腫瘤壞死因子α在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展

朱克強(qiáng) 王晨 惠曉艷 張芳

痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎（GA）是過飽和的尿酸鹽從血液或滑膜液中析出，形成結(jié)晶后沉積于關(guān)節(jié)滑囊、滑膜、軟骨及其他組織中，進(jìn)而引起白細(xì)胞趨化募集并釋放多種炎性介質(zhì)導(dǎo)致局部炎癥反應(yīng)的一種代謝性風(fēng)濕病[1]。全球范圍內(nèi)GA的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，且發(fā)病年齡趨于低齡化[2]。GA反復(fù)發(fā)作可引起關(guān)節(jié)破壞畸形，并形成痛風(fēng)石，部分患者合并發(fā)生痛風(fēng)性腎病。

與其他炎性關(guān)節(jié)病類似，GA的發(fā)病機(jī)制涉及大量炎癥因子的釋放，其中包括腫瘤壞死因子α（TNF-α）[3-4]。TNF-α是相對(duì)分子質(zhì)量為17 000（Mr17K）的非糖基化蛋白，主要由巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等細(xì)胞產(chǎn)生，是一個(gè)非螺旋、富含折疊體的多肽，通過與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而誘導(dǎo)炎癥、激活血管內(nèi)皮、協(xié)調(diào)免疫細(xì)胞的組織募集并促進(jìn)組織破壞[5-6]。同時(shí)TNF-α又可促進(jìn)蛋白水解酶和氧自由基的釋放，加速炎癥進(jìn)展[7]。研究發(fā)現(xiàn)，GA患者的血清中可檢測(cè)到高水平的TNF-α，TNF-α在GA的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮了重要作用[8]。本文就TNF-α在GA發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展作一綜述。

1 TNF-α誘導(dǎo)白細(xì)胞介素1（IL-1）活化及炎癥的發(fā)生

IL-1是體內(nèi)作用最強(qiáng)的炎癥介質(zhì)之一，參與了許多炎癥性疾病的發(fā)病過程[9]。IL-1β是IL-1的主要分泌形式，由巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等免疫細(xì)胞產(chǎn)生，不具有生物活性，是IL-1家族中行使生物學(xué)功能的主要炎性因子[10]。IL-1β的活化依賴于具有活性的半胱天冬酶-1（caspase-1）水解切割，裂解成IL-1β的活性p17形式，從細(xì)胞中分泌出來[11]。在GA的發(fā)病機(jī)制中，TNF-α可引發(fā)中性粒細(xì)胞（PMN）響應(yīng)單鈉尿酸鹽（MSU）刺激并分泌活性caspase-1，進(jìn)而促進(jìn)IL-1的裂解、活化[12]，引起血管擴(kuò)張并導(dǎo)致單核細(xì)胞和吞噬細(xì)胞的募集，從而參與炎癥進(jìn)程[13]。Tran等[14]研究發(fā)現(xiàn)，GA患者血清中可檢測(cè)到高水平的IL-1β。Amaral等[15]研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組小鼠關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射MSU晶體后，相對(duì)于對(duì)照組小鼠（關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射0.9%氯化鈉溶液），關(guān)節(jié)周圍組織中檢測(cè)到的IL-1β蛋白表達(dá)量明顯升高；當(dāng)阻斷TNF-α后，實(shí)驗(yàn)組小鼠關(guān)節(jié)腔內(nèi)檢測(cè)到的IL-1β蛋白表達(dá)量明顯下降，表明TNF-α與IL-1β的產(chǎn)生相關(guān)。Yokose等[12]研究發(fā)現(xiàn)，MSU刺激不會(huì)誘導(dǎo)人PMN中的pro-IL-1β mRNA表達(dá)，而TNF-α具有上述作用，在加入TNF-α的PMN培養(yǎng)環(huán)境中，MSU刺激會(huì)誘導(dǎo)IL-1β和IL-18分泌水平的顯著提高。這些研究結(jié)果說明，在GA的發(fā)病機(jī)制中，TNF-α參與了pro-IL-1β mRNA的表達(dá)及IL-1β的產(chǎn)生。

