類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)生發(fā)展中TNF-α信號通路與CD4+T細(xì)胞的關(guān)系

黃 蓓，汪慶童，劉亢亢，姜 玲，魏 偉

(安徽醫(yī)科大學(xué)臨床藥理研究所，抗炎免疫藥物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，抗炎免疫藥物安徽省工程技術(shù)研究中心，安徽合肥 230032)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一種可以導(dǎo)致多個關(guān)節(jié)破壞、以滑膜組織的慢性炎癥為特點(diǎn)的自身免疫病，T細(xì)胞是RA各個階段的主要參與細(xì)胞。雖然效應(yīng)階段是造成關(guān)節(jié)破壞的主要原因，并涉及幾種不同類型的細(xì)胞、細(xì)胞因子和其他因素，但T細(xì)胞仍是幕后直接的操縱者［1］。CD4+T細(xì)胞通過分泌不同細(xì)胞因子，發(fā)揮不同的免疫作用。大部分活化的CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，刺激單核細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和成纖維樣滑膜細(xì)胞，使這些細(xì)胞活化并產(chǎn)生大量的炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、前列腺素E2(PGE2)等，這些細(xì)胞因子又進(jìn)一步增加細(xì)胞黏附分子和其他細(xì)胞因子的表達(dá)。TNF-α是RA病理反應(yīng)中重要的炎性細(xì)胞因子，通過結(jié)合特異性受體TNF受體1(TNF receptor 1，TNFR1)或TNFR2來發(fā)揮致炎作用。TNFR1表達(dá)在大多數(shù)組織和細(xì)胞上，而TNFR2僅表達(dá)在免疫細(xì)胞上［2］，參與調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞的增殖、分化、活化與凋亡。本文主要對在RA發(fā)生發(fā)展中TNF-α及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和CD4+T細(xì)胞各亞群功能的關(guān)系的主要作用作一綜述。

1 TNF-α及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

TNF-α可以通過旁分泌和自分泌的形式調(diào)節(jié)細(xì)胞和體液免疫，并在早期的RA中扮演了重要的角色。在分子水平上，TNF-α通過結(jié)合受體TNFR1和TNFR2調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。TNFR1有死亡區(qū)域(death domain，DD)，主要介導(dǎo)細(xì)胞的凋亡;TNFR2沒有死亡區(qū)域，主要通過募集TNF受體相關(guān)因子2(TNF receptor associated factor 2，TRAF2)，激活轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)和 c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。過量的TNF-α不僅可以使其信號通路發(fā)生異常，還可以和其他促炎性細(xì)胞因子刺激破骨細(xì)胞分化和活化，而引起骨丟失，刺激滑膜成纖維細(xì)胞和軟骨細(xì)胞產(chǎn)生降解軟骨的蛋白酶［3］，導(dǎo)致RA患者滑膜中免疫細(xì)胞的持久招募、活化、滯留和生存，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)和軟骨的破壞，而這一結(jié)果將會繼續(xù)推動和維持由趨化因子、細(xì)胞因子和生長因子組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的惡性循環(huán)。

2 CD4+T淋巴細(xì)胞及其亞群

CD4+T淋巴細(xì)胞是機(jī)體免疫系統(tǒng)中主要的效應(yīng)細(xì)胞，在不同的細(xì)胞因子微環(huán)境中，初始CD4+T可以分化為輔助性T細(xì)胞1(Th1)、Th2、Th17和調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞(Treg)等亞群。活動性RA是由Th1/Th2、Th17/Treg細(xì)胞比例失衡導(dǎo)致的結(jié)果。

3 TNF-α與CD4+T淋巴細(xì)胞各亞群的關(guān)系

3.1 TNF-α對Th1細(xì)胞的影響RA關(guān)節(jié)中T細(xì)胞主要為Th1細(xì)胞，其主要功能是參與細(xì)胞免疫。當(dāng)CD4+T淋巴細(xì)胞分化成Th1的初期，TNF-α就會通過其下游信號分子TRAF2激活JNK、NF-κB和p38絲裂原激活蛋白激酶 (p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)。并且研究發(fā)現(xiàn)Th1型細(xì)胞因子IFN-γ和IL-2的持續(xù)分泌依賴p38MAPK的活化［4］。而活化的Th1細(xì)胞繼續(xù)產(chǎn)生TNF-α，異常表達(dá)的TNF-α信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可以明顯促進(jìn)Th1型細(xì)胞因子的產(chǎn)生并通過NF-κB的活化阻止Th1細(xì)胞的凋亡［5］。RA發(fā)病可能是優(yōu)先啟動了Th1細(xì)胞的活化，雖然Th1細(xì)胞已被證實(shí)在炎癥中發(fā)揮重要作用，但有研究發(fā)現(xiàn)Th1細(xì)胞并沒有參與RA所有發(fā)病過程。

