類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎免疫學(xué)發(fā)病機制研究的最新進展*

周 瑩，王子銘，虞 偉，李曉軍

(1.江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013；2.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院中心實驗科，南京 210002)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種以慢性炎癥反應(yīng)與進行性骨損傷為特征的自身免疫性疾病。RA患者多表現(xiàn)有免疫系統(tǒng)功能紊亂，也可并發(fā)心、肺、腎、神經(jīng)和血管等多個系統(tǒng)疾病[1]。隨著醫(yī)療水平的不斷發(fā)展，RA患者的病情進展可通過正規(guī)的治療得到緩解，但仍不能徹底治愈，因此，探索RA的發(fā)病機制對于精準(zhǔn)治療就顯得非常重要。RA的發(fā)病機制十分復(fù)雜，迄今沒有一個明確結(jié)論。一般認(rèn)為是某種環(huán)境因素(如吸煙、微生物感染)作用于有一定遺傳背景的人，刺激引發(fā)免疫病理反應(yīng)所致。本文僅就RA發(fā)病有關(guān)免疫學(xué)機制研究的最新進展作一綜述，以期為臨床研究及治療提供理論依據(jù)。

1 RA相關(guān)遺傳因素

人類白細(xì)胞抗原(HLA)II類等位基因與RA之間的聯(lián)系可追溯至組織和HLA分型的早期[2]。但迄今對于RA發(fā)病機制，特別是與抗原特異性相關(guān)的主要組織相容性復(fù)合體(MHC)限制性免疫應(yīng)答機制，仍缺乏更準(zhǔn)確的解釋?，F(xiàn)有的普遍觀點認(rèn)為，在與RA相關(guān)HLA II類等位基因的肽結(jié)合槽內(nèi)，存在共同氨基酸序列(共享表位)，為HLA II類分子參與致病提供了間接依據(jù)。更準(zhǔn)確地說，HLA-DR β鏈的70-74位點處5個氨基酸(QKRAA或QRRAA)，形成了HLA II類分子的帶正電荷的P4結(jié)合槽，該結(jié)合槽對于含精氨酸的肽是不利結(jié)合位點，而更容易結(jié)合瓜氨酸化修飾后的同一種肽，是RA的強易感因子[3]。最近，Ohmura等[4]提出了一種新的自身抗體產(chǎn)生機制：錯誤折疊的蛋白質(zhì)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的HLA II類分子結(jié)合，被處理后呈現(xiàn)在細(xì)胞表面，這種錯誤折疊的蛋白質(zhì)/HLA II類分子復(fù)合物可以刺激B細(xì)胞，誘導(dǎo)自身抗體產(chǎn)生。令人驚訝的是，RA易感人群HLA II類分子可以有效地結(jié)合IgG重鏈(IgGH)，但與RA相關(guān)性差的人，其HLA II類分子則不能結(jié)合IgGH。因此，通過錯誤折疊的自身抗原與某些HLA II類分子的親和力，可以判定患者對某些自身免疫病(如RA)的易感性。

2 蛋白質(zhì)修飾

2.1 瓜氨酸化 瓜氨酸化是一種蛋白質(zhì)翻譯后的修飾過程，指蛋白質(zhì)肽鏈中的精氨酸殘基在肽基精氨酸脫亞氨酶(peptidyl arginine deiminases，PADs)作用下轉(zhuǎn)化為瓜氨酸殘基。

瓜氨酸化修飾可改變氨基酸的總電荷和氫鍵結(jié)合力，影響該氨基酸與其他蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上的相互作用，并且在某些情況下改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域。因此，瓜氨酸化修飾可以通過改變蛋白質(zhì)一級、二級和三級結(jié)構(gòu)，改變抗原加工、抗原提呈和免疫識別過程，從而增加抗原多態(tài)性[3]。能夠識別瓜氨酸化蛋白的所有抗體統(tǒng)稱為抗瓜氨酸化蛋白抗體(anti-citrullinated proteins antibodies，ACPA)。在過去幾年中，針對瓜氨酸化蛋白的自身抗體已經(jīng)成為RA的主要研究對象，并列為RA的分類標(biāo)準(zhǔn)，作為早期診斷RA并預(yù)測疾病進展的血清學(xué)標(biāo)志物。近年來，已經(jīng)鑒定出了多種瓜氨酸化自身抗原，如纖維蛋白原、波形蛋白、纖連蛋白和α-烯醇酶，并發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的自身抗體。