2 TNF-α增強(qiáng)白細(xì)胞介素6（IL-6）介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)

IL-6是一種多功能細(xì)胞因子，不僅能引起炎癥急性期反應(yīng)，還會(huì)引發(fā)特定細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答的發(fā)展，包括終末期B細(xì)胞分化、免疫球蛋白分泌和T細(xì)胞活化，其在GA急性期呈明顯高表達(dá)[16-17]。Tsai等[18]研究發(fā)現(xiàn)，GA患者血漿中IL-6水平顯著高于健康人群。Cavalcanti等[19]研究發(fā)現(xiàn)，IL-6與痛風(fēng)石、關(guān)節(jié)畸形的存在相關(guān)，并且可能是GA的疾病預(yù)后指標(biāo)。近期研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性TNF-α可增強(qiáng)IL-6的介導(dǎo)，延長(zhǎng)核因子κB（NF-κB）抑制蛋白 z（IκBz）共激活因子的合成，并維持IL-6調(diào)節(jié)區(qū)的增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β（C/EBPβ）募集和組蛋白乙酰化，從而促進(jìn)活化的人PMN表達(dá)IL-6。上述研究結(jié)果說明TNF-α參與了IL-6的產(chǎn)生、活化及相關(guān)炎癥進(jìn)程[20]。

3 TNF-α激活NF-κB信號(hào)通路

NF-κB是細(xì)胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)細(xì)胞的存活及凋亡有著極其重要的調(diào)控作用[21]。在GA的發(fā)病機(jī)制中，活化的NF-κB能啟動(dòng)和調(diào)節(jié)眾多與炎癥免疫反應(yīng)有關(guān)的炎癥介質(zhì)、黏附分子和酶等基因表達(dá)，如TNF-α、IL-1β 等[13，22]。NF-κB 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分為“經(jīng)典”和“非經(jīng)典”兩種途徑，而TNF家族主要參與經(jīng)典NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的調(diào)節(jié)。以TNF受體1（TNFR1）的TNF連接引起的 NF-κB抑制蛋白 α（IκBα）的誘導(dǎo)性降解為代表，可溶性腫瘤壞死因子（sTNF）與TNFR1的結(jié)合可導(dǎo)致NF-κB的激活，而NF-κB的激活又是TNFR1信號(hào)傳導(dǎo)中的關(guān)鍵事件，可誘導(dǎo)炎性基因的表達(dá)[21，23]。有研究表明，TNF-α和IL-1β的過表達(dá)可以直接激活NF-κB通路，而激活的NF-κB通路可進(jìn)一步刺激促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，引起炎癥反應(yīng)[24]。同時(shí)TNF-α可借啟動(dòng)NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的信號(hào)通路和蛋白酶通路，刺激單核巨噬細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-8（IL-8）、IL-6等炎性因子，進(jìn)而誘發(fā)或加重炎癥進(jìn)程[7]。

4 TNF-α與PMN的相互作用

TNF-α作為一種主要的前炎癥因子，亦是重要的炎性趨化因子和激活因子，由單核巨噬細(xì)胞分泌，能激活磷脂酶A2并促進(jìn)花生四烯栓酸分解，同時(shí)亦能激活白細(xì)胞表面黏附分子，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞（VEC）與白細(xì)胞之間的黏附，增加PMN和VEC的黏附，進(jìn)而破壞VEC的完整性。Arokiasamy等[25]在小鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，在炎癥發(fā)展過程中，TNF-α釋放于組織中既控制PMN在通過淋巴管內(nèi)皮時(shí)的遷移，又控制其在管腔的爬行。而PMN具有合成和釋放TNF-α作用，由此形成惡性循環(huán)，加重組織損傷和炎性反應(yīng)[26-27]。Amaral等[15]在GA動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)TNF-α對(duì)PMN的募集、浸潤(rùn)及CXC型趨化因子配體1（CXCL1）的產(chǎn)生有著不可替代的作用。經(jīng)基因敲除后體內(nèi)缺乏TNF-α的小鼠，在關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射MSU晶體后，很少有PMN募集到關(guān)節(jié)腔，且在關(guān)節(jié)腔內(nèi)PMN募集減少的同時(shí)關(guān)節(jié)中CXCL1水平也降低。CXCL1是與PMN相關(guān)的主要趨化因子，具有促進(jìn)PMN在關(guān)節(jié)周圍組織中的募集的作用。

