《Rheumatology International》：The joint-local renin–angiotensin system in rheumatoid arthritis and osteoarthritis: mechanistic evidence, disease-specific patterns, and translational perspectives
引言：从系统性调节因子到关节局部调节器
肾素-血管紧张素系统（RAS）长久以来被视为调节心血管和肾脏稳态的关键激素级联反应。然而，近几十年来的证据表明，包括关节在内的许多组织都存在一个功能独立的局部组织特异性RAS。骨骼RAS已成为骨代谢的直接调节者，同时越来越多的证据表明，滑膜、滑液和关节软骨中存在功能活跃的、局部调控的关节RAS。这一局部关节RAS日益被认为参与了关节炎的炎症过程、组织重塑和血管生成通路。近年来，RAS被重新定义为在炎症组织内活跃的免疫代谢网络。血管紧张素II（Ang II）通过血管紧张素II 1型受体（AT1R）刺激巨噬细胞、树突状细胞和T细胞，而血管紧张素转换酶2（ACE2）/Angiotensin-(1–7)（Ang-(1–7)）/Mas受体（MasR）轴则促进巨噬细胞M2极化并抑制炎性体激活。这种免疫导向的观点有助于解释为何RAS在类风湿性关节炎（RA）和骨关节炎（OA）中表现不同。
RAS的双重轴范式
现代观点认为，RAS包含两个相互拮抗的轴之间的动态平衡。组织（包括关节）中RAS激活的病理结果可以看作是这种平衡的“倾斜”，即致病轴的活动超过了保护性、反调节轴的活动。
经典（致病性）轴
经典RAS轴包括将血管紧张素I（Ang I）转化为主要效应肽Ang II的ACE。Ang II通过与AT1R结合介导其大部分已知效应。在组织病理学中，ACE/Ang II/AT1R轴的激活具有特别的致病性，产生促炎、促氧化和促纤维化效应，同时促进血管收缩和血管生成。在关节内，该轴被认为是介导RAS相关炎症和组织损伤的主要因素。
除了ACE依赖的Ang II生成途径外，肥大细胞来源的糜蛋白酶提供了一条ACE非依赖性的丝氨酸蛋白酶途径，可直接将Ang I转化为Ang II。在炎症滑膜组织中，肥大细胞数量和糜蛋白酶水平增加，这种替代途径可能在ACE被抑制的情况下仍维持局部Ang II的生成。(前)肾素受体（PRR）通过一种不依赖肾素酶活性的机制激活细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）和p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），充当信号受体而非仅作为血管紧张素生成的辅助因子。PRR表达已在内皮和滑膜组织中得到证实，这表明即使在循环肾素浓度较低时，PRR信号也可能增强局部RAS活性。尽管PRR在RA发病机制中的直接作用尚未完全阐明，但这些不依赖肾素的效应为PRR信号放大慢性炎症、血管生成和血管翳形成特征性结构重塑提供了生物学上合理的机制。
反调节（保护性）轴
反调节轴作为经典通路的内在制动机制。该轴以ACE2为核心，ACE2将致病性的Ang II转化为新肽Ang-(1–7)。Ang-(1–7)随后通过其自身受体MasR发出信号。ACE2/Ang-(1–7)/MasR轴的作用在功能上与经典轴拮抗，发挥强大的抗炎、抗纤维化和抗增殖效应，同时促进血管舒张和组织保护。
Ang-(1–7)也可以不依赖ACE2，通过脑啡肽酶（NEP，也称为CD10）介导的Ang I转化而合成。在关节炎关节中，NEP/CD10可被检测于滑膜组织和滑液中。它可能作为一种代偿机制，既能降解促炎性神经肽，又能支持保护性的Ang-(1–7)–MasR轴。然而，其在RA与OA组织中的精确调控仍未完全明确。
