滑 膜 在 炎 性 關(guān) 節(jié) 病 中 的 作 用▲

韓廣弢 李皓桓 張宇標(biāo) 蔡偉松

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院骨科，武漢市 430060，電子郵箱：13698002149@163.com)

【提要】 炎性關(guān)節(jié)病(IJD)在臨床上表現(xiàn)為人體關(guān)節(jié)和周圍組織的炎性反應(yīng)，對患者的生活質(zhì)量造成不良影響。除了作為IJD中關(guān)節(jié)軟骨破壞的驅(qū)動(dòng)因素，滑膜炎被學(xué)者們認(rèn)定是骨關(guān)節(jié)炎中關(guān)節(jié)軟骨變性的重要原因。本文就滑膜的生物學(xué)特性、滑膜細(xì)胞與IJD的發(fā)病關(guān)系、內(nèi)皮細(xì)胞與IJD的發(fā)病關(guān)系進(jìn)行綜述。

研究表明，滑膜在炎性關(guān)節(jié)病(inflammatory joint disease，IJD)中起著重要作用，它既可以抑制炎癥的產(chǎn)生，又可以在一定程度上導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)、銀屑病關(guān)節(jié)炎等的發(fā)生[1]。本文將對滑膜中的不同成分在IJD中的作用進(jìn)行綜述，以期為IJD的治療提供理論基礎(chǔ)。

1 滑膜的生物學(xué)特性

關(guān)節(jié)滑膜具有分泌滑液、營養(yǎng)關(guān)節(jié)軟骨、清除微小損傷或由細(xì)菌、病毒感染形成的碎片的作用，同時(shí)參與關(guān)節(jié)組織修復(fù)并維持關(guān)節(jié)腔穩(wěn)態(tài)。正常滑膜主要由成纖維樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS)和巨噬細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞(macrophage-like synoviocytes，MLS)構(gòu)成。FLS可分泌大量的長鏈多聚透明質(zhì)酸，參與潤滑和免疫調(diào)節(jié)，也可分泌多種結(jié)締組織組分，維持關(guān)節(jié)腔穩(wěn)態(tài)[2]；此外他還具有離體分化成軟骨細(xì)胞的潛能，是軟骨組織工程中的優(yōu)質(zhì)種子細(xì)胞來源[3]。而MLS的正常生理功能是吞噬細(xì)菌和凋亡細(xì)胞產(chǎn)生的碎片，維持滑液中促炎與抗炎因子間的動(dòng)態(tài)平衡[4]。

2 滑膜細(xì)胞在IJD中的作用

滑膜對關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。FLS是產(chǎn)生滑液的主要細(xì)胞，其可以為關(guān)節(jié)軟骨提供營養(yǎng)。MLS有助于清除輕微關(guān)節(jié)損傷引起的細(xì)菌感染和碎片，甚至一小部分FLS可作為成體干細(xì)胞發(fā)揮作用，可能有助于關(guān)節(jié)組織的更新和修復(fù)。創(chuàng)傷、細(xì)菌和病毒感染、關(guān)節(jié)磨損以及自身循環(huán)抗體等因素均可誘發(fā)滑膜炎?；ぱ锥嗫勺孕芯徑猓v留滑膜細(xì)胞的存在可使滑膜炎癥持續(xù)終生?；ぜ把茉錾蓪?dǎo)致大量T細(xì)胞、B細(xì)胞、漿細(xì)胞及巨噬細(xì)胞浸潤并共同作用形成血管翳，進(jìn)一步破壞鄰近的關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)及軟骨下骨[4]。

2.1 FLS在IJD中的作用 RA患者中的FLS由關(guān)節(jié)保護(hù)作用轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)節(jié)破壞作用。Toll樣受體(toll-like receptor，TLR)表達(dá)增加使FLS表型改變[6]。TLR可通過外源性損傷、與炎癥宿主衍生副產(chǎn)物或細(xì)菌和病毒感染的外源產(chǎn)物結(jié)合而激活，繼而通過經(jīng)典的核因子-κB(nuclear factor-kappaB，NF-κB)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子誘發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致組織損傷。

FLS還具有類似腫瘤細(xì)胞增殖的特性，可突破生理屏障侵入軟骨及骨，導(dǎo)致關(guān)節(jié)破壞[7]。編碼細(xì)胞外基質(zhì)黏附分子的整聯(lián)蛋白家族成員的基因過表達(dá)對調(diào)節(jié)FLS侵襲具有重要作用[7]。FLS入侵體參與FLS與軟骨的附著，其內(nèi)富含基質(zhì)金屬蛋白酶，可特異性地使細(xì)胞外基質(zhì)變性[9]。FLS入侵體的形成也與轉(zhuǎn)化生長因子β依賴性通路有關(guān)[10]。在RA患者中，F(xiàn)LS誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞分泌大量轉(zhuǎn)化生長因子，導(dǎo)致FLS中SNAI1基因過表達(dá)，SNAI1則激活CDH11從而使用胞外基質(zhì)變性。相對正常人而言，骨關(guān)節(jié)炎患者上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化基因的表達(dá)水平更低[11]。

