【摘 要】 对近年来钙结合蛋白S100A12与类风湿关节炎的相关研究进行综述，钙结合蛋白S100A12与类风湿关节炎的病理过程等相关，可能存在一定的促炎作用，或为患者炎症的潜在标志，辅助评估疾病的活动度。
【关键词】 关节炎，类风湿;S100A12;晚期糖基化终末产物受体;炎症;综述
doi：10.3969/j.issn.2095-4174.2015.01.015
类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）属于自身免疫性疾病，可侵犯机体多个关节和多个系统，其病因及发病机制至今尚未十分清楚。钙结合蛋白S100A12（钙粒蛋白C）作为S100蛋白家族成员之一，能与多种离子结合，发挥促炎、调节免疫、参与信号传导等多种功能，多种炎症情况下表达升高[1]，能与晚期糖基化终末产物受体（the receptor for advanced glycation end products，RAGE）结合，调节炎性细胞的活动与功能等，增强炎症反应。近年研究显示，S100A12在RA患者的血清和关节滑液中表达增加，与RA病理过程、并发症、诊断、治疗都密切相关。
1 S100A12结构
S100A12主要由中性粒细胞以及单核/巨噬细胞表达，多位于粒细胞胞质中，与钙作用后可转移到膜和细胞骨架[2]。它的基因位于人类染色体1q21，介于S100A8和S100A9之间，全长1895 bp，
相对分子质量为10 575，由92个氨基酸组成。每个亚基均包含2个EF手型结构，其末端序列较短。EF手型结构由对Ca2+具有高亲和力和选择性的螺旋-环-螺旋配基所组成，两侧为疏水区，中央为绞链区。N端EF手型结构呈环状，由14个
氨基酸组成，与Ca2+亲和力较低;C端EF手型结构由12个氨基酸组成，与Ca2+亲和力较高[1]。S100A12具有低钙（二聚体）和高钙（六聚体）2种形式，可与Cu2+、Ca2+和Zn2+结合成复合物。当与Zn2+结合成复合物，其明显区别于钙载和载脂S100A12结构形式，比较显示，还能增强对Ca2+和RAGE的亲和力，此种结构有助于观察S100A12从二聚体到六聚体转变过程中钙锌的相互作用[3-4];另外，钙锌浓度调节无Ca2+-S100A12二聚体和单体的结构动力学表现，且Zn2+在二聚化中起决定性作用[5]。当钙锌浓度改变，会导致S100A12寡聚改变;当与细胞外靶标物质作用，S100A12也需钙锌的存在，但同时S100A12又在锌代谢和细胞信号内钙锌间起桥梁作用[6]。微环境的变化能改变S100A12结构，有研究发现，不同微环境中的转铁蛋白与翻译后修饰也能显著影响S100A12结构与功能[7]。
2 S100A12功能
在细胞作用方面，胞内S100A12作为反平行同型二聚体存在，以Ca2+依赖方式同目标蛋白一起调节细胞功能;胞外S100A12则主要作为同型二聚体和六聚体存在，发挥类似细胞因子样作用，这既是固有免疫反应的一部分，也与一定的自身免疫反应相联系[8]。S100A12虽可作为肥大细胞与单核细胞的化学诱导剂，激活肥大细胞并诱导产生细胞因子，但对单核细胞和巨噬细胞却无此作用[9]。而当增加疏水环境中的螺旋结构，通过G蛋白偶联机制促进受体相互作用，铰链区S100A12（38-53）能增强急性炎症反应，导致水肿、白细胞和肥大细胞募集[10]。在受体作用方面，RAGE上羧化的N多糖可增强结合力、促进受体聚集以及继发寡聚S100A12连接的信号事件[11]。S100A12作为RAGE配体可结合羧酸盐多聚糖，因羧酸盐多聚糖而富集的RAGE亚群，比总RAGE更具结合S100A12的潜在能力，当在哺乳动物细胞中表达，复合聚糖修改的RAGE主要是在第一个糖基化位点（N25IT）保留与S100A12结合，但糖基化的RAGE和RAGE上结合S100A12最大位点需依赖细胞类型[11]。当Ca2+结合在Ca2+-S100A12上，产生两种系统性疏水表面，允许S100A12结合RAGE的C型免疫球蛋白区，载脂S100A12以低亲和力用不同表面去结合可溶性RAGE
（sRAGE）[12]。另外，放射性氟-18标记的S100A12体内外实验显示，除了RAGE，清道夫受体也促进炎症反应S100A12的分布、组织关联以及清除[13]。通过与受体作用，S100A12调节炎症过程，参与炎症损伤，因缺乏半胱氨酸和甲硫氨酸，其促炎作用在有氧化环境中稳定存在[9]。S100A12不会刺激人外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）产生白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、IL-1β或肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），但是低剂量会不断地减少细胞因子mRNA和血清淀粉样蛋白A诱导的蛋白水平，分别达到49%和46%;其可能通过弱化沉积在慢性损伤处脂质结合血清淀粉样蛋白A的促炎属性[14]，表明S100A12也可能存在一定的抑制促炎作用。
