7-第7章 蛋面晦与风湿病

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目录：
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; \/ H+ F, Y8 n& V# H第一节 概 述

+ f* {; L- g) j第二节 蛋白酶在组织重建和破坏中的作用

8 Y; t5 }9 P$ J: L4 \0 s9 W6 P+ l第三节 蛋白酶在炎症和凋亡中的作用
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. p% H( i" @4 A* I+ y5 V第四节 在关节炎纤维蛋白凝集和溶解中起作用的蛋白酶

9 s0 T6 H! ]" s: g第五节 蛋白酶在血管形成中的作用

第六节 小 结

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蛋白酶在风湿病中发挥着多种作用。虽然通常将它们与结缔组织和基质降解联系在一起，但是目前普遍认为，它们在维持正常组织的完整性、组织修复以及调解组织对炎症的反应等方面也起着重要的生理作用。对于关节炎来说，研究人员的注意力主要集中在介导关节和软骨组成成分(比如胶原和蛋白多糖)降解的蛋白酶上。不过，与风湿病发病相关的蛋白酶其靶目标的种类可能很多。   
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      近二十年来，对蛋白酶及其功能的认识和研究取得了迅猛的进展。首先是因为拥有了更先进的生化分析技术，其中最主要是遗传学研究技术水平的提高。分子克隆揭示出蛋白酶是一个大家族，其成员在生化和功能方面具有相似之处。通过对人类和动物中某些有缺陷的特殊蛋白酶(不管是天然形成的，还是通过遗传手段合成的)进行遗传学的分析，使人们对这些蛋白酶的生物作用有了更深人的了解。  
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      因为未受调控的蛋白水解作用可能给机体带来巨大的伤害，所以在正常情况下蛋白酶的作用受到严密的调控。这种调控的产生一方面来自细胞因子的刺激，这些细胞因子可以上调或下调基因的转录;另一方面来自天然生成的蛋白酶抑制剂。体内存在多种蛋白酶抑制剂，它们中有些具有很高的特异性，而另外一些则作用很广。总之，在正常条件下这些调控机制使细胞外基质有规律的降解。然而，在关节炎等病理状态下，由于调控过程受到干扰，导致整个蛋白酶水解作用失衡，致使基质发生不可逆的降解以及关节内炎症反应的逐步加重。

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一、炎症性关节炎和骨关节炎中组织的破坏   
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; k+ e% n& S3 u( h' L      正如表7一1,2,3所描述的那样，绝大部分蛋白酶具有破坏关节结缔组织基质的特性。蛋白酶的主要靶器官是关节内各种不同类型的胶原(比如存在于肠道结缔组织内的I型胶原，存在于软骨内的II型胶原)以及基底膜上的基质分子(如IV型胶原和层粘连蛋白)。近期研究的重点是聚合素酶(aggrecanase)家族，这类酶可以分解软骨蛋白多糖(proteoglycan)的主要成分——聚合素(aggrecan)，它是由具有硫酸角质素和硫酸软骨素侧链的长核心蛋白组成。对它的了解大部分来自于对类风湿关节炎的研究，包括动物模型和体外研究的资料。也许相似的酶的作用机制在诸如骨关节炎和银屑病关节炎等其他类型的关节炎中起着作用，使它们的软骨和骨也遭到破坏。   
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8 ^& B' r8 K- Q7 t" F二、MMPs的作用   

  Y! S6 W' U% X( C! x: c/ h      基质金属蛋白酶(MMPs)是一大组酶，它们能够降解细胞外的结缔组织基质。因此，在正常和病理条件下它们对组织重构起着重要作用。MMP介导的基质降解除了对关节和软骨有破坏作用外，还涉及肿瘤转移、动脉粥样硬化和血管重构。这些酶具有共同的结构，其催化作用需要Zn²+ 和Ca²+ 的存在。它们以酶原形式分泌，在包括其他 MMPs在内的蛋白酶的作用下被活化。作为蛋白酶抑制剂的TIMP对MMPs起抑制作用。

