肥大細(xì)胞在自身免疫性疾病中的研究進(jìn)展①

柳　麗　周曉鷹

(常州大學(xué)制藥與生命科學(xué)學(xué)院，常州213164)

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肥大細(xì)胞在自身免疫性疾病中的研究進(jìn)展①

柳麗周曉鷹

(常州大學(xué)制藥與生命科學(xué)學(xué)院，常州213164)

自身免疫性疾病是機(jī)體對(duì)自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)產(chǎn)生特異性抗體或致敏淋巴細(xì)胞并導(dǎo)致自身組織器官損害的一類(lèi)疾病，其病因和發(fā)病機(jī)制尚不清楚且目前尚無(wú)根治性藥物。國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直致力于探究自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)理并積極尋求新的治療靶點(diǎn)。肥大細(xì)胞(Mast cells，MCs)曾被視為人體的“哨兵”，在人體對(duì)外界的防御和過(guò)敏反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。近年的研究發(fā)現(xiàn)，MCs與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[1]。研究表明活化的MCs可通過(guò)其釋放的生物活性物質(zhì)直接或間接地參與自身免疫性疾病的病理過(guò)程，并有望成為自身免疫性疾病的治療新靶點(diǎn)[2-4]。

1　肥大細(xì)胞的基本生物學(xué)特性

MCs是固有免疫細(xì)胞的成員之一，來(lái)源于骨髓造血干細(xì)胞，其前體細(xì)胞以不完全成熟的狀態(tài)通過(guò)血液循環(huán)遷移到外周組織，并在不同的組織處分化、成熟和定居[5]。MCs主要分布于人體與外界環(huán)境的接觸處，如皮膚、消化道、呼吸道等，構(gòu)成機(jī)體抵抗寄生蟲(chóng)和微生物感染的屏障。此外，血管、淋巴管、神經(jīng)周?chē)捕嘁?jiàn)MCs聚集，MCs在體內(nèi)的這種分布特點(diǎn)使其得以參與機(jī)體的一些病理生理過(guò)程，如血管生成、組織重塑、傷口愈合和過(guò)度炎癥等[6,7]。

MCs的生存期較長(zhǎng)，成熟的MCs在適當(dāng)?shù)拇碳l件下，仍可以再次進(jìn)入細(xì)胞周期進(jìn)行增殖。MCs最為熟知的激活方式就是借助其表面的IgE高親合力受體FcεRI與過(guò)敏原特異性抗體IgE發(fā)生交聯(lián)，形成IgE/FcεR復(fù)合物，從而引起MCs內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)，釋放活性物質(zhì)引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)[7]。MCs表面還表達(dá)c-kit受體，與其配體干細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Stem cell factor，SCF)結(jié)合后，可激活c-kit下游的一系列信號(hào)，調(diào)控MCs的存活、增殖、分化和活化等過(guò)程[8]。此外，MCs上還存在著許多其他受體如IgG受體FcγRs、Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)、補(bǔ)體受體、激素受體等，相應(yīng)的物質(zhì)與受體結(jié)合后也能誘導(dǎo)MCs活化和脫顆粒[6,7,9]。

激活的MCs以脫顆粒的方式釋放出多種活性物質(zhì)。第一類(lèi)為預(yù)先合成并儲(chǔ)存于顆粒中的介質(zhì)，包括5-羥色胺、組胺、肝素、蛋白酶等。依據(jù)MCs顆粒中含有的蛋白酶不同，可將其分為T(mén)型(MCT)和TC型(MCTC)兩類(lèi)，MCT含有類(lèi)胰蛋白酶(tryptase)，主要分布在呼吸道和腸黏膜層，而MCTC則含有tryptase和糜蛋白酶(chymase)，且主要分布在結(jié)締組織，如皮膚、結(jié)膜、滑膜等。第二類(lèi)為MCs激活后新合成的脂質(zhì)介質(zhì)，如前列腺素(Prostaglandins，PGs)、白三烯(Leukotrienes，LTs)等。第三類(lèi)則是各種細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子，如白介素(Interleukins，ILs)、CCL5、CXCL8、腫瘤壞死因子α(Tumor necrosis factor，TNF-α)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(Transfor ming growth factor，TGF-β)以及血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)等。眾多研究表明，MCs除了參與機(jī)體的過(guò)敏和防御反應(yīng)，還通過(guò)這些顆粒物質(zhì)激發(fā)、促進(jìn)、調(diào)控機(jī)體的免疫反應(yīng)，參與體內(nèi)多種自身免疫性疾病的病理過(guò)程[10-12]。