通過干擾受體蛋白酪氨酸磷酸酶(receptor protein tyrosine phosphatase，RPTP)與細(xì)胞外蛋白多糖的結(jié)合，可調(diào)控FLS的侵襲性和軟骨黏附特性[12]。Doody等[11]分別編碼受體型蛋白質(zhì)-酪氨酸磷酸酶RPTPα和δ，發(fā)現(xiàn)這些受體在滑膜襯里中的FLS均有表達(dá)。RPTPα的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域與富含硫酸乙酰肝素的蛋白多糖結(jié)合可使磷酸酶失活，RPTP活化，從而促進(jìn)FLS與軟骨結(jié)合，緩解關(guān)節(jié)炎小鼠的軟骨退變。因此，采用誘導(dǎo)RPTP活化的治療策略可作為預(yù)防IJD軟骨退變的新方向。

炎癥是FLS的表觀基因組具有侵襲性的必要條件[11-12]，DNA甲基化模式的改變或組蛋白修飾的改變均發(fā)生在基因組CpG島中的胞嘧啶殘基處，且兩者的改變均產(chǎn)生修飾印跡。位于啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島的高甲基化與基因失活相關(guān)，而CpG島低甲基化則激活DNA轉(zhuǎn)錄。相對于骨關(guān)節(jié)炎患者，RA患者FLS的DNA呈低甲基化狀態(tài)，這種低甲基化與RA疾病進(jìn)展中所涉及的STAT3、WISP3、CHI3L1、MAP3K5和CASP1等基因過表達(dá)相關(guān)[13]，也與控制細(xì)胞遷移、黏著斑和細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的途徑活化增加密切相關(guān)[14]。趨化因子CXCL12和TBX5轉(zhuǎn)錄因子的啟動(dòng)子在RA患者的FLS中呈低甲基化[15-16]。賴氨酸殘基的乙?；图谆梢燥@著改變?nèi)旧|(zhì)的高階結(jié)構(gòu)，有可能通過轉(zhuǎn)錄激活因子和抑制因子影響基因調(diào)控元件，從而調(diào)控基因表達(dá)[17]。促炎細(xì)胞因子腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα，TNF-α)由血管翳中的多數(shù)細(xì)胞產(chǎn)生，它在FLS變異中具有關(guān)鍵作用。核小體經(jīng)TNF-α處理10 min后重新定位在與NF-κB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的增強(qiáng)子上；在30 min后會(huì)發(fā)生內(nèi)皮細(xì)胞表觀基因組數(shù)百個(gè)位點(diǎn)的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的改變[18]。在患者的滑膜細(xì)胞中也可發(fā)生類似情況。目前，TNF-α對滑膜細(xì)胞表觀基因組的影響尚不清楚，但推測長期受TNF-α影響會(huì)改變FLS染色質(zhì)的表觀基因組表達(dá)，即使在與炎癥環(huán)境分離后，F(xiàn)LS細(xì)胞仍保持侵襲性。事實(shí)上，從RA患者關(guān)節(jié)腔內(nèi)分離的FLS經(jīng)過TNF-α干預(yù)3 d即可改變干擾素γ靶基因CXCL10啟動(dòng)子的局部組蛋白乙酰化模式和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)；在使用抗TNF-α抗體英夫利昔單抗完全阻斷TNF-α后，RA表型仍然存在[19]。研究表明，RA患者的FLS組蛋白修飾酶表達(dá)水平比骨關(guān)節(jié)炎患者更高[20]。組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶在RA患者的FLS中表達(dá)上調(diào)[21]。RA患者FLS的組蛋白去乙?；?表達(dá)水平也高于骨關(guān)節(jié)炎患者[22]，抑制其表達(dá)可以避免膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠模型出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨損傷[23]。此外，抑制溴結(jié)構(gòu)域蛋白也被證明有利于抑制RA患者FLS產(chǎn)生細(xì)胞因子和膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠的軟骨退化[24]。由于FLS在IJD的發(fā)病中具有重要作用，故針對FLS的治療可以在一定程度上抑制IJD的產(chǎn)生。

2.2 MLS在IJD中的作用 慢性炎癥狀態(tài)下滑膜MLS的數(shù)量顯著增加[20]。MLS可通過逃避凋亡以促成細(xì)胞數(shù)量的增加，而血液循環(huán)中的MLS則通過增加濾過進(jìn)入滑膜。MLS與FLS共同產(chǎn)生多種促炎因子以及軟骨與骨的降解產(chǎn)物，參與IJD的發(fā)病。