      MMPs与关节炎相关的直接证据来自对关节活检的免疫组化研究，间接证据是血清和滑液中检测到不同水平的MMPs。在类风湿关节炎(RA)，免疫组化和原位杂交技术均证实滑膜中MMP-l和MMP-3的表达升高，特别是在滑膜衬里层和B型滑膜细胞中。在 RA，不仅滑液内MMP-1和MMP-3的水平升高，而且血清中这两种酶也有所增加。这些蛋白酶升高的意义在于它们可以作为关节破坏的间接标志物，或者作为关节受到更多侵蚀的预测指标。血清中MMP-1和MMP-3的升高往往伴有TIMP-1的升高，TIMP-1可能影响酶的生物学活性，所以在解释血清中MMP-1和MMP-3水平升高时应该考虑到TIMP-1的影响。虽然血清中这两种酶的水平与炎症急性期标志物如 ESR和CRP相关，但是在交叉项研究中，它们与 X线片对关节的评分不相关。近来对一组早期关节炎病人所作的研究显示，尽管那些病人在明确诊断RA之前血清中MMP-1和 MMP-3的水平较高，但MMP-1升高的水平与随访中出现的新的关节侵蚀之间仅存在微弱的联系。因此，在关节炎中虽然MMPs可以介导基质的降解，但是对于炎症性关节炎来说，血清中这些酶的升高更多的是反映系统性炎症的变化，而不作为关节破坏的直接证据。最后，在利用重组DNA技术建立的MMP-3基因缺如小鼠的关节炎模型中，也观察到 MMP-3基因缺如并不能降低关节炎的严重程度或阻止关节的破坏，这进一步证明MMPs并不是关节破坏的主要因素。   

      其他类型的MMPs，包括MT-MMP家族，同样也受到了研究者的注意。这类蛋白酶通过转膜结构域结合在细胞表面。从对纤维蛋白作用的特异性、对细胞转移的影响以及出现骨骼肌缺陷的MT1-MMP缺如小鼠的表型来看，这类蛋白酶对于保持正常结缔组织的稳态有一定作用。从生理学意义上看，MT1-MMP的目标是激活MMP-2 ，使后者与TIMP-2结合，形成一个三分子复合物，这样导致蛋白水解作用局限于细胞表面。有研究发现RA滑膜衬里层的巨噬细胞、成纤维细胞和破骨样细胞有高表达的MT1-MMP。
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三、半胱氨酸蛋白酶的作用   

      传统上，将半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease)作为蛋白降解终末阶段的溶酶体酶。随着对这个蛋白酶家族认识的深入，发现它们还具备其他许多重要的生物学功能。现已识别出两个主要的半胱氨酸蛋白酶超家族，分别是IL-1β转换酶家族(ICE或天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶 caspase )和包括组织蛋白酶(cathepsin)在内的木瓜蛋白酶家族(the papain family)。目前认为只有组织蛋白酶参与了关节基质的降解。现已明确，其他类型的半胱氨酸蛋白酶通过作用于抗原递呈、IL-1释放和细胞凋亡在风湿病发病中起一定作用。   

0 ?% H6 A' L5 v" R. y; y      组织蛋白酶家族中至少包括六种酶，分别是组织蛋白酶 B,H,L,S,O,K，它们被认为主要是内体酶或溶酶体酶，在酸性pH条件下具有活性。不久前证实，组织蛋白酶K是由激活的巨噬细胞释放至胞外，在生理性pH条件下分解弹性蛋白。组织蛋白酶K,L,S也具有胶原酶和明胶酶的活性，因此与风湿病的发病相关。在正常和病理状态下的滑膜巨噬细胞和成纤维细胞内都检测到了组织蛋白酶K，尽管是在IL-lβ和TNF-α刺激下才表达的。RA患者与骨关节炎(OA)患者相比，组织蛋白酶K在小肠和血管周围的含量非常丰富，但组织蛋白酶S则无差别。在RA的滑膜中，特别是在疾病早期阶段血管周围浸润的细胞和内皮细胞，还发现了组织蛋白酶B和组织蛋白酶L。除了参与软骨的分解代谢过程外，组织蛋白酶 K在骨骼重吸收中也起一定作用，并且在破骨细胞内有丰富的表达。人若缺乏组织蛋白酶 K的表型，会导致骨硬化和身材矮小，这也进一步证实了组织蛋白酶K在骨骼重构中的作用。