3 S100A12与RA的病理过程
S100A12参与RA关节炎症病理过程，对关节的侵蚀损害起重要作用。S100A12在RA患者滑液和滑膜中高表达，而在正常和有效治疗后的滑液组织中几乎测不到，其表达可能与疾病活动、关节破坏有关，且可能与增强细胞外基质蛋白水解作用、自身免疫和诱导滑膜细胞伪肿瘤表型相关[15-16]。
钙粒蛋白、sRAGE、已确诊RA患者的炎症及心血管危险因子的临床标志物间存在相关性，其中抗环瓜氨酸肽（CCP）抗体和类风湿因子与S100A12有关，RA患者外周血中34个基因表达与其显著相关[7，17]。钙粒蛋白在炎性关节炎中的促炎作用可能基于它们在炎性关节细胞外高表达以及在细胞募集和细胞毒方面的作用[7]。在RA中可能有其他的滑膜细胞分泌S100A12，参与疾病病理过程[18]。S100A12结合RA成纤维滑膜细胞的RAGE，通过高增长率、侵蚀性、基质金属蛋白酶产生，体外诱导一种类肿瘤样作用[18]。De Seny等[19]研究发现，S100A12血清浓度与能反应RA疾病活动情况的C-反应蛋白（CRP）等水平变化显著相关，这项研究结果同S100A12血清水平与幼年特发性关节炎CRP水平有关相一致。采用质谱技术发现，侵蚀性RA患者滑液中CRP和S100家族中的6个成员含量增加，其中相比于非侵蚀性RA或健康组，侵蚀性RA患者的S100A12含量较高[20]。
4 S100A12与RA的诊断
S100A12作为促炎因子，对特异性诊断RA及评估疾病活动度起到一定辅助作用。临床研究表明，S100A12很有可能作为局部炎症潜在的敏感及特异性诊断标志物[8]，故也可能成为临床诊断RA的指标之一。研究者在RA患者的滑液和滑膜中测得S100A12表达增加，暗示可能与疾病活动、关节损伤有关，可能会辅助诊断RA及改善对炎性关节炎性皮疹管理[15]。滑膜-软骨关节是RA和其他炎性关节炎发展的关键区域，研究者在二者滑液中发现S100A12表达有明显差异，虽然滑液内中性粒细胞计数差异无统计学意义（P > 0.05），但仍能用这些蛋白以高敏感性和高特异性区分出RA与骨关节炎、RA与其他炎性关节炎[18]。在S100蛋白中，S100A12是唯一能有效区分RA与银屑病关节炎的蛋白[21]。De Seny等[19]用质谱技术分析发现，S100蛋白能明显区分血清样品是来自RA、银屑病关节炎还是肠炎性强直性脊柱炎，而血清淀粉样蛋白A等蛋白却不能。可见，对S100A12在RA中表达的特异性和敏感性研究的深入，推动了S100A12用于诊断和鉴别诊断RA。
5 S100A12与RA的并发症
RA除导致关节畸形和功能障碍外，也可侵袭其他系统，如心血管系统、神经系统等，近年来研究也逐渐发现RA并发症与S100A12存在相关性。
Chen等[22]用酶联免疫吸附测定RA患者血清中sRAGE、S100A9、S100A8、S100A12的水平，探求其与炎症、关节和血管损伤之间的关系，结果发现，S100A9、S100A8和S100A12三者血清水平相互关联，且S100A12与S100A9、抗CCP抗体、糖尿病史有关，sRAGE和S100蛋白并不仅与RA炎症、自身抗体有关，也与终末器官损害的经典血管危险因子有关。与RAGE诱导因子一致，sRAGE同S100蛋白的作用与抗关节、血管损伤有关，数据显示，RAGE活动影响RA关节与血管病变，说明其不仅导致骨和软骨破坏，还可引发关节外的并发症，如粥样硬化性血管病和早亡。S100A12作为必要的中性粒细胞趋化因子，刺激促炎因子分泌，分析认为，RA患者心血管事件发生率提高可能与其增加内皮压力、加速动脉粥样硬化及可能的急性冠脉综合征有关[18]。炎症环境下，包括S100A12和ERAC（EDTA抗S100A12复合物）在内的大分子耐EDTA复合物在血清中可见，大量ERAC在RA伴冠心病患者血清中被发现。但ERAC结构目前并不很清楚，还需要进一步的研究来分析ERAC出现的背后机制及与炎症相关疾病可能的联系[23]。
6 S100A12与RA的治疗