TLR、NF-κB、絲裂原活化激酶和Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子通路等多個(gè)途徑在MLS中處于活躍狀態(tài)。這些途徑調(diào)控細(xì)胞因子、趨化因子和細(xì)胞外基質(zhì)降解酶的生成[25]。MLS活性可隨微環(huán)境變化而發(fā)生大幅度改變，這種改變涉及M1、M2兩種主要途徑[26]。在TNF-α、干擾素α和粒細(xì)胞-集落細(xì)胞刺激因子存在時(shí)，MLS激活經(jīng)典M1途徑，可生成高水平的促炎因子和低水平的抗炎因子。然而，通過激活白細(xì)胞介素4、白細(xì)胞介素13和巨噬細(xì)胞集落刺激因子可發(fā)生M2途徑的極化，并產(chǎn)生高水平的抗炎分子和低水平的促炎因子。RA中的MLS產(chǎn)生高水平的促炎分子，呈現(xiàn)M1表型[27-28]。由于MLS的極化狀態(tài)是可逆的，因此可將其從M1極化轉(zhuǎn)變成M2極化來預(yù)防疾病的發(fā)生。事實(shí)上，滑液中一些分子可以促進(jìn)M2的轉(zhuǎn)化，如脂氧素A4和膜聯(lián)蛋白A1可在炎性滑膜中參與MLS M1型向M2型轉(zhuǎn)化[29-30]。實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)LS分泌的轉(zhuǎn)化因子可抑制MLS對干擾素信號的反應(yīng)[31]。由于研究證明采用靜脈注射臍帶間充質(zhì)細(xì)胞和其他疾病調(diào)節(jié)藥物治療RA患者比只接受疾病調(diào)節(jié)藥物有更好的臨床效果[32]，所以我們推測MLS的M1向M2極化可能涉及間充質(zhì)細(xì)胞，間充質(zhì)細(xì)胞具有強(qiáng)大的抗炎特性，能夠促進(jìn)MLS的極化。

3 內(nèi)皮細(xì)胞在IJD中的作用

內(nèi)皮細(xì)胞可通過促進(jìn)滑液和血液循環(huán)間的可溶性因子的交換而維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定。內(nèi)皮功能受損會(huì)導(dǎo)致血管舒張功能受損和促凝血微環(huán)境的形成[33]。急性炎癥時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞活化，進(jìn)而增加血流量，血漿蛋白滲漏和炎癥部位白細(xì)胞募集。如果炎癥仍未緩解，內(nèi)皮細(xì)胞通過促使炎細(xì)胞浸潤滑膜組織和腔隙，導(dǎo)致軟骨損傷，形成滑膜新生血管，使病情惡化[34-36]。RA初期，F(xiàn)LS所產(chǎn)生的趨化因子、細(xì)胞因子和生長因子還可刺激鄰近的內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)多種白細(xì)胞黏附分子[37]。這些細(xì)胞因子和生長因子通過與特定的白細(xì)胞受體相互作用，促使血液中白細(xì)胞的滾動(dòng)、牢固黏附和遷移并通過血液循環(huán)進(jìn)入滑膜腔，進(jìn)而分泌生長因子、細(xì)胞因子和金屬蛋白酶，進(jìn)一步加劇軟骨損傷和降解。

由于代謝需求增加，白細(xì)胞在關(guān)節(jié)內(nèi)造成低氧環(huán)境，誘導(dǎo)各種細(xì)胞表達(dá)血管內(nèi)皮生長因子[38]。在血管內(nèi)皮生長因子和其他促血管生成生長因子誘導(dǎo)下，特別是堿性成纖維細(xì)胞生長因子和血小板衍生生長因子作用下，滑膜新生血管形成增加[37]，由此產(chǎn)生的組織過度血管化會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)白細(xì)胞浸潤，形成瀑布式反應(yīng)，導(dǎo)致金屬蛋白酶過度產(chǎn)生和造成嚴(yán)重的軟骨損傷。除了影響滑膜正常功能之外，新生血管也在骨軟骨交界處形成，促進(jìn)氧氣和營養(yǎng)的輸送，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生病理性軟骨骨化。

4 結(jié)論與展望

軟骨破壞的重要介質(zhì)是滑膜駐留細(xì)胞，目前雖已發(fā)現(xiàn)眾多調(diào)控駐留細(xì)胞破壞軟骨的分子途徑，但仍未能在臨床上開展有效治療，其中一個(gè)主要障礙是尚不能特異性地靶向作用于滑膜細(xì)胞，而對個(gè)體的生理活動(dòng)不產(chǎn)生影響。靶向表觀遺傳修飾的抑制劑具有重新編程侵襲性FLS的能力，并使其回歸正常的生理狀態(tài)。通過巨噬細(xì)胞M2極化、細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用和表觀遺傳改變等機(jī)制，靶向作用于上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化中涉及的炎性因子和抑制FLS中的入侵體形成，進(jìn)行IJD的治療有望獲得成功。