除了ACE2/Ang-(1–7)/MasR通路，非经典RAS还包括阿拉马定（alamandine），这是一种由Ang-(1–7)或血管紧张素A生成的七肽，通过Mas相关G蛋白偶联受体D（MrgD）发出信号。阿拉马定重现了Ang-(1–7)的许多血管舒张、抗纤维化和抗高血压作用，同时使用不同的受体，这表明即使在Mas表达下调时，它也可能保留保护性信号。
细胞内和线粒体RAS（iRAS）
Ang II信号不仅限于细胞表面。内化的血管紧张素受体和局部生成的肽形成了调节氧化磷酸化、活性氧（ROS）产生和细胞存活的线粒体和细胞内肾素-血管紧张素系统（iRAS）。在线粒体中，Ang II和AT2R/AT1R影响一氧化氮（NO）产生和呼吸控制，提供了RAS与氧化还原稳态之间的直接联系。尽管大多数机制数据来源于心血管和肾脏组织，但这些发现可能支持一个模型，即滑膜成纤维细胞中的细胞内RAS即使当细胞外AT1R被药物阻断时，仍可能维持氧化应激和增殖。目前缺乏iRAS参与滑膜成纤维细胞的直接证据。
AT2R的作用
尽管AT2R信号在概念上常被归入反调节机制，但它与ACE2/Ang-(1–7)/MasR轴不同，因为它由Ang II本身激活，并在经典配体框架内运作。虽然它也结合致病性的Ang II肽，但其下游效应通常与AT1R相反。AT2R信号主要被认为是保护性的，介导抗炎、抗纤维化和促凋亡效应，以对抗AT1R驱动的增殖。
AT1R激活刺激Gq/11–蛋白激酶C（PKC）、ROS生成和MAPK（ERK/c-Jun N-末端激酶（JNK）/p38），所有这些都放大炎症和成纤维细胞增殖。相反，AT2R激活磷酸酶如蛋白磷酸酶2A（PP2A），增强NO–环磷酸鸟苷（cGMP）信号，并抑制ERK1/2活性，从而产生抗增殖和抗纤维化效应。因此，AT1R主导信号与AT2R主导信号之间的功能失衡，决定了组织稳态是得以恢复还是慢性纤维炎症反应持续存在。
局部RAS在RA病理学中的作用
在RA中，局部关节RAS不仅存在，而且似乎作为一个过度活跃、局部放大且部分自主的系统发挥作用，与滑膜炎症、血管翳形成和骨侵蚀有关。
活跃且独立的滑膜RAS的证据
开创性研究为RA关节内存在活跃的RAS提供了直接证据。?obankara等人的研究发现，尽管各组血清中这些成分的水平相当，但RA患者滑液中ACE和活性肾素的浓度均显著高于OA患者。这一发现已被其他研究证实。Wu等人使用多种互补技术分析了滑液和组织，结果显示，与OA患者相比，RA患者的肾素、ACE、AT1R和AT2R的蛋白和mRNA表达水平均显著更高。
这些数据与全身性发现相比揭示了一个悖论。Guy等人的一项前瞻性研究发现，与健康对照组相比，RA和强直性脊柱炎（AS）患者的血浆肾素水平较低，相应的醛固酮与肾素比值较高。这些全身性发现与滑膜组织和滑液中肾素和ACE活性增加的报道形成对比，表明循环和关节局部RAS活性之间存在分离。总体而言，这些观察结果与局部调控、部分自主的组织RAS概念一致，表明全身测量可能无法完全反映关节内病理生理学。
经典轴作为滑膜炎症和血管翳形成的驱动因素
在RA中，经典ACE/Ang II/AT1R轴的过度活跃与致病机制和临床疾病活动度相关。
从机制上讲，经典RAS参与了与RA标志性侵袭性、“肿瘤样”滑膜血管翳发展相关的通路。Pattacini等人证明，Ang II保护源自RA患者的RA成纤维样滑膜细胞（FLS）——血管翳的主要细胞成分——免受血清剥夺或一氧化氮诱导的凋亡。这种强大的抗凋亡效应是通过AT1R介导的，并激活了促生存的核因子κB（NF-κB）通路。
此外，RAS作为维持RA的关键细胞因子的上游驱动因子发挥作用。在佐剂诱导性关节炎（AIA）大鼠模型中，直接肾素抑制剂阿利吉仑治疗显著降低了主要RA细胞因子肿瘤坏死因子（TNF）-α和白介素（IL）-6的血清水平。
临床上，Tomaz Braz等人发现血浆Ang II浓度与疾病活动度评分28（DAS28）呈正相关，建立了RAS主要致病肽与RA临床严重程度之间的联系。
RAS介导的血管生成和骨破坏
