痛風(fēng)性炎癥自發(fā)性緩解的分子機(jī)制概述

陳玉年，顧 兵，李華南，余兆仲

(1. 江西科技師范大學(xué)藥學(xué)院，江西 南昌 330013；2. 江西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院骨傷三科，江西 南昌 330006)

痛風(fēng)是由長期高尿酸血癥導(dǎo)致的單鈉尿酸鹽(monosodium urate，MSU)晶體在關(guān)節(jié)腔等軟組織間隙沉積引起的全身性疾病[1]。近些年，痛風(fēng)發(fā)病率呈逐年升高趨勢，并且痛風(fēng)合并癥累及廣泛，如高血壓、慢性腎功能不全、肥胖癥、糖尿病、心肌梗死等[1]。痛風(fēng)最為常見的臨床表現(xiàn)是急性炎癥發(fā)作，但在7～10 d后炎癥一般會自行緩解，這可能與諸多免疫調(diào)節(jié)途徑以及聚集的中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps，NETs)作用有關(guān)[2]。從早期MSU晶體沉積，到慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎期，都存在著炎癥的自發(fā)緩解，對炎癥緩解機(jī)制的深入研究將有利于進(jìn)一步認(rèn)識痛風(fēng)的發(fā)病機(jī)制及病理過程，為痛風(fēng)的現(xiàn)代中醫(yī)藥診治提供新思路。

1 痛風(fēng)的臨床癥狀

臨床痛風(fēng)的主要特征表現(xiàn)在機(jī)體對MSU晶體的炎癥反應(yīng)，大致可分為4個階段，即無癥狀性高尿酸血癥期、急性發(fā)作期、間隙期以及痛風(fēng)石和慢性痛風(fēng)關(guān)節(jié)炎期[3]。尿酸在體內(nèi)是以離子形式的尿酸鹽存在，當(dāng)血清尿酸水平大于正常閾值時，MSU晶體開始在組織中沉積，其中高尿酸血癥的病理閾值為6 g·L-1(0.36 mmol·L-1)[4]。關(guān)節(jié)內(nèi)MSU晶體持續(xù)沉積引發(fā)急性炎癥反應(yīng)，同時伴有嚴(yán)重的關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、發(fā)熱、發(fā)紅以及受累關(guān)節(jié)活動困難，發(fā)作時可出現(xiàn)輕度關(guān)節(jié)不適或刺痛的前期癥狀，通常在24 h內(nèi)達(dá)到峰值[3]。與影響肌肉骨骼系統(tǒng)內(nèi)其它形式的炎性疾病(如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、脊柱炎等)相比，由痛風(fēng)引起的炎癥會在幾天后自行停止，提示機(jī)體具有某種緩解急性炎癥的有效機(jī)制[5]。

患者急性痛風(fēng)發(fā)作經(jīng)臨床藥物治療后進(jìn)入間隙期，也稱為恢復(fù)期[3]。這個時期，患者不會表現(xiàn)出特征癥狀。通過關(guān)節(jié)穿刺檢測滑液組分，能觀察到MSU晶體。若不繼續(xù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃幬镏委?，會再次引起痛風(fēng)發(fā)作，且反復(fù)發(fā)作會變得更加頻繁和嚴(yán)重[3]。急性炎癥反復(fù)發(fā)作會進(jìn)一步導(dǎo)致慢性炎癥反應(yīng)，造成關(guān)節(jié)損壞，即形成慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎，表現(xiàn)為慢性滑膜炎、骨質(zhì)侵蝕、軟骨損傷和形成慢性痛風(fēng)的特征性結(jié)構(gòu)——痛風(fēng)石[5]。

2 痛風(fēng)的自發(fā)性緩解機(jī)制

2.1 單核/巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的吞噬作用機(jī)體固有免疫中，單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞受到細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和微環(huán)境因素的調(diào)節(jié)，其表型發(fā)生改變，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)體的免疫防御，緩解炎癥反應(yīng)[6]。單核/巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中重要的細(xì)胞組分，均具有較強(qiáng)的吞噬作用。在MSU晶體誘導(dǎo)的壞死性炎癥模型中，單核細(xì)胞分化為M2型巨噬細(xì)胞時，表現(xiàn)出更高的吞噬能力，它受多種模式識別受體的刺激，可吞噬外來粒子和凋亡細(xì)胞，尤其是對凋亡中性粒細(xì)胞的非炎性吞噬[7]。分化過程與轉(zhuǎn)化生長因子β1的分泌呈正相關(guān)，且抑制趨化因子IL-8、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等促炎介質(zhì)的產(chǎn)生[7]。凋亡細(xì)胞不僅可被巨噬細(xì)胞吞噬而清除，也可被中性粒細(xì)胞吞噬[6]。在MSU晶體誘導(dǎo)的小鼠腹膜炎模型中，中性粒細(xì)胞可在補(bǔ)體C5a和細(xì)菌肽的刺激下釋放微泡，這種胞外子體能引發(fā)對凋亡細(xì)胞的吞噬作用，進(jìn)而調(diào)控炎癥反應(yīng)[8]。