缓解和消除RA关节炎症反应，避免关节损害，是RA治疗的关键。最新临床证据表明，S100A12很可能成为局部炎症敏感而特异的标志物。而局部炎症部位S100A12高水平与血清水平一致，这成为用S100A12血清浓度监测抗炎治疗有效性的前提条件[16]。S100A12与RAGE多配体受体的相互作用，NF-κB通路下游信号激活，导致促炎介质合成与分泌，故当RAGE-配体交互作用时，导致RA关节炎症反应扩大，说明阻断RAGE-配体之间的交互作用可能缓解RA患者的病情[21，24]。关节炎小鼠模型数据证实，S100A12阻断抗体能缓解滑液炎症。而研究证实，成功阻断体内的TNF-α会减少RA患者的S100A12表达与分泌，扰乱TNF-α与S100A12之间反馈回路。相比而言，英夫利昔单抗治疗后，S100A12血清浓度下降，说明这种治疗能抑制中性粒细胞的活化。几乎所有RA标准治疗都已证实对S100A12表达产生影响，暗示S100A12能成为成功抗关节炎治疗的直接目标[21]。Andres等[25]检测初发RA患者治疗前与传统疗法治疗3个月后的血清S100A12水平，结果发现，RA患者的血清S100A12水平明显高于健康对照者，治疗后可恢复正常水平，借助年龄性别校正分析，未见S100A12水平与CRP、肿胀关节数和疾病活动分数有关，第一次显示传统治疗后，原本高表达的S100蛋白恢复了正常。而抗TNF治疗后，不仅RA患者PBMCs中编码S100A12的基因表达下降[26];同时研究还证实，S100A12与其他炎症标志物、临床评估以及综合超声滑膜炎分数显著相关[27]，表明S100A12是RA患者炎症的一个潜在标志。
7 小 结
作为一种慢性系统性疾病，RA涉及多关节的持续性滑膜炎，促炎因子的分泌和炎症的进展也是RA病理进程的关键环节。但是，目前的生物制剂也未达到治愈RA的目的，因此，需要寻找导致RA关节炎症和损伤的其他因子[16]。S100A12在RA患者外周血与关节局部表达增高，对RA炎性细胞因子水平升高、滑膜细胞增生等病理过程起重要作用，功能依赖于结构，对S100A12特异性结构的阐明，有助于进一步说明S100A12的促炎作用，尤其与RAGE的结合。与其他诊断因子相比，S100A12对诊断与鉴别诊断RA的特异性与敏感性有待继续研究，以期应用于临床。RA并发症与心血管病变的关联性还需深入探讨和研究。治疗上，有效的治疗能导致S100A12表达水平变化，但还只是作为疗效指标在研究，专门针对S100A12作用RA病变关键环节的治疗性研究很少。
除此之外，S100A12表达的调节，促炎信号传导的具体机制，与其他S100蛋白家族成员或其他生物因子之间的相互作用机理仍有空白，深入探明S100A12与RA的关系，将为RA诊断与治疗等提供新的靶点、方法和思路。
8 参考文献
[1] 王海浪，王巧民.S100钙结合蛋白A12在炎症性肠病中的研究进展[J].胃肠病学，2012，17（1）：50-52.
[2] Meijer B，Gearry RB，Day AS.The role of S100A12 as a systemic marker of inflammation[J].Int J Inflam，2012：907078.
[3] Moroz OV，Blagova EV，Wilkinson AJ，et al.The crystal structures of human S100A12 in apo form and in complex with zinc： new insights into S100A12 oligomerisation[J].J Mol Biol，2009，391（3）：536-551.
[4] Hsu K，Champaiboon C，Guenther BD，et al.Anti-infective protective properties of S100 calgranulins[J].Antiinflamm Antiallergy Agents Med Chem，2009，8（4）：290-305.
[5] Reis RA，Bortot LO，Caliri A.In silico assessment of S100A12 monomer and dimer structural dynamics：implications for the understanding of its metal-induced conformational changes[J].J Biol Inorg Chem，2014，19（7）：1113-1120.
[6] Moroz OV，Burkitt W，Wittkowski H，et al.Both Ca2+ and Zn2+ are essential for S100A12 protein oligomerization and function[J].BMC Biochem，2009（10）：11.
[7] Perera C，McNeil HP，Geczy CL.S100 Calgranulins in inflammatory arthritis[J].Immunol Cell Biol，2010，88（1）：41-49.
[8] Pietzsch J，Hoppmann S.Human S100A12：a novel key player in inflammation？[J].Amino Acids，2009，36
（3）： 381-389.