) m  {3 N0 b+ W% g5 |; m. j& Q% q0 A四、聚合素酶的作用   
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      软骨的分解消失是骨关节炎的标志，也是RA慢性滑膜炎的终末结果。聚合素和II型胶原的降解是两种蛋白水解过程，它们引起了研究者极大的关注。根据位于聚合素球状区间结构域Glu373与Ala374间独特的酶切位点，发现能切割聚合素的聚合素酶(aggrecanase)甚至在蛋白酶能被检测到之前就已出现。酶切作用形成了含有Ala374-Arg-Gly-Ser序列的新表位。在OA和RA病人的关节液中，能够找到含有上述序列的片段。对聚合素酶-1的原型分子进行纯化和克隆显示，它与一组已知的蛋白酶十分相似，这组蛋白酶的特点是具有ADAMTS结构〔一类含有血小板结合蛋白基序的分解蛋白(disintegrin)和金属蛋白酶〕。至今已发现两种聚合素酶。目前已知的ADAMTS家族成员有14个，它们具有从参与血管形成到参与前胶原的加工等多种功能。   

! `1 l( ]: d# \  f5 L* d$ j: O; M      在正常人的关节软骨和滑膜中发现了聚合素酶-1(ADAMTS-4)和聚合素酶-2 (ADAMTS-5)的mRNAs。把诸如IL-1和TNF等促炎细胞因子加入到培养中的RA滑膜软骨细胞，可使ADAMTS-4的表达增加。把IL-1加入到软骨细胞培养基中，也能诱导产生聚合素酶的片段释放到上清液中。关节炎中可能有多种蛋白酶共同参与软骨的降解。一个动物关节炎模型的资料显示，聚合素酶与MMPs(例如MMP-3和胶原酶)共同作用能导致软骨分解。   

      TIMP-3在pmol浓度下能够有效抑制聚合素酶，但是TIMP-1和 TIMP-2对该酶的抑制作用很微弱。因此，理解TIMP-3是如何根据聚合素酶浓度被调节的很重要。另外，α-2微球蛋白可能是存在于滑膜关节中的聚合素酶抑制剂。
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五、纤溶酶原激活物和纤溶酶的作用   

7 ]8 B' j( u# z! Q& m# A( z1 \      纤溶酶(plasmin)是经细胞外纤溶酶原激活物(plasminogen activator)激活的丝氨酸蛋白酶(serine protease)原型，用以剪切纤维蛋白(fibrin)。人们对它在清除纤维蛋白和血栓形成方面的作用已经有了清楚的认识，不过，它在细胞外基质中的作用才刚引起研究者的注意。关节炎中有关纤溶酶原/纤溶酶级联反应的成分和调控方式见图7一1和表7一4。纤溶酶原(plasminogen)是无活性的蛋白水解酶，通过纤溶酶激活物tPA和uPA的作用，可以转变为有活性的纤溶酶。纤溶酶原出现在血清和细胞外液中，它可以与纤维蛋白结合，也可以通过赖氨酸结合位点与细胞表面的受体结合。纤溶酶原激活剂(PAs)的天然抑制剂(PAIs)包括PAI-1和PAI-2，用来调控PAs的活性，其中PAI-1是血循环中主要的PAI。另外，蛋白酶微管连接蛋白-1(protease-nexin 1)也可以抑制uPA的活性。参与调控PA活性的其他重要机制有:tPA与纤维蛋白的结合导致酶催化活性的提高;uPA和它的单链前体pro-uPA通过其氨基末端的生长因子结构域与特异性高亲和性的细胞表面受体uPAR结合(图7一1)。然而，纤溶酶作用于多种底物，因此，PAs除了在纤维蛋白溶解中起作用外似乎还参与细胞迁移和组织重构等过程，特别是uPA。因为作为天然抑制剂，特别是PAI-1和PAI-2，能迅速中和有活性的酶，而且能与uPA的受体结合，所以认为uPA的作用有可能在细胞表面或其附近进行的。据报道，uPA和纤溶酶原在细胞表面的定位导致局部纤溶酶形成的增加。如上所述，大多数PAs的作用是通过较不特异的纤溶酶完成的，它们可以直接降解基质，如软骨蛋白多糖;也可以因为剪切潜在的金属蛋白酶，如胶原酶，而间接地降解基质。纤溶酶还可以激活某些酶的级联反应以及潜在的细胞因子，如TGF-β和分散因子(scatter factor)，在炎症反应的发生中可能起重要作用。近来有报道说，纤溶酶可以诱导促炎细胞因子和组织因子在人类单核细胞内的表达。