2.2 肽基精氨酸脫亞氨酶(PADs) 肽基精氨酸脫亞氨酶有五種同工酶，分別表達于不同組織。其中，PAD2和PAD4在RA患者血液和滑膜組織中高表達，被認(rèn)為是驅(qū)動RA患者自身抗原瓜氨酸化的主要因素。PAD2主要在肌肉組織、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血細(xì)胞中表達，而PAD4是一種Ca2+依賴性酶，可能與RA遺傳易感性相關(guān)，主要分布于造血細(xì)胞(尤其是中性粒細(xì)胞的祖細(xì)胞)[5～7]。除了組織表達差異，PAD2具有細(xì)胞質(zhì)分布特性，而PAD4主要存在于細(xì)胞核中[8～9]。這些研究結(jié)果提示了不同PAD作用于不同細(xì)胞底物的可能性，不同自身抗體可能表明瓜氨酸化特異性PAD的活性。有趣的是，PAD4自身有10個瓜氨酸化潛在位點，可在體外和表達PAD4的細(xì)胞中自動被瓜氨酸化，其中372和374位點的精氨酸可能是使酶失活的潛在靶標(biāo)[9]。但是，PAD4在正常細(xì)胞內(nèi)自動保持瓜氨酸化平衡的機制尚不明確，推測可能與體內(nèi)Ca2+濃度的變化有關(guān)；并且RA患者的PAD4如何耐受自身瓜氨酸化的機制也不十分清楚。此外，PAD3主要分布于皮膚，Seaman等[10]發(fā)現(xiàn)抗PAD3抗體水平與關(guān)節(jié)侵蝕程度相關(guān)，且PAD3和PAD4之間交叉反應(yīng)的抗體可能導(dǎo)致PAD4活性增加。因此，抗PAD3抗體可能是預(yù)測RA患者關(guān)節(jié)損傷的重要標(biāo)志物。

3 RA相關(guān)的免疫應(yīng)答

在揭示瓜氨酸化自身抗原在RA中的致病性之后，越來越多的研究致力于發(fā)現(xiàn)自身免疫反應(yīng)的特點和規(guī)律，以期實現(xiàn)對自身免疫過程進行調(diào)控。