2.2 炎癥小體介導(dǎo)的負(fù)調(diào)控作用炎癥小體/炎性小體是細(xì)胞感染或啟動應(yīng)激反應(yīng)時，在分子水平上調(diào)控促炎細(xì)胞因子的大分子多蛋白質(zhì)復(fù)合物[9]。目前已發(fā)現(xiàn)的炎癥小體主要有5種，其中NLRP3炎癥小體被研究的最為深入和廣泛[9]。作為痛風(fēng)炎癥發(fā)作時激活I(lǐng)L-1β的開關(guān)，MSU晶體通過活化NLRP3炎癥小體，激活效應(yīng)蛋白胱冬肽酶-1(caspase-1)，進(jìn)而將無活性的白細(xì)胞介素-1前體(pro-IL-1β)剪切加工為成熟IL-1β[10]，引起炎癥反應(yīng)。其中，NLRP3炎癥小體的活化需要由上游NLRP3胞質(zhì)蛋白和下游caspase-1前體以及銜接蛋白(apoptosis associated speck-like protein containing a CARD，ASC)所構(gòu)成的三聚體激活，胱天蛋白酶募集結(jié)構(gòu)域(caspase recruitment domain，CARD)和熱蛋白結(jié)構(gòu)域(pyrin domain，PYD)是連接該三聚體的重要部分[11]。因此，炎癥小體調(diào)節(jié)免疫因子和Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)信號通路，調(diào)節(jié)炎癥小體作用底物，對炎癥負(fù)調(diào)控循環(huán)至關(guān)重要。

2.2.1COPs和POPs 僅由CARD結(jié)構(gòu)域蛋白或PYD結(jié)構(gòu)域蛋白組成的胞內(nèi)炎癥小體調(diào)節(jié)劑被稱為COPs(CARD-only proteins)和POPs(PYD-only proteins)，它們可調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體活性，阻斷成熟IL-1β的釋放，限制炎癥反應(yīng)[11]。固有免疫細(xì)胞表面存在直接識別病原體某些共有特定分子結(jié)構(gòu)的受體，如核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotide binding oligomerization domain，Nod)樣受體。COPs蛋白家族的Nod2-S是該受體的內(nèi)源性抑制劑，一方面它與Nod2受體競爭性結(jié)合接頭蛋白，使caspase-1活化受阻[12]。另一方面，在抗炎細(xì)胞因子IL-10的刺激下，Nod2-S表達(dá)上調(diào)，抑制TNF-α和IL-8等促炎介質(zhì)的釋放[13]。其它COPs蛋白均與caspase-1前體具有高度同源性，可阻止NLRP3炎癥小體活化，限制成熟IL-1β的釋放[11]。

PYD蛋白是通過激活炎癥小體活化途徑，參與宿主防御病原體的重要信號分子，可與銜接蛋白ASC、效應(yīng)蛋白組裝成炎癥小體[11]。POP蛋白家族與PYD結(jié)構(gòu)具有高度同源性，可競爭性結(jié)合銜接蛋白ASC，阻止炎癥小體形成，阻礙炎癥小體介導(dǎo)的caspase-1的激活，以及隨后的促炎細(xì)胞因子的加工和分泌[13]。此外，TLR/核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)信號通路是pro-IL-1β產(chǎn)生的重要途徑，POPs能抑制NF-κB的激活，間接抑制IL-1β產(chǎn)生，負(fù)調(diào)控炎癥反應(yīng)[13]。

2.2.2其他炎癥小體調(diào)節(jié)因子 Lamkanfi等[14]報道，NLRP3炎癥小體活化機(jī)制與細(xì)胞自噬有關(guān)。p62是細(xì)胞自噬中一種接頭蛋白，MSU晶體可募集p62，引起損傷線粒體的清除，并抑制DNA和活性氧的釋放，進(jìn)而激活NLRP3炎癥小體活化的調(diào)節(jié)機(jī)制。CY-09是一種新型的NLRP3炎癥小體抑制劑，可結(jié)合NLRP3炎癥小體特定結(jié)構(gòu)域，并限制其ATP酶活性，抑制炎癥小體活化[15]。