3.2 Th1細(xì)胞對TNF-α的影響活化的Th1細(xì)胞主要分泌炎癥細(xì)胞因子干擾素-γ (IFN-γ)、TNF-α、白細(xì)胞介素-2(IL-2)、IL-12、粒細(xì)胞－巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)等，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。IFN-γ作為一種主要由Th1細(xì)胞產(chǎn)生的多效性細(xì)胞因子，可以參與調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞活化、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞周期進(jìn)程和控制Th1/Th2平衡。IFN-γ主要通過促進(jìn)TNF-α的產(chǎn)生介導(dǎo)炎癥反應(yīng)［6］。IFN-γ調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的活化需要TNF-α的參與，而TNF-α依賴性 NF-κB的激活也需要IFN-γ的存在。IFN-γ可以增強(qiáng)和延長TNF-α依賴的NF-κB活化，兩者可能在促進(jìn)NF-κB的抑制因子β(inhibitor of NF-κB β，IκBβ)的降解方面具有協(xié)同作用。IFN-γ和TNF-α的協(xié)同作用還表現(xiàn)在可以產(chǎn)生大量的促炎細(xì)胞因子，趨化因子和共刺激分子［7］。而與此相反，另一種Th1細(xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子IL-2雖然同樣可以促進(jìn)T細(xì)胞的增殖，但在RA患者的外周血和滑膜T細(xì)胞中，通過依賴細(xì)胞間接觸或直接培養(yǎng)明顯地降低了TNF-α的水平［8］。此外，Th1細(xì)胞本身就可以分泌TNF-α，產(chǎn)生的TNF-α又與不同的Th1型細(xì)胞因子具有協(xié)同或拮抗作用。

3.3 TNF-α對Th2細(xì)胞的影響有研究報(bào)道TNF受體相關(guān)因子TRAF1、TRAF2、TRAF5和TRAF6都參與調(diào)節(jié)了Th2細(xì)胞的分化和活化，其中TRAF1、TRAF2和TRAF5可以直接與激活Th2核轉(zhuǎn)錄因子連接蛋白45(NFAT-interacting protein 45，NIP45)結(jié)合從而下調(diào)IL-4的產(chǎn)生［9-11］。而與Th1細(xì)胞不同的是，Th2細(xì)胞的活化并不需要激活p38MAPK，而是依賴 IL-4 的持續(xù)分泌［4］。

3.4 Th2細(xì)胞對TNF-α的影響有研究提出Th2細(xì)胞可細(xì)分成產(chǎn)生高水平TNF-α、低水平IL-10的炎性Th2細(xì)胞和產(chǎn)生低水平TNF-α、高水平IL-10的傳統(tǒng)Th2細(xì)胞。而炎性Th2細(xì)胞可能會介導(dǎo)某些過敏性炎癥疾病的發(fā)生［12］。IL-4作為Th2細(xì)胞標(biāo)志性細(xì)胞因子可以促進(jìn)過敏反應(yīng)，抑制單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子。IL-4已被證明可以抑制人類外周血單核細(xì)胞、人肺泡巨噬細(xì)胞、小鼠骨髓的巨噬細(xì)胞和小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的TNF-α的產(chǎn)生。IL-4通過多種途徑抑制TNF-α的產(chǎn)生，比如依賴或不依賴STAT6的途徑以及在翻譯水平抑制 TNF-α mRNA 的表達(dá)等［13－14］。另外有研究報(bào)道IL-4還可以使TNF-α的兩個受體從胞膜上脫落，RA患者的滑膜細(xì)胞體外用IL-4刺激后，可快速下調(diào)TNFRs的表達(dá)，減少TNF-α刺激引起的PGE2和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallo proteinases，MMP)-3 的產(chǎn)生［15］。

3.5 TNF-α對Th17細(xì)胞的影響TNF-α體外可以促進(jìn)IL-17的產(chǎn)生，并驅(qū)動T細(xì)胞分化成Th17細(xì)胞亞型［16］。一些研究表明，在自身免疫病動物模型中，TNF-α抑制劑對Th17細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)的影響不一，比如在牛皮癬炎癥模型中，TNF-α在初次刺激時可增強(qiáng)Th17細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子的基因表達(dá)，但在重新刺激時卻抑制這些細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄［17］。在膠原型關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis，CIA)模型中，TNF-α抑制劑可明顯降低關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度，減少病變關(guān)節(jié)中Th17細(xì)胞的數(shù)量，卻增加了腹股溝淋巴結(jié)中Th17細(xì)胞的數(shù)量，提高IL-17的分泌。有觀點(diǎn)認(rèn)為TNF-α抑制劑主要降低了關(guān)節(jié)中趨化因子和黏附因子的表達(dá)，從而促進(jìn)了病變關(guān)節(jié)中Th17細(xì)胞向外遷移。即TNF-α在CIA模型中至少扮演兩個截然不同的作用:促進(jìn)炎性關(guān)節(jié)中Th17細(xì)胞的聚集，減少外周淋巴器官Th17細(xì)胞數(shù)量［18］。

