細(xì)胞因子在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展

廖磊，洪學(xué)志，陳曉歡，劉雷，王亞慧，莫漢有

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，廣西 桂林 541000)

0 引言

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis, RA)是一種病因未明的慢性、以炎性滑膜炎為主的系統(tǒng)性疾病，主要表現(xiàn)是手、足小關(guān)節(jié)的多關(guān)節(jié)、對(duì)稱性、侵襲性關(guān)節(jié)炎癥，經(jīng)常伴有關(guān)節(jié)外器官受累及血清類風(fēng)濕因子陽性，可以導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形及功能喪失，其病因和發(fā)病機(jī)制較復(fù)雜，至今仍未完全明確。其發(fā)病率女性高于男性，歐美國家的發(fā)病率明顯高于國人[1]。細(xì)胞因子在RA的發(fā)病機(jī)制中有至關(guān)重要的作用，促炎細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-17、IL-33和抗炎細(xì)胞因子IL-4、IL-10、IL-13的平衡紊亂，可導(dǎo)致多系統(tǒng)免疫并發(fā)癥[2]。通過更好地了解這些細(xì)胞因子，可以設(shè)想出新的治療策略以及更好地使用現(xiàn)有的細(xì)胞因子相關(guān)的生物制劑。

1 促炎細(xì)胞因子

1.1 TNF-α

TNF-α是RA發(fā)病過程中起重要調(diào)控作用的細(xì)胞因子。它主要由活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，但也可以由單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、肥大細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)生[3]。新合成TNF是最初表現(xiàn)為一種跨膜蛋白，這需要由TNF-α轉(zhuǎn)化蛋白酶(TACE，也叫ADAM17)水解成為可溶性TNF[4]。它有兩個(gè)受體- 55-KD受體稱為p55或TNFR1和75-KD受體稱為p75或TNFR2。TNF-α通 過 與TNF受 體(TNFR1和TNFR2)結(jié) 合并 激 活 這兩種不同的受體而發(fā)揮多方面的生物活性。TNFR1廣泛表達(dá)，具有死亡結(jié)構(gòu)域，可被可溶性和跨膜TNF激活。TNF的同源三聚體與同源三聚體TNFRs結(jié)合以誘導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，與TNFR1的配體結(jié)合募集適配分子TNFR1相關(guān)的死亡域蛋白(TRADD)和不同信號(hào)復(fù)合物(稱為復(fù)合物I、IIa、IIb和IIc)的組裝，從而導(dǎo)致不同的功能結(jié)果。TNFR1主要促進(jìn)炎癥和組織退化[5]。TNFR2表達(dá)僅限于特定的細(xì)胞類型，如神經(jīng)元、免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，不具有死亡結(jié)構(gòu)域，因此不能直接誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡，主要由跨膜TNF激活。TNFR2募集TNFR相關(guān)因子2(TRAF2)形成TNFR2復(fù)合物I。TNFR2主要介導(dǎo)局部的穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，如細(xì)胞存活和組織再生[5]。

TNF-α在RA的發(fā)病機(jī)理中顯示出多種相關(guān)的效應(yīng)功能，其表現(xiàn)在幾個(gè)水平上都具有促炎功能。在RA患者的滑膜、軟骨及血管翳中，TNF-α及其2個(gè)受體異常表達(dá)是破骨細(xì)胞形成的重要推動(dòng)因素，同時(shí)它也抑制成骨細(xì)胞的分化和功能，進(jìn)一步促進(jìn)骨破壞和形成之間的不平衡[6]。并且與IL-17協(xié)同，TNF-α促進(jìn)分離的人間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的成骨細(xì)胞的成骨分化。TNF-α刺激B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞的增殖和分化，誘導(dǎo)產(chǎn)生其他促炎細(xì)胞因子，如IL-1、IL-6、IL-8和金屬蛋白酶(MMP)，還能刺激成纖維細(xì)胞表達(dá)粘附分子，如細(xì)胞內(nèi)粘附分子1(ICAM-1)[7]，介導(dǎo)炎癥細(xì)胞浸潤。

1.2 IL-1

IL-1的 組 成 主 要 有IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-33[8]。IL-1α在細(xì)胞表面表達(dá)或于細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用，而IL-1β通過作用于其他細(xì)胞產(chǎn)生其生物學(xué)功能。IL-1α和IL-1β的作用可以被內(nèi)源性抑制劑IL-1受體拮抗劑(IL-1Ra)拮抗。IL-1受體有兩種類型-IL-1RI和IL-1RII。IL-1與IL-1RI的結(jié)合導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這種結(jié)合被一種輔助蛋白IL-1R-AcP強(qiáng)化，相反IL-1RII作為誘餌受體，IL-1與IL-1RII結(jié)合，由于細(xì)胞質(zhì)域非常短，不能傳遞信號(hào)[9]。