3.1 T細(xì)胞 目前，對瓜氨酸具有反應(yīng)性的CD4+T細(xì)胞已被證實為部分ACPA的靶標(biāo)。James等[11]研究發(fā)現(xiàn)，健康受試者和RA患者的外周血中均可檢測到瓜氨酸特異性CD4+T細(xì)胞，但與健康受試者相比，RA患者的瓜氨酸特異性CD4+T細(xì)胞具有較高的檢出頻率，且大多數(shù)顯示為Th1記憶表型。與此同時，在RA診斷后的前5年內(nèi)，瓜氨酸特異性CD4+T細(xì)胞的檢出頻率最高，在服用生物制劑的患者中降低。這些發(fā)現(xiàn)為瓜氨酸特異性CD4+T細(xì)胞與RA的相關(guān)性提供了一定的理論依據(jù)，但CD4+T細(xì)胞活化及促進RA疾病進展的機制仍需進一步探究。正常情況下，T細(xì)胞對自身抗原耐受，以避免自身免疫反應(yīng)的發(fā)生，同時又必須對外來抗原具有反應(yīng)性，以對抗感染。隨后，Salmond等[12-13]的一項研究結(jié)果提示，PTPN22(編碼酪氨酸磷酸酶)通過限制初始T細(xì)胞和效應(yīng)T細(xì)胞的T細(xì)胞抗原受體(TCR)對自身抗原和弱激動抗原的信號傳遞，實現(xiàn)免疫耐受，且不阻礙對外來抗原的反應(yīng)。但是，缺乏PTPN22的T細(xì)胞與弱激動抗原的抗原提呈細(xì)胞的結(jié)合增強，降低T細(xì)胞的激活閾值，促使T細(xì)胞活化及其炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生。這一結(jié)果解釋了喪失功能的PTPN22等位基因可使效應(yīng)T細(xì)胞或記憶T細(xì)胞群體擴增，促進人類發(fā)生自身免疫疾病的傾向。更為重要的是，PTPN22相關(guān)等位基因與HLA-DR等位基因具有較強的基因與基因間相互作用，因此，對PTPN22的深入研究將進一步完善對RA發(fā)病機制的了解。此外，在RA患者中，CD4+T細(xì)胞過度增殖，并分化為效應(yīng)細(xì)胞，產(chǎn)生細(xì)胞因子，導(dǎo)致疾病發(fā)展。近期有研究指出，與健康人的T細(xì)胞相比，RA患者的T細(xì)胞由于葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)的上調(diào)，致使糖酵解過程產(chǎn)生缺陷。過量的G6PD使葡萄糖分流到磷酸戊糖途徑中，導(dǎo)致NADPH(還原形式的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)積累和活性氧(ROS)消耗，隨著還原當(dāng)量過剩，T細(xì)胞不能有效地激活相關(guān)的氧化還原敏感性激酶，繞過G2/M細(xì)胞周期的調(diào)控關(guān)卡，最終過度增殖[14]。除了對CD4+T細(xì)胞的研究，在RA患者血清鑒定出T細(xì)胞亞群中，過量的Th17細(xì)胞介導(dǎo)破骨細(xì)胞和滑膜新血管生成，參與RA骨侵蝕過程[15]。研究表明：與健康對照組相比，RA組患者Th17細(xì)胞數(shù)量增加，與疾病活動呈正相關(guān)，與ACPA和RF水平?jīng)]有明顯差異[16]。當(dāng)RA小鼠模型全身給予唾液酸結(jié)合Ig樣凝集素-9(sialic acid-binding Ig-like lectin-9，Siglec-9)時，Th17細(xì)胞分化減少且Treg細(xì)胞增殖，小鼠關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)和骨損傷得到改善[17]，這些結(jié)果證明Th17細(xì)胞等亞群失衡可能是RA疾病進展的重要因素。

3.2 中性粒細(xì)胞胞外捕獲網(wǎng) 中性粒細(xì)胞胞外捕獲網(wǎng)(NETs)是一種強大的免疫防御機制，可以捕獲并殺死細(xì)胞外細(xì)菌。免疫防御過程中，中性粒細(xì)胞排出顆粒復(fù)合物(NETs)，其中存儲含多種抗微生物酶的松散染色質(zhì)，負(fù)電荷的染色質(zhì)捕獲細(xì)菌，利用酶殺死病原體[18]。Khandpur等[19]研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組和骨關(guān)節(jié)炎患者的中性粒細(xì)胞相比，在RA患者的循環(huán)中檢測到高水平的NETs，且浸潤滑膜組織、類風(fēng)濕結(jié)節(jié)和皮膚；同時，具有高水平ACPA的RA患者的血清中NETs顯著升高。這一研究成果表明，RA患者體內(nèi)可能發(fā)生異常的NETs。巧合的是，NETs的形成需要兩個主要的生化活動。首先，PTPN22酶的失活被認(rèn)為是NETs產(chǎn)生的必要條件，這種酶失活可能參與了核包膜的拆除和NETs組件的混合[20]；其次，免疫熒光研究表明，NETs是由DNA和組蛋白等細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)組成，而PAD4可作用于核小體的三種組蛋白，使其含有的精氨酸殘基瓜氨酸化，阻止組蛋白甲基化和進一步轉(zhuǎn)錄，引起染色質(zhì)解聚，是NETs形成的中心環(huán)節(jié)[20-21]，這就恰好解釋了RA患者出現(xiàn)高水平NETs的機制。此外，NETs含有重要的PAD沉積物，促進瓜氨酸化產(chǎn)物的形成，血漿NETs水平對早期RA關(guān)節(jié)炎的診斷顯示出高特異度(92%)和敏感度(91%)，NETs已被提出作為RA診斷的一種新型標(biāo)志物[8]。

