作者：新疆医科大学第六附属医院关节外科     高健

类风湿关节炎（RA）是一种慢性全身性自身免疫性疾病，与滑膜组织增生、血管翳形成、软骨破坏、全身并发症有关。RA的自然病程会导致心血管疾病风险增加、肺部受累、感染、医源性疾病或肿瘤，最终造成关节畸形、残疾及预期寿命缩短。它是一种世界范围内广泛分布的疾病，患病率为0.5%~2.0%，女性、吸烟者和有该病家族史的人群患病率更高。越来越多的数据显示，RA的发病机制多样，涉及多种遗传和环境因素，以及各种免疫细胞的复杂作用。目前基因组学、蛋白质组学、代谢组学等数据越来越多地应用于疾病机制的相关研究，但单一数据提供的信息有限。随着测序技术的发展，多组学技术被广泛应用于了解复杂生物系统、揭示疾病表型背后的分子特征，已经成为研究复杂疾病的强大工具。本文从基因组学、表观遗传学、蛋白质组学和代谢组学对RA的多组学研究进展作一综述，以期为RA发病机制研究提供新的思路和方向。

RA的基因组学研究

基因组学通过多种技术对生物体全基因组进行表征、量化，并阐释基因间相互关系及生物体的遗传学影响，是解析复杂疾病遗传特征的重要工具。RA具有很强的遗传性，一项关于双胞胎RA遗传学的研究表明，RA的遗传率约为60%。RA的全基因组关联研究（GWAS）始于2007年。研究表明，人主要组织相容性复合体人类白细胞抗原（HLA）位点和PTPN22与RA的发生密切相关。Okada等对总共＞10万名欧洲和亚洲受试者（29880例RA患者和73758名对照者）进行了大规模的meta分析；Ha等对22628例RA患者和288664名对照者进行了meta分析；Ishigaki等对35871例RA患者和240149名对照者进行了meta分析。这3项研究均揭示，在RA患者中，HLA单倍型和非HLA风险等位基因的遗传效应存在显著差异，并且还分析出与RA发病相关的150多个位点，其中HLA的关联性仍最强。此外，抗环瓜氨酸肽抗体（ACPA）阳性与ACPA阴性RA之间的遗传差异已被揭示。Sokolova等总结了不同自身抗体类型RA的潜在疾病作用机制，并发现，与ACPA阴性RA相比，ACPA阳性RA炎症更具侵袭性和破坏性。并且有证据表明存在仅与RA严重程度相关的基因，如FOXO3，其与血液中抗胶原抗体和白细胞介素-6的较高滴度有关。Li等研究发现，焦亡相关基因（PRGs）在RA中过表达，细胞焦亡模式参与了RA的进展。侯甜甜等利用单细胞测序数据筛选基因，使用生物信息学方法和基因富集分析技术获得了6个关键基因，分别是IGLL5、AIM1、NKG7、PSMB9、ANKRD11和BIRC3，它们在RA中具有良好的诊断性能。将RA的遗传关联归因于特定的细胞或分子表型并不是一个简单的过程，随着基因组学相关技术的发展，相关基因的发现有利于人们增加对RA遗传基础的理解，也对将来诊断和治疗RA起到重要作用。

RA的表观遗传学研究

表观遗传学是传统遗传学的分支，它研究的是在不改变DNA序列的情况下发生的基因表达的可遗传变化，主要包括3种：①基因的选择性转录和表达调控，如通过DNA甲基化、染色质重塑和基因组印迹；②蛋白质的翻译后修饰，包括组蛋白甲基化和乙酰化组蛋白的化学或其他修饰，以及非组蛋白的共价修饰；③基因的转录后调控，主要包括基因组中的非编码RNA。目前，评估表观遗传学机制在RA中的药物反应作用的研究主要集中于DNA甲基化和微RNA（miRNA）。