3.6 Th17細(xì)胞對TNF-α的影響Th17細(xì)胞除了產(chǎn)生IL-17，還可以產(chǎn)生 IL-6、IL-22和TNF-α等細(xì)胞因子。IL-17可以通過誘導(dǎo)促炎性細(xì)胞因子和MMPs的表達(dá)參與組織的炎癥和破壞。IL-17還可以上調(diào)一些促進(jìn)細(xì)胞活化、生長和增殖的分子的基因表達(dá)，例如 IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、GM-CSF和NF-κB等。另外，IL-17體外可以刺激 TNF-α和IL-1β的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)其它細(xì)胞因子的產(chǎn)生，并與TNF-α協(xié)同促進(jìn)軟骨的破壞［19］。有研究報(bào)道［20］，IL-17 可以通過 TRAF6 激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，引起免疫細(xì)胞的異常增殖。

3.7 TNF-α對Treg細(xì)胞的影響TNF-α和TNFR2在Treg細(xì)胞活化過程中發(fā)揮了重要作用。在小鼠模型中，TNF-α可通過TNFR2促進(jìn)Treg細(xì)胞的擴(kuò)張和活化［21］，從而發(fā)揮抑制Teffs細(xì)胞的功能。然而有研究認(rèn)為，體外用較高濃度TNF-α(50 μg·L－1)刺激人正常 Treg細(xì)胞后，外源性 TNF-α 可通過TNFR2受體下調(diào)Foxp3的表達(dá)而減弱Treg細(xì)胞的抑制功能［22］，并且在RA患者中也證實(shí)，TNF-α可以通過TNFR2使Treg細(xì)胞的功能失活。臨床上用TNF-α抑制劑治療RA患者，治療后外周血中Treg細(xì)胞百分比明顯增加［23］。但在人類和鼠中，TNF-α對Treg細(xì)胞的調(diào)節(jié)出現(xiàn)了相反的結(jié)果，可能是在不同的情況下，TNF-α影響Treg細(xì)胞的方式不同。有研究發(fā)現(xiàn)［24］，當(dāng)體外Treg細(xì)胞的抑制作用過度增強(qiáng)時，TNF-α便下調(diào)Treg的功能，并且在小鼠的Treg上也觀察到這種下調(diào)現(xiàn)象［21－25］。但有趣的是，Treg細(xì)胞被下調(diào)數(shù)天后，其功能可以自動恢復(fù)，因?yàn)門reg上TNFR2脫落或丟失，從而逃脫了TNF-α對Treg功能的下調(diào)。在這種情況下，重新獲得抑制功能的Treg細(xì)胞可以同時調(diào)節(jié)Teffs細(xì)胞和抑制TNF-α 的活性［26］。

3.8 Treg細(xì)胞對 TNF-α的影響獲得性Treg(inducible Treg，iTreg)是外周成熟T細(xì)胞在持續(xù)性抗原刺激及IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor，TGF-β)等細(xì)胞因子誘導(dǎo)下產(chǎn)生的，主要通過分泌IL-10、TGF-β等抑制性細(xì)胞因子發(fā)揮作用。TGF-β可以有效地抑制巨噬細(xì)胞的活化，并降低其產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子 TNF-α和 IL-1β等［27］。Benveniste等［28］研究發(fā)現(xiàn)在巨噬細(xì)胞中TGF-β可以直接從蛋白和mRNA水平上抑制TNF-α的產(chǎn)生，并且在不同種類的細(xì)胞中，TGF-β對TNF-α的抑制作用依賴不同的機(jī)制;而在人和鼠巨噬細(xì)胞中 IL-10可以抑制INF-γ/LPS刺激的 TNF-α蛋白的產(chǎn)生，但對其mRNA水平?jīng)]有影響。此外，TNF-α可以促進(jìn)IL-10的產(chǎn)生，而IL-10則抑制上調(diào)的TNF-α表達(dá)，中和IL-10后可增加TNF-α的表達(dá)，形成一個自動調(diào)整的反饋回路［29］。

4 結(jié)語

TNF-α是目前研究較多且與RA關(guān)系明確的一種促炎性細(xì)胞因子，TNF-α抑制劑在治療RA中已經(jīng)成為重要力量。CD4+T細(xì)胞亞群Th1、Th2、Th17和Treg細(xì)胞在RA的致病過程中也發(fā)揮了不同的作用。各種T淋巴細(xì)胞亞群的相互作用維持了機(jī)體的正常免疫功能，若某一細(xì)胞亞群的數(shù)量和功能發(fā)生異常，機(jī)體會出現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)紊亂，并導(dǎo)致一系列的病理變化，其中，Th1和Th17細(xì)胞目前被認(rèn)為是介導(dǎo)RA致病過程主要的T細(xì)胞亞群。雖然TNF-α抑制劑可有效參與調(diào)控T細(xì)胞各亞群的比例，恢復(fù)異常變化的T細(xì)胞各亞群的功能，但在臨床上并不是對所有病人都有療效，與TNF-α與CD4+T細(xì)胞各亞群及其細(xì)胞因子的復(fù)雜關(guān)系有關(guān)。因此深入探討TNF-α及其信號通路對不同T細(xì)胞亞群的作用、明確TNF-α及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與CD4+T細(xì)胞各亞群之間的相互關(guān)系，尋找細(xì)胞因子作用的關(guān)鍵點(diǎn)將為研發(fā)安全有效的RA治療藥物提供可能的線索。

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