3.3 活化的B細(xì)胞 B細(xì)胞在RA發(fā)病機制中的作用已研究和討論了多年，主要集中在類風(fēng)濕因子(rheumatoid factor，RF)和免疫復(fù)合物方面。目前，RF與ACPA已廣泛應(yīng)用于RA的臨床診斷、病情監(jiān)測及預(yù)后評估。近年來，B細(xì)胞靶向治療的臨床療效突出了B細(xì)胞在炎性疾病中的致病潛力，探究產(chǎn)生RA特異性自身抗體的B細(xì)胞和漿細(xì)胞將對RA的臨床治療具有重要意義。最近，有研究對此提供了見解：記憶B細(xì)胞亞群富集于RA患者的關(guān)節(jié)和黏膜相關(guān)淋巴組織，以Fc樣受體4(Fc receptor like 4，F(xiàn)cRL4)的表達區(qū)分記憶B細(xì)胞。研究人員從RA患者的滑液和組織中分離單個FcRL4+和FcRL4-B細(xì)胞，并鑒定其免疫球蛋白基因，從FcRL4+B細(xì)胞產(chǎn)生的重組抗體對瓜氨酸化自身抗原具有較高程度的反應(yīng)性[22]。FcRL4具有IgA受體的作用，其潛在的黏膜免疫功能，可能是RA患者黏膜和關(guān)節(jié)炎癥的原因之一。鑒定B細(xì)胞亞群對RA疾病的靶向治療可能具有指導(dǎo)性價值。

4 破骨細(xì)胞依賴性骨損傷

破骨細(xì)胞促進骨吸收，是骨骼生長及愈合過程中重要的一種骨髓細(xì)胞。破骨細(xì)胞過度活化，導(dǎo)致RA患者骨丟失與關(guān)節(jié)破壞的觀點已被廣泛接受，但破骨細(xì)胞活化機制尚不明確。位于RA滑膜和骨界面處的多核破骨細(xì)胞附近不存在成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞，可吸收骨組織；同時滑膜處的大量促炎癥因子，通過激活NF-kB誘導(dǎo)RANKL，有效促進破骨細(xì)胞成熟，導(dǎo)致骨侵蝕[23]。另外，在RA疾病早期，PAD的活性增高使成熟破骨細(xì)胞中瓜氨酸化自身抗原表達增加，ACPA識別抗原，并激活破骨細(xì)胞分泌白介素8(IL-8)，該分子可進一步促進破骨細(xì)胞發(fā)育和成熟，使破骨細(xì)胞激活進入一種類似正反饋的自我循環(huán)之中；IL-8通過與CXC趨化因子受體(CXCR1和CXCR2)結(jié)合激活感覺神經(jīng)元，產(chǎn)生關(guān)節(jié)痛。與此同時，將ACPAs移植到小鼠中，可誘導(dǎo)由IL-8拮抗劑完全逆轉(zhuǎn)的骨丟失[24-25]。由此說明，IL-8很可能是RA破骨細(xì)胞活化的主要效應(yīng)分子，探究這一途徑可解釋RA患者的骨關(guān)節(jié)損害傾向。

Tanaka等[23]將來源于RA患者的滑膜細(xì)胞放在骨切片上培養(yǎng)，滑膜巨噬細(xì)胞分化的多核細(xì)胞表現(xiàn)出骨再吸收活性，表明RA滑膜組織為破骨細(xì)胞分化提供了有利的微環(huán)境[26]。針對破骨細(xì)胞的研究，進一步加深了人們對于RA骨損傷的認(rèn)識。

5 結(jié)語與展望

一直以來，RA治療多采用抗代謝(如甲氨蝶呤)或免疫抑制方案，但由于藥物副作用，患者服藥依從性普遍偏低，致使病情不斷反復(fù)甚至惡化。已有研究者利用現(xiàn)有理論探索PAD酶抑制劑、IL-8受體抑制劑、CXC趨化因子受體的變構(gòu)抑制劑來減輕疾病病情或治愈RA的可能性。隨著研究的不斷深入，RA的發(fā)病機制有望得到進一步揭示，為RA的實驗室診斷及臨床治療提供重要的理論依據(jù)。