DNA甲基化与RA      DNA甲基化作为重要的表观遗传学修饰形式，在哺乳动物中主要发生在CpG二核苷酸上，涉及整个基因组70%~80%的CpG位点。Wang等研究发现，RA患者DNA甲基化与健康对照组存在明显差异，并总结了DNA甲基化在RA中的潜在作用。一项研究对354例ACPA阳性RA患者和357名健康对照者全血基因组DNA进行RA的表观遗传学检测，发现RA的表观遗传学变化是巨大的、非特异性的，反映了基本的炎症反应。进一步发现，与RA发生特异性相关的差异甲基化位点（DMS）绝大部分都位于HLA位点内。此外，已知血清阳性RA与吸烟有关，Meng等的研究表明，1个靠近HLA位点的DMS被认为是ACPA阳性RA风险的潜在调节因子，这是基因-环境相互作用所致。RA患者滑膜成纤维细胞和外周血单核细胞（PBMC）中DNA甲基化的显著特征是广泛的基因组DNA低甲基化。所有DNA低甲基化被证明是由于RA成纤维细胞样滑膜细胞（FLS）多胺代谢的增加和S-腺苷-L-甲硫氨酸水平下降所致。此外，第10号染色体上的DNA甲基化可促进RA发病机制中FLS的激活。对RA患者PBMC的全基因组DNA甲基化和mRNA表达谱的分析表明，1046个DNA甲基化位点与RA的发病机制密切相关。Jiang等发现，RA患者中的同源结构域相互作用蛋白激酶3（HIPK3）的7个CpG甲基化水平下调，因此，HIPK3有望成为临床诊断RA的新指标。Chen等探索并开发了一种基于DNA甲基化的来氟米特药物治疗RA患者预后的预测模型，能更加有效地帮助临床医师确定RA患者是否对来氟米特敏感。

miRNA与RA       miRNA是长度约为22个核苷酸的内源性非编码单链小RNA，广泛存在于所有生物体中，其与靶基因的3'端非翻译区结合，作为基因的转录后调控因子，导致其降解，抑制其翻译。Wnt信号通路抑制剂Dickkopf相关蛋白1（DKK1）是关节重塑的主要调节因子。DKK1表达在RA组织和FLS中上调，从而加重关节破坏。RA组织中显著下调的miR-613可以结合并抑制DKK1表达。因此，缓解或治疗RA的机制之一是通过调节DKK1表达来抑制FLS增殖和侵袭并诱导细胞凋亡。在16例RA患者和13例接受关节置换手术的关节创伤患者的FLS中，miR-650表达下调，而AKT2表达相应上调。miR-650可通过靶向调控AKT2表达来抑制FLS增殖、迁移和侵袭。因此，抑制FLS中AKT2的表达可能是miR-650可作为RA潜在治疗靶点发挥作用的机制。目前，已经发现miRNA可以通过影响RA滑膜成纤维细胞、相关信号通路、调节免疫和炎症反应、参与滑膜增生过程和骨破坏过程来影响RA的发生、发展，这说明miRNA具有作为诊断或治疗RA的生物标志物的潜在价值。

RA的蛋白质组学研究

蛋白质组学通过采用各种复杂的技术，包括聚丙烯酰胺凝胶电泳、质谱分析、核磁共振波谱、蛋白质微阵列、X射线晶体学和Edman降解测序等，了解蛋白质及其在健康和疾病中的作用。利用蛋白质组学技术探索RA的关键差异表达蛋白，可以帮助人们识别RA的生物标志物，为RA的诊治提供新的方向。类风湿因子（RF）及ACPA是公认的RA血清学标志物，RF诊断RA的特异度低于ACPA，但敏感度高于ACPA。Dotzlaw等应用双向凝胶电泳（2-DE）结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法（MALDI-TOFMS），以健康人为对照，检测RA患者PBMC蛋白表达，鉴定出29个差异表达蛋白，并认为呈高丰度表达的纤维蛋白原γ（fibrinogenγ）、HSPA5precursor、HSP60在RA的发展过程中起着重要的作用。Noh等通过蛋白质组学方法研究RA患者血清和关节液的差异表达蛋白，在血清和关节液中分别鉴别出34个和32个蛋白斑点，其中STEAP4和ZNF658蛋白对RA的诊断和监测具有潜在价值。