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      正常人和OA病人的非炎性滑膜中主要表达与血管相关联的tPA，其酶活性与抗原水平均增强。相反，在RA滑膜组织中，tPA的活性下降，而uPA的活性增加，其抗原性和rnRNA表达量也增加，这主要见于滑膜衬里层。uPA活性的增加提示，uPA有可能是RA关节中炎症反应和组织重构的一个关键因素。在RA组织中也观察到了uPAR,PAI-1和PAI-2量的增加。这些来自滑膜活检研究的结果与以前对RA滑液的研究相吻合。RA滑膜液中uPA,PAI-1, PAI-2和uPAR的抗原水平与相应血清中或正常膝关节滑液中的水平相比有所增加，而tPA的抗原水平则有所下降或不变。最后，在RA滑液中，uPA抗原水平的升高和tPA抗原水平的下降与临床上疾病的严重程度相关。  

      对于关节炎来说，纤溶酶原激活物激活的纤溶酶有两种相反的作用。一方面，纤溶酶可以通过降解如胶原和蛋白多糖等非纤维蛋白底物，直接参与关节的破坏;另一方面，纤溶酶通过蛋白水解作用激活MMP-3、-9、-12和-13以增强MMPs的活性，起到间接作用。相反的作用指的是通过清除关节内的纤维蛋白，产生抗炎作用。纤维蛋白的沉积是慢性炎症的标志，而且这种沉积在RA滑膜和关节表面特别丰富。缺乏有效的纤维蛋白清除机制会导致纤维蛋白的沉积，这具有前炎症的特征。在关节炎的动物模型中，存在于炎性滑膜的主要纤溶酶原激活物uPA的遗传缺陷会导致滑膜炎和关节破坏的加重，而若uPA的生理性抑制剂PAI-1有缺陷，则会减轻滑膜的炎症。