2　肥大細(xì)胞與自身免疫

自身免性疫疾病與過(guò)敏反應(yīng)有著相似的特征，兩者都是機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)抗原過(guò)度反應(yīng)的結(jié)果，不同的是自身免疫針對(duì)的是內(nèi)源性抗原。MCs一直被認(rèn)為是過(guò)敏反應(yīng)的主要效應(yīng)細(xì)胞，而現(xiàn)如今的研究表明MCs還參與了多種自身免疫性疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，包括類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis，RA)、多發(fā)性硬化病(Multiple sclerosis，MS)、大皰性類(lèi)天皰瘡(Bullous pemphigoid，BP)、1型糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus，SLE)等[13-16]。

MCs在自身免疫性疾病中的激活機(jī)制尚不完全明確，可能與MCs的分布和所接受的刺激有關(guān)，但MCs參與自身免疫損傷的過(guò)程基本相似?；罨腗Cs通過(guò)細(xì)胞間相互作用或釋放相關(guān)活性物質(zhì)招募、激活和調(diào)控其他免疫細(xì)胞，共同構(gòu)成局部的炎癥微環(huán)境，啟動(dòng)和放大自身免疫過(guò)程[12]。MCs可通過(guò)ILs、LTs 、TNF-α等細(xì)胞因子招募效應(yīng)T細(xì)胞，也可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)多種黏附分子誘導(dǎo)T細(xì)胞遷移，MCs還能以APC的形式激活效應(yīng)T細(xì)胞并誘導(dǎo)其分化[1,3]。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cell，Treg)和Th17細(xì)胞也是近年來(lái)自身免疫性疾病中的研究熱點(diǎn)，前者可以阻止自身反應(yīng)性T細(xì)胞的活化維持機(jī)體免疫耐受，后者則主要介導(dǎo)和放大炎性反應(yīng)，兩者在功能上相互拮抗，共同維持免疫狀態(tài)的穩(wěn)定。研究表明MCs參與了這兩類(lèi)細(xì)胞的平衡調(diào)控。MCs可通過(guò)OX40L-OX40抑制Treg的功能，降低效應(yīng)T細(xì)胞對(duì)Treg的敏感性，MCs產(chǎn)生的IL-6、TNF等可誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞分化成Th17，MCs來(lái)源的細(xì)胞因子甚至還可以將Treg轉(zhuǎn)化成Th17[1,4]。MCs與B細(xì)胞的相互作用則主要通過(guò)其產(chǎn)生的B細(xì)胞調(diào)節(jié)分子和Ig受體完成，其中IgG受體FcγRs在RA、BP、SLE的發(fā)病中具有至關(guān)重要的作用[17]。MCs及其產(chǎn)物同樣也能夠募集中性粒細(xì)胞、調(diào)控樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟、遷移和功能[3,18]。MCs甚至還能與大腦中同樣分布于血管神經(jīng)周?chē)男切文z質(zhì)細(xì)胞相互作用，從而影響血腦屏障的通透性和中樞性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放及代謝過(guò)程[14,19]。