2.2.3TLRs信號通路的負(fù)調(diào)控因子 TLRs通過與Toll-IL-1受體結(jié)構(gòu)域相互作用識別病原體，并利用胞內(nèi)接頭蛋白啟動天然免疫應(yīng)答反應(yīng)。在TLRs信號級聯(lián)中，負(fù)調(diào)控因子抑制TLRs/NF-κB信號通路，干擾炎癥小體作用底物pro-IL-1β的產(chǎn)生，pro-IL-1β的缺失阻礙了活性IL-1β的產(chǎn)生[2,13]。TLRs信號介導(dǎo)的負(fù)調(diào)節(jié)因子主要有3類：① 胞外調(diào)節(jié)劑，如TLR2和TLR4等可溶性誘餌(sTLR)，其可結(jié)合TLRs信號上的胞外輔助蛋白，抑制TLRs信號，從而消退急性炎癥，但其具體作用機(jī)制尚待進(jìn)一步闡明[16]。此外，重組蛋白多糖PRG4可以抑制人和小鼠巨噬細(xì)胞對MSU晶體的吞噬作用，降低促炎細(xì)胞因子、sTLR4趨化因子的表達(dá)和產(chǎn)生，且比TLR2和TLR4對受體有更強(qiáng)的親和力[17]。② 跨膜蛋白調(diào)節(jié)劑，如含SH2結(jié)構(gòu)域(Src homology domain，SH2)的腫瘤發(fā)生抑制蛋白，其可干擾TLRs接頭蛋白與跨膜蛋白特異性結(jié)合，抑制TLRs信號[18]。③ 胞內(nèi)調(diào)節(jié)劑，如髓樣分化因子MyD88。它是除TLR3外所有TLRs信號的胞質(zhì)銜接蛋白，與胞內(nèi)域的Toll-IL-1受體同源結(jié)構(gòu)域結(jié)合，介導(dǎo)抗炎因子的釋放[19]。近來，有研究表明，新型胞內(nèi)銜接蛋白SARM可能通過與MyD88相互作用，抑制TLRs信號[18]。

2.3 炎性細(xì)胞因子的調(diào)控作用

2.3.1內(nèi)源性IL-1受體拮抗劑 炎癥反應(yīng)的自發(fā)消退不僅體現(xiàn)在炎性介質(zhì)的活化，還表現(xiàn)在細(xì)胞因子發(fā)揮促炎活性的過程中。內(nèi)源性IL-1受體拮抗劑(interleukin-1 receptor antagonist，IL-1Ra)競爭IL-1受體，阻斷由MSU晶體刺激免疫細(xì)胞釋放的IL-1的促炎活性[2]。Anakinra(阿那白滯素)是典型的IL-1Ra，可選擇性地直接阻斷IL-1R，在臨床已經(jīng)證實(shí)對急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎有良好的抗炎作用[20]?？寡滓蜃覫L-37是IL-1R家族的一種免疫抑制因子，能有效降低IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性細(xì)胞因子活性，但具體調(diào)節(jié)機(jī)制尚不完全清楚[21]。此外，痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎患者的滑液中含有較高水平的抑炎因子IL-10和可溶性TNF受體(sTNFR-Ⅰ/Ⅱ)，其中sTNFR可競爭性抑制TNF-α[22]。

2.3.2胞內(nèi)介質(zhì) 免疫系統(tǒng)和炎癥反應(yīng)由多種細(xì)胞因子調(diào)控。由細(xì)胞因子誘導(dǎo)的SH2同源性蛋白質(zhì)(cytokine-inducible SH2 containing protein，CIS)以及其信號傳導(dǎo)抑制劑(suppressors of cytokine signaling，SOCS)屬于細(xì)胞內(nèi)蛋白家族，是細(xì)胞因子介導(dǎo)的天然免疫和適應(yīng)性免疫的重要生理調(diào)節(jié)因子，主要通過JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，抑制促炎細(xì)胞因子的活性[23]。有研究表明，痛風(fēng)炎癥反應(yīng)的自發(fā)性緩解與CIS、SOCS表達(dá)上調(diào)有關(guān)，且當(dāng)CIS、SOCS等胞內(nèi)介質(zhì)表達(dá)上調(diào)時，IL-1β和TNF-α表達(dá)受抑制[24]。在炎癥發(fā)作時，SH2結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞因子受體的磷酸化酪氨酸殘基結(jié)合，進(jìn)而直接結(jié)合JAKs，抑制JAK-STAT信號通路，阻斷細(xì)胞因子的級聯(lián)放大作用。近年來，JAK靶向小分子抑制劑研究活躍，已用于臨床試驗(yàn)或臨床[24-25]。此外，SOCS1與MyD88所激活的下游分子輔助接頭蛋白結(jié)合，間接調(diào)節(jié)TLRs信號傳導(dǎo)途徑，這是限制天然免疫反應(yīng)的一種快速和選擇性的機(jī)制[18]。目前，對細(xì)胞內(nèi)CIS和SOCS在關(guān)節(jié)性炎癥疾病中非特異性誘導(dǎo)的作用尚未完全揭示，需要進(jìn)一步研究確認(rèn)。