[9] Goyette J，Geczy CL.Inflammation-associated S100 proteins：new mechanisms that regulate function[J].Amino Acids，2011，41（4）：821-842.
[10] Yan WX，Armishaw C，Goyette J，et al.Mast cell and monocyte recruitment by S100A12 and its hinge domain[J].J Biol Chem，2008，283（19）：13035-13043.
[11] Srikrishna G，Nayak J，Weigle B，et al.Carboxylated N-glycans on RAGE promote S100A12 binding and signaling[J].J Cell Biochem，2010，110（3）：
645-659.
[12] Xie J，Burz DS，He W，et al.Hexameric calgranulin C （S100A12） binds to the receptor for advanced glycated end products （RAGE） using symmetric hydrophobic target-binding patches[J].J Biol Chem，2007，282（6）：4218-4231.
[13] Hoppmann S，Steinbach J，Pietzsch J.Scavenger receptors are associated with cellular interactions of S100A12 in vitro and in vivo[J].Int J Biochem Cell Biol，2010，42（5）：651-661.
[14] Chung YM，Goyette J，Tedla N，et al.S100A12 suppresses pro-inflammatory，but not pro-thrombotic functions of serum amyloid A[J].PLoS One，2013，8（4）：e62372.
[15] Baillet A.S100A8，S100A9 and S100A12 proteins in rheumatoid arthritis[J].Rev Med Interne，2010，31（6）：458-461.
[16] Klingelhöfer J，Senolt L，Baslund B，et al.Up-regulation of metastasis-promoting S100A4（Mts-1）in rheumatoid arthritis：putative involvement in the pathogenesis of rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2007，56（3）：779-789.
[17] Parker A，Izmailova ES，Narang J，et al.Peripheral blood expression of nuclear factor-kappab-regulated genes is associated with rheumatoid arthritis disease activity and responds differentially to anti-tumor necrosis factor-alpha versus methotrexate[J].J Rheumatol，2007，34（9）：1817-1822.
[18] Baillet A，Trocmé C，Berthier S，et al.Synovial fluid proteomic fingerprint：S100A8，S100A9 and S100A12 proteins discriminate rheumatoid arthritis from other inflammatory joint diseases[J].Rheumatology（Oxford），2010，49（4）：671-682.
[19] De Seny D，Fillet M，Ribbens C，et al.Monomeric calgranulins measured by SELDI-TOF mass spectrometry and calprotectin measured by ELISA as biomarkers in arthritis[J].Clin Chem，2008，54（6）：1066-1075.
[20] Abdul-Aziez OA，Saber NZ，El-Bakry SA，et al.Serum S100A12 and temporomandibular joint magnetic resonance imaging in juvenile idiopathic arthritis Egyptian patients：a case control study[J].Pak J Biol Sci，2010，13（3）：101-113.
[21] Wittkowski H，Foell D，af Klint E，et al.Effects of intra-articular corticosteroids and anti-TNF therapy on neutrophil activation in rheumatoid arthritis[J].Ann Rheum Dis，2007，66（8）：1020-1025.
[22] Chen YS，Yan W，Geczy CL，et al.Serum levels of soluble receptor for advanced glycation end products and of S100 proteins are associated with inflammatory，autoantibody，and classical risk markers of joint and vascular damage in rheumatoid arthritis[J].Arthritis Res Ther，2009，11（2）：R39.
[23] Fagerhol MK，Larsen A，Brun JG，et al.Large molecular size EDTA-resistant complexes containing S100A12，ERAC，in serum during inflammatory conditions[J].Scand J Clin Lab Invest，2012，72（2）：129-136.
[24] Liao H，Wu J，Kuhn E，et al.Use of mass spectrometry to identify protein biomarkers of disease severity in the synovial fluid and serum of patients with rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2004，50（12）：3792-3803.
[25] Andres Cerezo L，Mann H，Pecha O，et al.Decreases in serum levels of S100A8/9 （calprotectin） correlate with improvements in total swollen joint count in patients with recent-onset rheumatoid arthritis[J].Arthritis Res Ther，2011，13（4）：R122.
[26] Meugnier E，Coury F，Tebib J，et al.Gene expression profiling in peripheral blood cells of patients with rheumatoid arthritis in response to anti-TNF-alpha treat-
ments[J].Physiol Genomics，2011，43（7）：365-371.
[27] Nordal HH，Brun JG，Halse AK，et al.The neutrophil protein S100A12 is associated with a comprehensive ultrasonographic synovitis score in a longitudinal study of patients with rheumatoid arthritis treated with adalimumab[J].BMC Musculoskelet Disord，2014
（15）：335.
收稿日期：2014-11-18;修回日期：2014-12-13