RA血管翳的破坏力依赖于两个过程，这两个过程都得到局部RAS的支持：血管生成（为血管翳供血）和骨侵蚀（血管翳侵袭的结果）。侵袭性血管翳高度血管化，局部RAS似乎充当了“补给线”。Wu等人发现RA患者滑液中RAS成分（肾素、ACE）水平与强效血管生成因子血管内皮生长因子（VEGF）之间存在显著正相关。在关节炎大鼠模型中，全身性Ang II被证明会加剧血管损伤，而补充的体外实验表明，Ang II通过ATR/ERK1/2信号促进内皮细胞迁移和管形成——这是血管生成的关键步骤。
局部RAS已被认为是RA相关骨侵蚀的介质。Wang等人在胶原诱导性关节炎（CIA）大鼠模型中提供了滑膜RAS如何促进关节周围骨量减少的分子机制。该研究表明，RAS激活对骨稳态发起了双管齐下的攻击：首先，RAS激活通过上调核因子κB受体活化因子配体（RANKL）/核因子κB受体活化因子（RANK）/肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）信号通路来增加骨吸收，导致更高的RANKL/骨保护素（OPG）比值并增强破骨细胞分化。其次，它通过增加Dickkopf相关蛋白1（DKK-1）来抑制骨形成，从而抑制Wnt/β-连环蛋白信号传导和成骨细胞分化。这一发现提示RAS的作用超越了炎症，可能作为调节破骨细胞和成骨细胞之间解耦的调节因子，而这是RA特征性不可逆关节破坏和骨侵蚀的基础。
全身性影响：RAS与RA的心血管风险
RAS失调在RA中的致病效应不仅限于关节。Tomaz Braz等人将研究扩展到探索RA患者观察到的高心血管发病率和死亡率。他们发现保护性酶ACE2的水平与颈总动脉内膜中层厚度（IMT）——亚临床动脉粥样硬化的关键标志物——呈负相关。这表明在RA患者中观察到的系统性RAS失衡（例如高Ang II和降低的ACE2活性）与RA疾病活动度（DAS28）相关，同时也与亚临床动脉粥样硬化标志物相关，将炎症负担与心血管风险联系起来。总之，这些发现支持了局部关节RAS激活和系统性RAS失调可能代表相互关联的平行过程，共同导致RA的关节疾病和关节外表现的概念。
局部RAS在OA发病机制中的作用
虽然RA以滑膜炎症为特征，但OA是一种主要定义为软骨破坏和异常软骨下骨重塑的全关节疾病。局部RAS似乎也通过不同的细胞靶点和机制参与了OA的疾病过程。
关节软骨细胞中RAS成分的表达
OA病理学中RAS的主要证据来自软骨本身。Kawakami等人证明，人关节软骨细胞（从OA、RA和外伤患者中分离）表达AT1R和AT2R的mRNA。这项研究提示软骨细胞是一种RAS反应性细胞。此外，该研究发现，用促炎细胞因子IL-1β（OA发病机制中的关键介质）刺激这些软骨细胞，可显著增加AT1R和AT2R的表达。这些发现表明存在一种推定的前馈机制，即低度机械性或代谢性炎症（产生IL-1β）可能通过上调Ang II受体使软骨细胞敏感。这种机械传导性调节可能有助于区分OA与RA中免疫占主导的微环境。
RAS驱动的软骨降解和软骨细胞肥大
局部OA RAS已被认为与软骨降解相关的过程有关。Wu等人的综述报告称，RAS成分参与了OA相关的炎症和致病性软骨细胞肥大。虽然OA中RAS成分水平低于RA，但仍高于健康对照组，并且最重要的是，它们与滑液中基质金属蛋白酶-13（MMP-13，也称为胶原酶-3）的水平呈正相关，而MMP-13是降解关节软骨主要结构成分II型胶原的主要基质金属蛋白酶。Alexander等人证明终末期关节置换术患者血清MMP-13水平升高，强调了该酶在软骨破坏中的核心作用。结合将局部RAS信号传导与MMP-13上调联系起来的临床前数据，这些临床观察支持了RAS活性可能通过下游基质降解途径促进OA进展的概念，而不仅仅是一种纯粹的反应性附带现象。
与炎症信号通路的交互作用