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一、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶
$ G2 l% u$ z. d% l2 \0 B4 P5 p' z     因为天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase)或半胱氨酸蛋白酶ICE家族在调控凋亡的过程中起关键作用，所以它们引起了研究者的特别关注。目前发现人类有11种不同的天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶，而且已经明确天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶作用于多种底物，且生物学功能多样。其功能涉及对炎症反应的调节、细胞核的装配以及凋亡片段的产生。这组酶的共同特征是:它们具有相同的结构和激活机制，并且被一群相似的蛋白所抑制(相似蛋白指的是凋亡抑制剂 IAPs、细胞因子反应调节剂crm和来自杆状病毒的蛋白质p35)。之所以称之为天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶是因为它们具有半胱氨酸依赖性，并且是在胞内作用，为天冬氨酸所导向的蛋白酶。酶的活性位点包含有一个QACRG保守性基序中的半胱氨酸残基。功能性酶则在天冬氨酸的羧基侧剪切底物。它们先以无活性酶原形式合成，只有经蛋白水解作用剪切为亚单位(异源二聚体)时才具有活性 。
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' B/ e9 f* e: G) }  L0 K( \     有些天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶具有自动催化自我激活的特性，而另外一些酶则是通过蛋白水解的级联反应被激活的。因为对所有天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶的生物学特性进行具体描述超出了本章的范畴，所以在此着重讨论对 IL-1和IL-18有特异性作用的caspase-1(或ICE-1)，因为这两种细胞因子参与了炎性关节炎的发生。   
      前IL-1和前IL-18在细胞内被 caspase-1剪切，释放出各具功能的细胞因子。caspase-1的转录在 IL-1被诱导的同时上调。在小鼠关节炎的动物模型中，当给予小鼠如LPS和酶原等前炎性刺激时，caspase-1基因会遭到破坏，导致IL-1α, IL-1β、IL-18和IFN-γ的产生减少。在感染性动物模型中，检测到caspase-1的化学抑制剂，它能减轻疾病的严重程度;而且发现在骨关节炎中caspase-1的表达明显升高，这与软骨中 IL-1的含量相关。上述现象显示，调控caspase-1活性的两种细胞因子有可能用于自身免疫病的治疗。
# e* ]6 A5 m8 f6 k二、TNF-α的加工     
     1994年首次发现了金属蛋白酶对TNF-α前体分子所作的加工。前TNF-α (ProTNF-α)是含有 233个氨基酸的膜结合分子，通过TNF-α转化酶(TACE)的剪切作用，成为含有  157个氨基酸的成熟的可溶性分子，介导该细胞因子众所周知的前炎症反应(pro-inflamma  tory)。目前TACE作为膜结合蛋白水解酶ADAM(A Disintegrin And Metalloproteinase分解蛋白和金属蛋白酶)家族的成员之一，被命名为ADAM-17，它表达于多种类型的细胞。这个蛋白酶家族的特征是具有三个细胞外结构域，分别是一个结合Zn²+的金属蛋白酶结构域，一  个分解蛋白的结构域和一个富含半胱氨酸的结构域。还有一个前结构域(prodomain)，推测它  被成对碱性氨基酸蛋白酶样酶(furin-like)处理，产生有活性的酶原。

     随着人们对TNF-α在炎性关节炎和慢性炎症性疾病中所起作用的认识不断提高，TACE抑制剂也得到了更多的关注，因为在临床上它可能是有用的。在动物模型中，应用合成的金属蛋白酶抑制剂可以有效地减轻炎症反应。在人类，TIMP-3能够抑制TACE的作用，它也可能是TACE活性的生理调节剂。TACE在RA滑膜内的表达明显高于在OA内的表达。研究发现TACE定位于CD68+ 巨噬细胞内。除了TNF, TACE在TGF-β、TNFR-p75受体和L-选择蛋白的脱落中也起着作用。Zn²+ 结合结构域缺失所致的TACE失活，导致小鼠发育的异常和早亡。这提示，TACE除了对TNF的释放起作用，还调节其他重要的生物过程。