5 TNF-α與骨侵蝕

GA進(jìn)入慢性期，以痛風(fēng)石形成、骨破壞為病理特征。骨破壞的機(jī)制與成骨細(xì)胞/破骨細(xì)胞功能失衡有關(guān)。NF-κB受體活化因子配體（RANKL）在GA的骨破壞發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮了重要的作用[28]。RANKL是一種可溶性細(xì)胞因子，可由成骨細(xì)胞、骨基質(zhì)細(xì)胞、滑膜纖維母細(xì)胞以及活性T細(xì)胞等產(chǎn)生[29]。其受體RANK主要表達(dá)于破骨細(xì)胞前體以及破骨細(xì)胞上，與RANKL結(jié)合后激活下游的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、NF-κB等信號(hào)通路，是破骨細(xì)胞分化、成熟和存活的核心信號(hào)通路。Lee等[30]證實(shí)MSU晶體可激活外周T細(xì)胞，產(chǎn)生RANKL，是痛風(fēng)石中RANKL的重要來源；當(dāng)關(guān)節(jié)液中缺乏T細(xì)胞時(shí)，即使存在巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）和RANKL的誘導(dǎo)，滑膜單核細(xì)胞卻無法分化為破骨細(xì)胞。Weitzmann[31]亦論述了在炎癥等病理?xiàng)l件下，活化的T細(xì)胞和B細(xì)胞可分泌大量的RANKL，從而促進(jìn)破骨細(xì)胞生成，破壞基礎(chǔ)骨穩(wěn)態(tài)并導(dǎo)致骨質(zhì)流失。上述研究說明，在GA的骨破壞病程中，T細(xì)胞是誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化不可或缺的細(xì)胞[32]。而TNF-α參與了T細(xì)胞的激活。Mehta等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在T細(xì)胞受體（TCR）與配體結(jié)合誘導(dǎo)信號(hào)進(jìn)入細(xì)胞膜，繼而引發(fā)TCR識(shí)別抗原過程的早期階段，TNF-α能夠增強(qiáng)CD4+T和CD8+T細(xì)胞的TCR依賴性激活，提高T細(xì)胞的增殖水平和相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，因此TNF-α可以作為T細(xì)胞的共刺激分子，參與RANKL促破骨細(xì)胞分化。TNF-α與RANKL聯(lián)合可顯著刺激破骨細(xì)胞的分化并且正向調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的mRNA標(biāo)志物的表達(dá)[34]，同時(shí)TNF-α和RANKL又可抑制成骨細(xì)胞增殖[35]。Feng等[36]認(rèn)為，TNF-α可協(xié)同IL-1、IL-6在體外誘導(dǎo)和加速RANKL信號(hào)傳導(dǎo)，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的分化形成。體外研究發(fā)現(xiàn)，人體的滑膜細(xì)胞和表皮成纖維細(xì)胞在受到TNF-α刺激后可分泌產(chǎn)生膠原和地諾前列酮，可抑制骨形成、誘導(dǎo)骨吸收，同時(shí)亦抑制軟骨移植物內(nèi)的生物合成并促進(jìn)蛋白多糖的吸收[37]。上述研究結(jié)果說明，TNF-α參與了GA慢性期的骨質(zhì)破壞，在眾多骨破壞的環(huán)節(jié)中發(fā)揮了不可替代的作用。

6 小結(jié)

GA發(fā)病機(jī)制的特點(diǎn)在于多種炎性細(xì)胞或因子的共同參與，TNF-α作為一種重要的免疫調(diào)節(jié)和前炎性因子，通過參與IL-1活化、增強(qiáng)IL-6介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、激活NF-κB炎癥信號(hào)通路、與PMN相互作用等眾多環(huán)節(jié)，誘發(fā)或加重GA的病理過程，并參與GA慢性期骨質(zhì)破壞的發(fā)生。已有多項(xiàng)臨床案例報(bào)道應(yīng)用TNF-α拮抗劑治療急性GA或難治性GA并取得了良好的臨床療效，間接驗(yàn)證了TNF-α在GA發(fā)病機(jī)制中的不可或缺的作用[38-40]。因而進(jìn)一步明確TNF-α在GA中的致病作用有助于深入了解GA的發(fā)病機(jī)制，推進(jìn)臨床開展GA精確診治，有利于促進(jìn)抑制GA發(fā)作及相關(guān)抗炎新藥的研發(fā)和臨床應(yīng)用。