局部RAS并非孤立运作；它与软骨细胞中其他关键的炎症通路相互作用。Wang等人的研究概述了RAS驱动的OA炎症的详细分子机制。他们使用体外OA模型（IL-6刺激的人软骨细胞），发现血管紧张素原（AGT），所有血管紧张素的前体，促进了炎症反应，包括IL-1β和MMP-13的产生。这种效应背后的机制涉及Janus激酶2（JAK2）/信号转导和转录激活因子3（STAT3）信号通路的激活。这种激活可能源于AGT，因为AGT敲低或JAK抑制剂可减轻炎症反应。这一发现在RA数据的背景下尤其相关。Azouz等人在RA模型中表明，肾素抑制剂阿利吉仑阻断了相同的IL-6/JAK2/STAT3通路。这些发现表明，在RA和OA中，局部RAS活性可能汇聚于IL-6/JAK2/STAT3信号通路。虽然尚不能推断直接的临床意义，但这种汇聚突显了一个共享的炎症信号节点，该节点在风湿病学中已经是可治疗的靶点（例如托法替布），强调了进一步研究RAS–JAK/STAT相互作用的转化相关性。
系统性-局部联系：“血管病因假说”
除了关节，RAS还提供了OA与其最常见合并症（特别是高血压和肥胖）之间的机制联系。Ching等人（2021年）提出了一个“血管病因假说”，该假说将相当一部分患者的OA重新定义为系统性血管疾病的表现，而非纯粹的机械性疾病。
该假说表明，高血压——一种典型的高RAS状态——可能通过两种独立的机制作为OA的致病因素：1. 生物物理机制：系统性高血压增加软骨下骨的骨内压，导致局部缺氧，并引发骨软骨连接处的异常、类似OA的骨重塑。2. 生物化学机制：RAS和内皮素系统（导致高血压）的系统性激活可能通过干扰关键信号通路（如Wnt/β-连环蛋白通路）来局部破坏关节稳态。
这一观点将“代谢性OA”的概念扩展至包括关键的血管成分，并将RAS定位为系统性血管病理学与局部关节退变之间合理的生物学桥梁。
遗传易感性：ACE插入/缺失（I/D）多态性
鉴于经典ACE/Ang II/AT1R轴的致病作用，ACE基因的遗传差异一直是研究的焦点。ACE I/D多态性（其中‘D’（缺失）等位基因与较高水平的循环和组织ACE相关）已在RA和OA中进行了研究，揭示了疾病选择性和异质性的关联模式。
与RA易感性的关联
多项研究表明，‘D’等位基因，特别是纯合‘DD’基因型，与RA易感性之间存在更一致的关联。在埃及队列中，Ahmed等人发现‘DD’基因型与RA风险增加5.6倍相关。携带‘D’等位基因的个体总体风险增加2.8倍。Uppal等人在RA患者中发现‘DD’基因型和‘D’等位基因的显著过度表达，计算出‘DD’基因型的相对风险增加3.0倍。在荟萃分析层面，Song等人纳入了五项RA研究，报告了ACE I/D多态性与RA易感性之间存在汇总关联（DD + ID基因型的比值比（OR）为2.199），在阿拉伯人群（D等位基因的OR为2.697）中观察到更强的信号，与埃及和科威特队列的结果一致。然而，作者也注意到研究间的异质性，强调了这种关联的人群依赖性。
一个关键细微差别是，这种遗传关联似乎仅限于易感性而非严重性。Ahmed等人发现‘DD’基因型与已确诊RA患者的临床疾病活动度（DAS28）或放射学损伤（Sharp评分）之间的关联有限且无统计学显著性。
然而，这种关联并非普遍存在，归因于遗传关联的人群特异性。Ghelani等人在对英国南亚和高加索人群的RA相关基因分析中，并未报告ACE的显著关联，而是发现了肿瘤坏死因子受体2（TNFR2）和维生素D受体（VDR）的关联，强调了种族对遗传风险因素的影响。
与OA易感性的关联
与RA数据相反，研究ACE I/D多态性与OA关联的研究通常报告了微弱、不一致或非显著的关联。Lin等人进行了一项病例对照研究和一项荟萃分析（总计1165例病例和1029例对照），专门研究了这种多态性与膝OA之间的联系。值得注意的是，尽管汇总分析未达到统计学显著性，但荟萃分析显示风险增加（OR 1.37）的数字趋势，同时伴随极高的研究间异质性（I2 = 87.2%）。这种程度的异质性提示了复杂的、多因素的遗传结构，并表明背景特异性效应或基因-基因相互作用可能调节ACE I/D与膝OA之间的任何潜在关联。