3　肥大細(xì)胞與自身免疫性疾病

3.1肥大細(xì)胞與RARA是一種以關(guān)節(jié)滑膜炎癥為主的慢性自身免疫性疾病。MCs在正常人體關(guān)節(jié)中僅有少量分布，而RA患者滑膜中的MCs數(shù)量可增加至正常的6～25倍，其滑膜液中高水平的組胺和tryptase更表征了MCs的活化狀態(tài)。且有研究表明MCs缺陷鼠系W/Wv和SI/SId可抵抗自身抗體誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎的發(fā)生，但在過(guò)繼輸注健康小鼠的肥大細(xì)胞后關(guān)節(jié)炎的發(fā)生恢復(fù)正常[20]。因此可以確定MCs對(duì)RA的發(fā)病及病情進(jìn)展至關(guān)重要。MCs在RA中主要由IgG/FcγR、補(bǔ)體、SCF/c-kit等途徑介導(dǎo)激活，活化的MCs以脫顆粒的形式釋放大量生物活性物質(zhì)，并募集、激活其他細(xì)胞，共同參與RA的關(guān)節(jié)炎癥和組織損傷[21]。此外， MCs可通過(guò)多種因子(如tryptase、肝素、VEGF等)促進(jìn)血管新生，從而形成并維持 RA特征性病理結(jié)構(gòu)——血管翳[21]。近期的研究發(fā)現(xiàn)，MCs還是人滑膜液中IL-17的主要來(lái)源，后者是RA病理進(jìn)程中的重要炎癥因子[22]。MCs產(chǎn)生的tryptase、chymase、MMPs可直接降解骨基質(zhì)，肝素、IL-6和TNF-α則促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化和活化[13]。滑膜成纖維細(xì)胞(Synovial fibroblasts，SFs)腫瘤樣的過(guò)度增殖也是RA最重要的病理特征。MCs可通過(guò)多種可溶性蛋白質(zhì)與SFs發(fā)生相互作用，促進(jìn)SFs增殖抑制其凋亡。反之，SFs則通過(guò)產(chǎn)生SCF作用于MCs表面的c-kit受體促進(jìn)MCs趨化、增殖和活化。MCs與SFs之間形成一個(gè)閉合環(huán)路加速RA的病理進(jìn)程[23]?，F(xiàn)如今，MCs已經(jīng)成為抗風(fēng)濕治療的潛在靶點(diǎn)。

3.2肥大細(xì)胞與MSMS是一種由效應(yīng)性T細(xì)胞介導(dǎo)以中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行性脫髓鞘病變?yōu)橹饕卣鞯淖陨砻庖咝约膊　?shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎(Experimental allergy encephalomyelitis，EAE)是研究MS的常用動(dòng)物模型。MS的主要病理過(guò)程是血腦屏障破壞、大量炎細(xì)胞浸潤(rùn)，從而引起神經(jīng)髓鞘損傷最終導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)功能的喪失。MCs參與MS的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷早在一百多年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，后續(xù)的若干研究進(jìn)一步證實(shí)MCs與MS的發(fā)病及嚴(yán)重程度密切相關(guān)。MS患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)的脫髓鞘部位可見(jiàn)大量MCs浸潤(rùn)，且患者腦脊液中也檢測(cè)到了高水平的tryptase及組胺和FcεRI的mRNAs[14,24]。EAE動(dòng)物模型中也觀察到類(lèi)似現(xiàn)象，且預(yù)先給予MCs膜穩(wěn)定劑可顯著減輕EAE癥狀[14,24]。Secor等[25]研究發(fā)現(xiàn)MCs缺陷鼠W/Wv的EAE發(fā)生率低、癥狀輕，但在接受正常鼠骨髓源性肥大細(xì)胞(Bone marrow-derived mast cells，BMMCs)移植后EAE的發(fā)生率與正常鼠無(wú)差異。MCs在MS中的激活途徑尚不明確。然而，活化的MCs通過(guò)其釋放的炎癥介質(zhì)和趨化因子可募集中性粒細(xì)胞、DC、T細(xì)胞等，進(jìn)一步放大炎癥反應(yīng)。MCs產(chǎn)生的血管活性物質(zhì)則進(jìn)一步增加血腦屏障的通透性，為炎細(xì)胞進(jìn)入中樞提供便利。體外研究還發(fā)現(xiàn)，MCs可與髓鞘蛋白發(fā)生相互作用，前者通過(guò)蛋白酶降解后者，后者又可以刺激前者脫顆粒[1]。

3.3肥大細(xì)胞與BPBP是以表皮下水皰為主要臨床表現(xiàn)的自身免疫性皮膚病，患者體內(nèi)可檢測(cè)到抗BP抗原(BP230和BP180，由表皮基底細(xì)胞產(chǎn)生)的自身抗體。研究表明，MCs參與了BP的病理過(guò)程，BP患者的皮損部位可見(jiàn)大量MCs浸潤(rùn)、大皰液中也檢測(cè)出高水平的MCs脫顆粒產(chǎn)物(組胺、趨化因子、蛋白酶等)[15,26]。已知BP的發(fā)病依賴(lài)于中性粒細(xì)胞聚集和補(bǔ)體激活。給正常鼠皮內(nèi)注射anti-BP180 IgG后可見(jiàn)其皮內(nèi)大量MCs脫顆粒，且這一現(xiàn)象發(fā)生于中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和皮膚損害之前。反之，在MCs缺陷的W/Wv鼠或預(yù)先給予MCs膜穩(wěn)定劑的正常鼠中BP的發(fā)生率顯著降低、皮內(nèi)中性粒細(xì)胞集聚現(xiàn)象和皮損癥狀也明顯減輕[26]。