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纤维蛋白在RA关节滑膜的沉积是炎性滑膜微脉管系统通透性过高造成的，后者导致纤维蛋白原的局部外渗，大部分外渗的纤维蛋白原可以迅速凝集成为纤维蛋白。血管外的凝集也许是由诱发组织因子表达的局部免疫性和炎症性刺激启动的。组织因子介导的外源性凝血途径包括丝氨酸蛋白酶、VII a因子、X a因子和凝血酶的级联反应。其中凝血酶将纤维蛋白原转化为纤维蛋白(图7一4)。支持在 RA病变关节内存在持续凝集反应的证据有:发现完整的凝血途径在RA病人和关节炎患鼠滑膜内组织因子和凝血酶的表达增加;而且，在RA滑液中，还发现在凝集因子(coagulation factor)水平下降的同时，伴有凝血酶活性和凝血酶-抗凝血酶复合物浓度的升高，这反映了凝血级联反应的激活作用。总之，这些结果证实了RA病人和关节炎患鼠的滑膜组织中存在着持续的血管外凝集活动。  
     有证据表明在凝血级联反应的激活作用下形成的凝集因子具有前炎症效应，在下面将对其中一些凝集因子进行讨论。
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一、组织因子/VII a因子
      组织因子(tissue factor, TF)是一种整合性膜糖蛋白，包括一个含有219个氨基酸的N末端细胞外结构域，一个含有23个氨基酸的跨膜区域和一个含有21个氨基酸的胞质尾部。在体外加入前炎症刺激如促炎细胞因子( IL-1,IL-6和TNF )、免疫复合物和粘附分子之后，在内皮细胞和单核细胞内观察到组织因子的诱导性表达。这些TF诱导剂的大部分可以在RA关节中找到，而且绝大多数能够表达 TF的细胞(如成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞和单核细胞、巨噬细胞)存在于RA滑膜组织中。TF、VII a因子、组织因子通路抑制剂(TEPI)和X a因子四元复合物的形成，能在体内抑制TF/VII a复合物的催化活性。虽然TEP I可以在有活性的单核细胞和受刺激的纤维母细胞内合成，但是在正常情况下内皮细胞是合成TEPI的主要场所。通过上述观察可以认为，尽管至今仍然对TF和TEPI在关节组织中的表达了解甚少，但是可以肯定它们在RA关节内表达。   
7 e9 [: C3 l# \0 I  O      近来的研究证实，TF也可以作为一种细胞信号受体，这表明TF所具备的功能已超出调控依赖纤维蛋白止血的范畴。有关基因失活的研究为TF的这种作用提供了有力的证据。TF缺如小鼠表现为胚胎期致死的表型，而VII因子缺如小鼠则得以存活。   
$ ?; K! S  N5 D9 ?7 P+ i      TF诱导的细胞效应之一是促血管生成作用，它代表一种与关节炎发病机制相关的前炎症作用。体内和体外的研究均表明，TF在小鼠纤维肉瘤细胞中的过度表达，导致促进血管形成的内皮生长因子(VEGF)的上调和编码有抗血管形成作用的血小板蛋白(throm-bospondin)基因表达的下调。而且，在创伤愈合的小鼠模型中，TF的转染藉刺激新血管形成加速伤口的治愈。近来有报道，人成纤维细胞在对VII a因子结合的反应中可以产生TF依赖性 VEGF。总而言之，这些结果提示，TF是通过激活导致VEGF表达的细胞内信号转导途径，而不是通过激活凝血级联反应，在血管生成中发挥作用的。
二、凝血酶   
      凝血酶(thrombin)通过激活PAR，促进许多细胞效应，包括趋化、增殖、胞外基质的更新和细胞因子的释放。凝血酶对细胞的这些作用表现在组织修复、炎症的发生以及诸如肺纤维化和动脉粥样硬化等纤维增殖异常。凝血酶通过其蛋白水解作用，剪切细胞表面受体的膜外N端。所产生的新的N端能像已与受体结合的配体(称之为tethered ligand)一样，使受体激活。目前已发现三种凝血酶激活的受体，分别是PART , PAR3和PAR4 (PAR2不由凝血酶激活，而由胰岛素激活，在某些情况下，X a因子和TF/VII a因子也可以激活PAR2)。   
" F/ O* W5 ^2 b, N& B      凝血酶对PARs的激活也许在RA病变进展中起重要作用，或许与诸如血管通透性增加、滑膜增殖和血管形成的异常等疾病的特征相关。但对凝血酶在RA中的真正作用还十分无知，仅有的一些认识基本上来自体外的实验。现已证实，凝血酶可以诱导滑膜细胞的分裂增殖及经由NF-κB激活的 IL-6和粒细胞集落刺激因子的表达。凝血酶作用于内皮细胞使其通透性增加并合成各种前炎症分子。凝血酶的这些作用可能是通过PAR1介导的。PAR1在炎性RA滑膜组织中表达丰富，但是在OA或正常滑膜中则不表达。不过，因为尚未对滑膜组织中其他 PAR的存在进行研究，所以这些PAR是否参与凝血酶介导的效应不能被排除。至于在体内出现的效应，令人感兴趣的是，在大鼠膝关节内一次注射小剂量凝血酶可以诱发关节的炎症反应，而在大鼠的后爪注射则引起水肿。而且，PAR1既激活PAR1与受体结合的配体(tethered ligand)一样的作用，也激活PAR2类似的作用，模拟了大鼠后爪注射凝血酶产生水肿的效应，从而进一步强调了凝血酶对受体的激活在炎症中的重要性。
三、X a因子   
7 N) ?7 E; g% H5 g4 c1 A5 g" t5 i      X a因子可以在内皮细胞内诱发包括一氧化氮介导的低血压和细胞因子产生等前炎症反应。虽然人们对被称为EPR-1的X a因子细胞表面受体是否参与X a因子依赖性基因表达的诱导有争论，但是近来的研究一致认为，用特异性抑制剂阻止X a因子的蛋白水解作用可以消除X a因子诱发的信号转导。