这种明显的遗传差异可能具有生物学相关性。与‘D’等位基因相关的ACE和Ang II水平增加可能更一致地促进RA特征性的免疫驱动、滑膜主导的过程。相比之下，现有证据不支持其与OA主要机械性或代谢性、基于软骨的病理学存在一致关联。这些观察结果表明，ACE I/D相关效应更可能与经典RAS轴的免疫-炎症机制相关——例如FLS存活、免疫细胞募集和滑膜血管生成——这些过程在RA中至关重要，但在OA中似乎是次要的。
关节局部RAS的治疗靶向
临床前研究表明，靶向RAS在RA和OA中可能具有治疗意义。在此基础上，探索了两大类方法：（i）在实验性关节炎/OA模型和观察性人体研究中评估常规RAS抑制剂，以及（ii）开发增强保护性ACE2/Ang-(1–7)轴的策略。
常规抗高血压药物（经典轴阻断）
支持常规抗高血压药物（如血管紧张素转换酶抑制剂（ACEi）和血管紧张素受体阻滞剂（ARBs））对关节局部RAS信号影响的证据大多来自临床前关节炎/OA模型；人体数据有限且主要是观察性的。常规抗高血压药物的抗炎作用已在包括关节炎在内的各种炎症性疾病中进行了研究。
在OA模型中，临床前数据支持这些药物的软骨保护作用。Tang等人表明，ACEi卡托普利在大鼠OA模型中具有软骨保护作用。卡托普利治疗减缓了软骨退变，限制了软骨细胞肥大区的异常扩张，并与局部关节RAS成分的抑制相关。同样，Yan等人证明，直接肾素抑制剂阿利吉仑在大鼠OA模型中也提供了软骨保护作用，减轻了软骨损伤和肥大软骨细胞扩张，并伴随局部RAS成分的抑制。
在RA模型中，Azouz等人在AIA大鼠模型中测试了阿利吉仑（一种肾素抑制剂），并发现其疗效被作者报告为“接近于甲氨蝶呤”——RA的金标准改善病情抗风湿药（DMARD），但仍需要人体数据。阿利吉仑有效降低了TNF-α、IL-6以及关节破坏的关键生物标志物MMP-3和RANKL。如前所述，这种效应与IL-6/JAK2/STAT3通路的下调有关。Wang等人表明，AT1R阻滞剂氯沙坦可减轻AIA大鼠的关节炎。
激活保护性轴
另一种方法不仅涉及阻断有害轴，还包括激活保护性的ACE2/Ang-(1–7)/MasR轴。
Habib等人在啮齿类OA模型中进行了直接比较，测试了氯沙坦（AT1R阻断）与二脒那秦（DIZE，一种在临床前研究中已知的ACE2激活剂，尽管其精确机制和转化潜力仍有争议）。虽然两种药物都改善了OA表现，但在该模型中，DIZE在炎症和氧化应激读数上显示出比氯沙坦更大的效应，突出了在实验环境中靶向保护通路的潜在益处。
保护性AT2R也是另一个靶点。Wang等人报告，AIA大鼠的治疗不仅阻断了AT1R，还增加了AT2R的表达。随后他们证明，直接的AT2R激动剂（CGP42112）也能减轻关节炎表现。Ranjit等人在AIA模型中测试了一种合成的AT2R激动剂novokinin，发现它恢复了RAS平衡，并通过将花生四烯酸通路从炎症代谢物（羟基二十碳四烯酸[HETEs]）转向保护性代谢物（环氧二十碳三烯酸[EETs]）而产生抗炎效应。
增强疗效的先进递送系统：骨靶向结合物
使用保护性肽如Ang-(1–7)或novokinin作为药物的一个主要挑战是其极短的血浆半衰期，这限制了它们的治疗潜力。为了解决这个问题，已经开发了先进的药物递送系统。
Pour等人（针对Ang-(1–7)）和Ranjit等人（针对novokinin）通过将这些保护性肽化学连接到双膦酸盐部分，设计了新的结合物。双膦酸盐与骨矿物质羟基磷灰石有强亲和力。这种设计使得Ang-(1–7)结合物或novokinin结合物能够靶向骨骼和关节，有效地将骨骼作为局部储库，在炎症部位持续释放保护性肽。这种方法可以保护肽免受全身性分解，延长其半衰期，并在关节炎模型中与更强、更持久的抗炎效应相关。
与当前风湿病疗法（DMARDs）的相互作用
一个关键而复杂的问题是这些局部RAS通路如何与我们当前的RA药物相互作用。
Soos等人研究了接受一年抗TNF治疗的RA和AS患者。他们发现治疗增加了血清ACE水平，但也增加了保护性酶ACE2的活性。这表明抗TNF疗法可能诱导了对RAS的复杂但潜在相关的调节。