Chandra等开发了一种基于新型多重技术（免疫多参数芯片技术）的阵列检测RA患者血清中的自身抗体、细胞因子和骨转换产物，并通过微阵列显著性分析和分层聚类软件对数据进行分析，发现3种生物标志物联合鉴别诊断RA的敏感度为84.2%、特异度为93.8%，4种生物标志物联合鉴别诊断RA的敏感度为59.2%、特异度为96.3%，这说明联合多种蛋白标志物可提升其对RA的鉴别诊断效能。Xu等从RA滑膜中334种糖蛋白的481个N-糖位点中鉴定出1260个完整的N-糖肽，通过生物信息学分析表明，RA中的高糖基化蛋白与免疫反应密切相关，其为RA的发病机制提供了新的见解。Park等通过将差异表达蛋白与来自RA患者关节组织和PBMC的基因表达数据相结合，在RA患者中鉴定了4种尿液生物标志物候选物——凝溶胶蛋白（GSN）、血清类黏蛋白1（ORM1）、ORM2和可溶性CD14（sCD14），并对其进行进一步研究发现，尿液中ORM1、ORM2和sCD14表达水平与RA活动性密切相关。蛋白质组学已经在RA的诊断、治疗反应评价和疾病活动度中有一定的研究基础，但目前临床上仍缺乏能用于大规模临床检测的生物标志物。

RA的代谢组学研究

代谢组学是一门不断发展的科学，随着基因组学、转录组学和蛋白质组学的发展而发展。相比之下，代谢物是基因、RNA和蛋白质之间相互作用的最终结果，可以更好地反映个体当前的状态，显示出作为生物标志物的潜力。RA是一种由多种代谢途径功能障碍引起的复杂疾病。糖酵解、三羧酸（TCA）循环、磷酸戊糖通路（PPP）、花生四烯酸（AA）代谢通路和氨基酸代谢通路因其在RA中的作用而被广泛研究。

He等对20例正常人和20例RA患者的血浆使用气相色谱-质谱法（GC-MS）进行检测，综合分析后得出3种具有显著差异的生物代谢标志物，分别是L-半胱氨酸、柠檬酸和L-谷氨酰胺，并发现以上3种氨基酸含量增加时可以缩短炎症的进程。Jutley等采用核磁共振波谱学对新发RA患者的血清学进行代谢组学研究，发现谷氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和缬氨酸水平与C反应蛋白水平呈正相关，而半胱氨酸、胱硫醚、甲硫氨酸水平与C反应蛋白水平呈负相关，所以谷氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和缬氨酸可能参与了RA的发生、发展。Zhang等研究发现，健康生活方式的代谢特征与RA风险降低存在密切关联，多不饱和脂肪酸、二十二碳六烯酸（DHA）及鱼类/海鲜的摄入与RA风险降低有关。Lindqvist等选择23例女性RA患者服用蓝贻贝（含有丰富的DHA和二十碳五烯酸），并应用核磁共振波谱法探索蓝贻贝对女性RA患者的影响，发现摄入蓝贻贝可以降低红细胞中AA水平，从而减少关节压痛及关节肿胀程度，还可以降低患者C反应蛋白水平，提示其可能与减少疾病活动度有关。Lei等阐述了脂质对RA免疫细胞、软骨及成骨细胞、心血管疾病的作用，并发现抗类风湿药物和饮食干预能通过调节血脂水平来延缓RA进展。维生素D在人体的含量对免疫系统的发育存在一定的影响，妊娠期维生素D含量低可能会损害胎儿免疫系统的发育，并影响后代以后患RA的风险，但一项研究表明，成年早期发生RA的风险与出生时的维生素D浓度无关。如何从代谢组学的角度指导RA的治疗或干预，并从分子角度提供相应的解释，仍然是一项具有挑战性的任务。

结语与展望

由于RA的病因尚不清楚，多组学技术非常适合在全细胞范围筛选可能参与RA发病的基因、RNA和蛋白质。在多个分子水平上探讨RA的病因可为其诊断、治疗提供线索，识别关键的分子事件和信号传导途径也为RA的靶向疗法提供了依据。不断发展的多组学技术有助于拓展对RA从分子到细胞层面多维度的见解，从而进一步发现潜在的生物标志物和治疗靶点。

来源：中华骨与关节外科杂志2025年3月第18卷第3期

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