在RA患者的關(guān)節(jié)滑膜組織以及組織液中檢測(cè)到高表達(dá)的IL-1(IL-1α和IL-1β)，并且IL-Ra和IL-1之間表達(dá)水平存在不平衡[10]。IL-1增加滑膜成纖維細(xì)胞中趨化因子，一氧化氮合酶(INOS)，前列腺素(PG)和MMP的釋放。在許多情況下也發(fā)現(xiàn)破骨細(xì)胞的活化和內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子的表達(dá)[11]。載脂蛋白A1(急性期蛋白)的抗炎作用，抑制IL-1的表達(dá)而不是的IL-1Ra的表達(dá)。另外，IL-1Ra的表達(dá)可以通過β干擾 素(IFN-β)，轉(zhuǎn) 化 生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)，IL-4和IL-13來增加，而IL-1的產(chǎn)生可以通過前面提到的細(xì)胞因子(IFN-β、TGF-β、IL-4、IL-13)來減少。IL-1在RA中的作用主要表現(xiàn)在骨和軟骨破壞方面，通過刺激產(chǎn)生的破骨細(xì)胞分化因子(RANKL)[12]，參與破骨細(xì)胞和MMP的生成，導(dǎo)致軟骨退化。

1.3 IL-6

IL-6是一種22-29kd的糖蛋白，它是由B細(xì)胞、T細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生[13]。IL-6受體具有異二聚體結(jié)構(gòu)，它由相對(duì)分子質(zhì)量130k跨膜蛋白gp130和IL-6Ra亞基組成。這兩個(gè)亞基都以可溶的形式存在。在經(jīng)典的信號(hào)通路中，IL-6與跨膜IL-6R結(jié)合，隨后這個(gè)復(fù)合物與信號(hào)傳導(dǎo)分子gp130結(jié)合，gp130通過Janus激酶誘導(dǎo)靶細(xì)胞下游信號(hào)事件的激活。IL-6R跨膜僅在肝細(xì)胞、白細(xì)胞中表達(dá)，而gp130在機(jī)體的所有細(xì)胞中均有表達(dá)。在IL-6與sIL-6R結(jié)合后，該復(fù)合物與gp130結(jié)合，從而刺激不表達(dá)IL-6R的細(xì)胞，如內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞。這種形式的信號(hào)傳導(dǎo)被稱為IL-6反式信號(hào)傳導(dǎo)，而通過跨膜IL-6R的信號(hào)傳導(dǎo)被稱為IL-6經(jīng)典信號(hào)傳導(dǎo)[14]。

在許多RA患者的血液和關(guān)節(jié)滑膜中發(fā)現(xiàn)了高水平的IL-6。IL-6通過作用于分泌活性氧中間體和蛋白水解酶[15]。它還通過RANKL依賴的核因子B(NF-kappa B)受體或RANKL獨(dú)立機(jī)制的受體激活刺激破骨細(xì)胞分化。它是一個(gè)關(guān)鍵的細(xì)胞因子在建立以及維護(hù)血管翳的炎癥血管組織[13]。至于全身癥狀，IL-6可迅速誘導(dǎo)急性期蛋白、C反應(yīng)蛋白(CRP)、血清淀粉樣蛋白A、補(bǔ)體C3、纖維蛋白原和血小板生成素的產(chǎn)生，但可降低白蛋白和細(xì)胞色素p450。

1.4 IL-17

IL-17屬于新發(fā)現(xiàn)的T細(xì)胞亞群，即Th17亞群，它的產(chǎn)生主要由CD4+Th17細(xì)胞，但它也可以由CD8+T細(xì)胞、NKT細(xì)胞及中性粒細(xì)胞產(chǎn)生。IL-17家族由6個(gè)成員IL-17A至IL-17F組成，IL-17A和IL-17F是最重要的成員，并與自身免疫性疾病有關(guān)[16]。IL-17受體家族由五個(gè)成員組成，即：IL-17RA～E，受體是同源或者異源二聚體[17]。各受體成員之間相互組成受體復(fù)合物，結(jié)合不同配體發(fā)揮不同的生物學(xué)效應(yīng)，如IL-17A與細(xì)胞表面復(fù)合受體IL-17RA：IL-17RC結(jié)合，受體包含一個(gè)保守的信號(hào)結(jié)構(gòu)域，即SEF/IL-17R(SEFIR)，它通過SEFIR募集泛素連接酶(Act1)，Act1招募TNF受體相關(guān)因子-6(TRAF6)，后者激活經(jīng)典的NF-KB和MAPK途徑以及潛在的磷酸肌醇-3激酶(PI3K)等轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)下游炎癥因子如IL-6、TNF-α等的表達(dá)。Th17細(xì)胞的發(fā)育受到Th1和Th2細(xì)胞的細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄因子的抑制，例如重組人干擾素(IFN-γ)，IL-4，信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT1)，STAT4，STAT6等[18]。