3.4肥大細(xì)胞與其他自身免疫性疾病1型糖尿病也是與自身免疫相關(guān)的疾病，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)c-kit受體激活的MCs可能參與了1型糖尿病的發(fā)病過(guò)程，但具體機(jī)制還不明確[4]。另有報(bào)道MCs可能也參與了慢性炎癥性腸病(Crohn′s病和潰瘍性結(jié)腸炎)的免疫反應(yīng)過(guò)程[27]。

4　自身免疫性疾病的靶向MCs治療

鑒于MCs在自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中處于核心地位，MCs有望成為此類(lèi)疾病的治療新靶點(diǎn)。針對(duì)其生物學(xué)特點(diǎn)，目前可以靶向MCs的治療策略有：抑制MCs增殖、誘導(dǎo)MCs凋亡、穩(wěn)定MCs膜、抑制MCs活化及脫顆粒、拮抗MCs活性產(chǎn)物等。色甘酸鈉作為經(jīng)典的MCs膜穩(wěn)定劑一直用于過(guò)敏性疾病的預(yù)防給藥，雖然研究證實(shí)MCs膜穩(wěn)定劑可以降低RA、EAE、BP等疾病模型的發(fā)病率，但相關(guān)臨床研究尚未見(jiàn)報(bào)道[23,25,26]。目前自身免疫性疾病的靶向MCs藥物中研究最為深入的是一種小分子的酪氨酸激酶抑制劑——抗腫瘤藥伊馬替尼。伊馬替尼兼具對(duì)SCF和c-kit的雙重抑制，對(duì)MCs的增殖、分化、活化等過(guò)程都具有很好的調(diào)控作用。Juurikivi等[28]體外培養(yǎng)RA患者的滑膜組織發(fā)現(xiàn)，伊馬替尼可通過(guò)抑制c-kit酪氨酸激酶活性誘導(dǎo)MCs凋亡、減少其激活、減輕滑膜炎癥反應(yīng)。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，伊馬替尼也可明顯減輕膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎的癥狀、減少骨破壞[29]。此外，伊馬替尼在MS的臨床研究中也取得了預(yù)期的療效[30]。

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，MCs參與了多種自身免疫性疾病的發(fā)病過(guò)程，甚至對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展起到?jīng)Q定性作用，部分靶向MCs的治療也已取得較好的療效。然而，MCs參與自身免疫性疾病的病理生理學(xué)機(jī)制還需要進(jìn)一步深入探討，靶向MCs治療的安全性和有效性也還需要大量的臨床研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

[1]Walker ME,Hatfield JK,Brown MA.New insights into the role of mast cells in autoimmunity:evidence for a common mechanism of action? [J].Biochim Biophys Acta,2012,1822(1):57-65.

[2]Rodewald HR,Feyerabend TB.Wide spread immunological functions of mast cells:fact or fiction? [J] .Immunity,2012,37:13-24.

[3]Rao KN,Brown MA.Mast cells:multifaceted immune cells with diverse roles in health and disease [J].Ann NY Acad Sci,2008,1143:83-104.

[4]Xu Y,Chen G.Mast Cell and Autoimmune Diseases [J].Mediators Inflamm,2015,2015：246126.

[5]Okayama Y,Kawakami T.Development,migration,and survival of mast cells [J].Immunol Res,2006,34:97-115.

[6]Kalesnikoff J,Galli SJ.New developments in mast cell biology [J].Nat Immunol,2008,9:1215-1223.

[7]Anand P,Singh B,Jaggi AS,etal.Mast cells:an expanding pathophysiological role from allergy to other disorders [J].Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol,2012,385(7):657-670.

[8]El-Agamy DS.Targeting c-kit in the therapy of mast cell disorders:current update [J].Eur J Pharmacol,2012,690:1-3.

[9]Da Silva EZM,Jamur MC,Oliver C.Mast cell function:a new vision of an old cell [J].J Histochem Cytochem,2014,62(10):698-738.

[10]Eller K,Rosenkranz AR.Mast Cells:Subordinates or Master minds in Autoimmunity? [J].J Am Soc Nephro,2012,123:1913-1914.

[11]Rottem M,Mekori YA.Mast cells and autoimmunity [J].Autoimmu Rev,2005,4(1):21-27.

