IL-21 has a pathogenic role in a lupus-prone mouse model and its blockade with IL-21R.Fc reduces disease progression.J.The Journal of Immunology,2007,178(6):3822-3830.10Sonderegger,I,Kisielow,J,Meier

20、,R et al.IL-21 and IL-21R are not required for development of Th17 cells and autoimmunity in vivo.J.European Journal of Immunology,2008,38(7):1833-1838.DOI:10.1002/eji.200838511.11Pene J,Guglielmi L,Gauchat JF et al.IFN-gamma-mediated inhibition of human IgE synthesis by IL-21 is associated with a p

21、olymorphism in the IL-21R gene.J.The Journal of Immunology,2006,177(8):5006-5013.12Petrelli A,Carvello M,Vergani A et al.IL-21 is an antitolerogenic cytokine of the late-phase alloimmune response.J.Diabetes,2011,60(12):3223-3234.13Nara H,Onoda T,Rahman M et al.WSB-1, a novel IL-21 receptor binding m

22、olecule, enhances the maturation of IL-21 receptor.J.Cellular immunology,2011,269(1):54-59.14Liu,R,Bai,Y,Vollmer,TL et al.IL-21 receptor expression determines the temporal phases of experimental autoimmune encephalomyelitis.J.Experimental Neurology,2008,211(1):14-24.DOI:10.1016/j.expneurol.2007.11.0

23、04.15Simard N,Konforte D,Tran AH et al.Analysis of the Role of IL-21 in Development of Murine B Cell Progenitors in the Bone Marrow.J.The Journal of Immunology,2011,186(9):5244-5253.16Meguro A,Ozaki K,Hatanaka K et al.Lack of IL-21 signal attenuates graft-versus-leukemia effect in the absence of CD8 T-cells.J.Bone marrow transplantation,2011,46(12):1557-1565.17Rankin AL,MacLeod H,Keegan S et al.IL-21 receptor is critical for the development of memory B cell responses.J.The Journal of Immunology,2011,186(2):667-674.18Nara H,Onoda T,Rahman M et al.Regulation of interleukin-21 recept