2.4 NETs

2.4.1聚集的NETs對急性炎癥的緩解 Schauer等[26]發(fā)現(xiàn)，急性痛風(fēng)性炎癥反應(yīng)自發(fā)消退與聚集的NETs(aggregated NETs，aggNETs)有關(guān)，這提示中性粒細(xì)胞以更加復(fù)雜的方式參與炎癥反應(yīng)的調(diào)控。在急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎發(fā)作早期，巨噬細(xì)胞對MSU晶體的識別和清除作用激活了中性粒細(xì)胞，活化的粒細(xì)胞釋放一種呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的NETs。當(dāng)大量的NETs聚集時，形成aggNETs[27]。通過小鼠氣囊炎和MSU晶體誘導(dǎo)的足趾腫脹模型，證實(shí)MSU晶體可誘導(dǎo)炎癥部位形成aggNETs晶體結(jié)構(gòu)[26]。該研究還發(fā)現(xiàn)，aggNETs通過絲氨酸蛋白酶誘捕，以及降解IL-1β、IL-6、TNF-α、MCP-1等促炎細(xì)胞因子，從而緩解炎癥反應(yīng)[26]。

2.4.2無癥狀性痛風(fēng)石 NETs的發(fā)現(xiàn)為了解中性粒細(xì)胞在慢性痛風(fēng)中的作用機(jī)制指明了新的方向。有研究表明，NETs可能參與了慢性痛風(fēng)中痛風(fēng)石的形成，類似于慢性肉芽腫性病變[2]。在慢性痛風(fēng)中，aggNETs也是活化巨噬細(xì)胞的誘發(fā)因素。活化的巨噬細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞(如淋巴細(xì)胞)在痛風(fēng)石周圍形成肉芽腫樣結(jié)構(gòu)[28]。它是由MSU晶體嵌入核外DNA和中性粒細(xì)胞顆粒蛋白中形成的結(jié)晶核心，周圍是結(jié)締組織和單核巨噬細(xì)胞、破骨細(xì)胞、肥大細(xì)胞等炎癥細(xì)胞形成的天然免疫細(xì)胞群體[29]。經(jīng)過蛋白質(zhì)組分分析，在痛風(fēng)石中通常存在多種蛋白，如免疫球蛋白、補(bǔ)體因子、抗炎蛋白、促炎蛋白等。炎癥介質(zhì)和炎性蛋白的共同表達(dá)說明MSU晶體沉積過程中發(fā)生了炎癥反應(yīng)，然后產(chǎn)生抗炎蛋白緩解炎癥[30]。目前，對慢性痛風(fēng)機(jī)制的了解是有限的，通過形成aggNETs促進(jìn)NETs的募集，從而影響微動態(tài)平衡，以應(yīng)對炎癥反應(yīng)，這僅停留于理論層面上，如何在體內(nèi)實(shí)施這一方案將是未來需要研究的課題。

3 展望

“痛風(fēng)”一詞由來已久，古代痛風(fēng)都好發(fā)于帝王將相和達(dá)官顯貴。隨著疾病診斷模式的改進(jìn)，迫切需要對痛風(fēng)自發(fā)緩解機(jī)制有個更為合理的解釋。作為急性炎癥反應(yīng)激活的關(guān)鍵中間體，炎癥小體在痛風(fēng)發(fā)生、發(fā)展過程中參與的調(diào)節(jié)通路還需要繼續(xù)重視，如何將機(jī)體炎癥負(fù)調(diào)控因子應(yīng)用到臨床更是一大研究難點(diǎn)。NETs的發(fā)現(xiàn)加深了對慢性痛風(fēng)發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識，但圍繞痛風(fēng)石異物反應(yīng)的分子機(jī)制研究仍有待加強(qiáng)。近年來，不斷有IL-1Ra藥物治療痛風(fēng)的報道，然而只有Canakinumab單抗被允許作為復(fù)發(fā)性痛風(fēng)的三線用藥，且價格昂貴。為了增加患者對新型治療藥物選擇的可能性，探明IL-1在痛風(fēng)分子機(jī)制中的作用，以及優(yōu)化IL-1Ra藥物也是目前的研究趨勢。