[12]Reber LL,Frossard N.Targeting mast cells in inflammatory diseases[J].Pharmacol Ther,2014,142:416-435.

[13]Maruotti N,Crivellato E,Cantatore FP,etal.Mast cells in rheumatoid arthritis [J].Clin Rheumatol,2007,26:1-4.

[14]Costanza M,Colombo MP,Pedotti R.Mast cells in the pathogenesis of multiple sclerosis and experimental autoimmune encephalomyelitis [J].Int J Mol Sci,2012,13(11):15107-15125.

[15]D′Auria L,Pietravalle M,Cordiali-Fei P,etal.Increased tryptase and myeloperoxidase levels in blister fluids of patients with bullous pemphigoid:correlations with cytokines,adhesion molecules and anti-basement membrane zone antibodies [J].Exp Dermatol,2000,9:131-137.

[16]Geoffrey R,Jia S,Kwitek AE,etal.Evidence of a functional role for mast cells in the development of type 1 diabetes mellitus in the biobreeding rat [J].J Immunol,2006,177(10):7275-7286.

[17]Sayed BA,Christy A,Quirion MR,etal.The master switch:the role of mast cells in autoimmunity and tolerance [J].Annu Rev Immunol,2008,26:705-739.

[18]Skokos D,Botros HG,Demeure C,etal.Mast cell-derived exosomes induce phenotypic and functional maturation of dendritic cells and elicit specific immune responses in vivo [J].J Immunol,2003,170(6):3037-3045.

[19]Kim DY,Jeoung D,Ro JY.Signaling pathways in the activation of mast cells cocultured with astrocytes and colocalization of both cells in experimental allergic encephalomyelitis [J].J Immunol,2010,185:273-283.

[20]Lee DM,Friend DS,Gurish MF,etal.Mast cells:a cellular link between autoantibodies and inflammatory arthritis [J].Science,2002,297:1689-1692.

[21]李春,穆榮.肥大細(xì)胞在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的致病機(jī)制及研究新進(jìn)展[J].中華風(fēng)濕病學(xué)雜志,2011,15(5):351-353.

[22]Hueber AJ,Asquith DL,Miller AM,etal.Mast cells express IL-17A in rheumatoid arthritis synovium [J].J Immunol,2010,184:3336-3340.

[23]Eklund KK.Mast cells in the pathogenesis of rheumatic diseases and as potential targets for anti-rheumatic therapy [J].Immunol Rev,2007,217:38-52.

[24]Zappulla JP,Arock M,Mars LT,etal.Mast cells:new targets for multiple sclerosis therapy? [J].J Neuroimmunol,2002,131(1-2):5-20.

[25]Secor VH,Secor WE,Gutekunst CA,etal.Mast cells are essential for early onset and severe disease in a murine model of multiple sclerosis [J].J Exp Med,2000,191:813-822.

[26]Navi D,Saegusa J,Liu FT.Mast cells and immunological skin diseases [J].Clin Rev Allergy Immunol,2007,33(1-2):144-155.

[27]Frenzel L,Hermine O.Mast cells and inflammation [J].Joint Bone Spine,2013,80:141-145.

[28]Juurikivi A,Sandler C,Lindstedt KA,etal.Inhibition of c-kit tyrosine kinase by imatinib mesylate induces apoptosis in mast cells in rheumatoid synovia:a potential approach to the treatment of arthritis [J].Ann Rheum Dis,2005,64(8):1126-1131.

[29]Ando W,Hashimoto J,Nampei A,etal.Imatinib mesylate inhibits osteoclastogenesis and joint destruction in rats with collagen-induced arthritis(CIA) [J].J Bone miner Metab,2006,24(4):274-82.

[30]Azizi G,Mirshafiey A.Imatinib mesylate:an innovation in treatment of autoimmune diseases [J].Recent Pat Inflamm Allergy Drug Discov,2013,7(3):259-267.

[收稿2015-08-20修回2015-10-20]

(編輯張曉舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.09.033

柳麗(1979年 - )，女，博士，講師，主要從事抗炎免疫藥理學(xué)研究，E-mail: liulily@cczu.edu.cn。

及指導(dǎo)教師：周曉鷹(1957年 - )，女，博士，教授，主要從事炎癥免疫性疾病的機(jī)制研究，E-mail: xiaoyingzhou@cczu.edu.cn。

R392

A

1000-484X(2016)09-1387-04

①本文受江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目(15KJB360001)資助。