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滑膜炎的特征是炎症细胞通过炎症反应生成血管网浸润滑膜。现在认识到病理性血管形成是血管翳的要素，干预这个过程也许为炎性关节炎的治疗开辟一条新的途径。   
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      血管形成不仅是正常生理过程的需要，也是如肿瘤、感染、炎症、创伤愈合和组织重构等许多病理状态的一个重要特征。在风湿性疾病中，有关慢性滑膜炎和关节破坏中的血管形成是研究者的主要兴趣所在。至于肿瘤和动脉粥样硬化中的血管形成，则超出了本章的讨论范畴，因此，本节的重点是炎性血管形成以及蛋白酶对它的作用。   

      血管形成是分阶段的，开始表现为现有血管的扩张，并伴有血管通透性增加和血管周围基质的降解，此后是内皮细胞及其支持细胞(内皮周围细胞)的增生和分化以及细胞外基质的重构，最终形成血管网。Carmeliet及其合作者对这一过程的最新认识作了详细的综述。参与血管扩张和血管内容物渗出的分子中有一氧化氮(NO)和血管内皮生长因子(VEGF )。基质的降解是由MMP的家族成员和纤维蛋白溶酶原激活剂介导的。MMP-2, MMP-3和MMP-9是起主要作用的MMPs, uPA则是主要的纤维蛋白溶酶原激活剂。这些蛋白酶在血管形成时相也起作用，该阶段新的内皮细胞有组织地生长并形成血管。除了作用于细胞外基质(extra-cellular matrix, ECM)，蛋白酶还可以释放生长因子[如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和胰岛素样生长因子-1(IGF-1)]。这些生长因子与细胞外基质结合时是无活性的，但当它们被释放至液相则具活性。令人感兴趣的是，藉基因剔除使PA系统组成成分和上面提及的某些MMP(如t-PA、u-PA、u-PAR、PAI-1、纤溶酶原、MMP-3、MMP-7和 MMP-9)缺如的小鼠在胚胎发育或正常生长过程中并未出现血管生成异常。不过，缺少PA系统组成成分的小鼠在伤口愈合上受到影响。在已作详细研究的此类动物模型中，发现新血管形成之间并没有明显的区别，这可能与伤口部位炎症细胞募集的减少有关。这些结果强调在正常的血管形成过程中，蛋白酶之间可能有相互重叠和丰富的功能，但是在病理条件下，某些特殊的蛋白酶也许起更重要的作用。最后，目前用以治疗 RA的药物一部分的作用就是减少血管形成。像TNF-α对血管内皮生长因子(VEGF)的表达起上调作用，已观察到，在小鼠的关节炎模型中阻断血管内皮生长因子的作用途径有治疗作用。

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本章综述了蛋白酶在调节正常生物过程中所发挥的多种作用及在关节炎不同病理过程中所起的作用。蛋白酶的作用有两个突出的特点。首先，它具有重要的抑制机制以平衡蛋白水解酶的活性，防止蛋白水解的失调。其次是酶作用的多样性现象。例如，许多不同的酶参与关节炎的基质降解和血管形成，因此，对单一酶的抑制不可能在治疗中起重要作用。如果认为酶抑制剂有可能作为潜在的治疗手段，应当考虑酶抑制剂的治疗作用，但是必须考虑到底物的特异性以及将抑制剂靶向底物的特殊作用部位，以减少可能的副作用。随着对特异性蛋白酶在关节炎中作用的了解不断深入，无疑会发现某种化合物，这种化合物的靶向作用更有效，并为通往治疗炎症性和非炎症性关节疾病的新途径打开大门。                                   
                                                                                       (Alexander So，Nathalie Busso）
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      参考文献：
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