在RA患者血清和滑液中發(fā)現(xiàn)IL-17水平升高，IL-17增加了MMP1、MMP3以及某些促炎性細(xì)胞因子(如TNF-α，IL1-β，IL-6和IL-8)的 產(chǎn) 生。它 還 通 過 引 起RANK和 巨細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)刺激的破骨細(xì)胞增加INOS的分泌而增加對(duì)骨的破壞。它通過刺激某些細(xì)胞因子(例如C-X-C基序趨化因子5(CXCL5)和C-X-C基序趨化因子12(CXCL12))的產(chǎn)生來增強(qiáng)免疫細(xì)胞對(duì)滑膜的浸潤[19]。此外，它將內(nèi)皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)遷移到滑膜中促進(jìn)新生血管形成。

1.5 IL-33

IL-33是IL-1家族的最新成員。它也被稱為IL-1F11，通過與T1/ST2受體結(jié)合發(fā)揮作用。它是由半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(caspase- 1)裂解30-kD前體形成的18-KD蛋白。ST2在人體內(nèi)有三種亞型：ST2V、ST2L和可溶性ST2(sST2)。sST2是一種孤兒受體，在實(shí)驗(yàn)研究中可以拮抗IL-33的作用。IL-33在活化的巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞上表達(dá)[20]。IL-33結(jié)合ST2受體從而招募IL-1R附屬蛋白(IL-1RAcP), IL - 1受體相關(guān)激酶1(IRAK1)、4(IRAK4)、泛素連接酶腫瘤壞死因子受體(TNFR)、相關(guān)因子6(TRAF6)和髓樣分化因子88(MyD88)進(jìn)而活化NF-κB和MAP激酶通路(p38、ERK1/2 JNK1/2)，這可能促進(jìn)Th2相關(guān)細(xì)胞因子如IL-4、IL-5和IL-13的產(chǎn)生[21]。

在RA發(fā)病中的作用已通過實(shí)驗(yàn)被證明，且發(fā)IL-33已被確認(rèn)是一些炎癥性(RA)疾病的一個(gè)重要標(biāo)志[22]。在RA患者的滑膜組織和培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞中檢測(cè)到IL-33，通過肥大細(xì)胞依賴途徑促進(jìn)疾病從急性到慢性的轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致疾病的遷延難愈。

2 抗炎細(xì)胞因子

2.1 IL-4

IL-4是主要由活化T細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子。IL-4Rα是IL-4的受體，以各種形式存在于體內(nèi)。最初有報(bào)道稱IL-4在RA患者的滑液中很少出現(xiàn)或不存在，目前在一些RA患者的滑液中也發(fā)現(xiàn)了它的存在。它是一種抗炎細(xì)胞因子，它能調(diào)節(jié)多種不同類型細(xì)胞的活性，抑制TNF-α、IL1β、IL-6、IL-8等炎癥因子的活性，控制炎癥反應(yīng)。IL-4通過提高mRNA的降解率來抑制促炎性細(xì)胞因子的合成[23]；IL-4還有保護(hù)軟骨和關(guān)節(jié)下骨及其他關(guān)節(jié)組織完整性的作用，主要通過減輕由INF、IL-1和脂多糖(LPS)造成的蛋白多糖的破壞而起作用。另外，IL-4能上調(diào)IL-1Ra的產(chǎn)生，刺激單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生可溶性Ⅱ型IL-1R、可溶性TNF；同時(shí)IL-4可減少單核細(xì)胞MHC分子和共刺激分子的表達(dá)、一氧化氮(NO)的合成、聚乙二醇(PGE2)的產(chǎn)生。IL-4能使Th1/Th2型細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和引導(dǎo)B細(xì)胞產(chǎn)生IgG1、IgG4、IgE抗體還可協(xié)同IL-10抑制Th1細(xì)胞反應(yīng)。這些現(xiàn)象表明，IL-4在RA的發(fā)病過程中通過抑制細(xì)胞反應(yīng)和抑制促炎性細(xì)胞因子而起抗炎作用[24]。

2.2 IL-10

IL-10，也被稱為人類細(xì)胞因子合成抑制因子(cytokine synthesis inhibitory factor , CSIF)，是 一 種39-KD的 同 型 二聚體，由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生[24,25]。IL-10受體是一個(gè)由α和β鏈組成的II型細(xì)胞因子受體。它是一種抗炎細(xì)胞因子，減少促炎細(xì)胞因子的形成，如TNFα, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12。此外，它還能抑制HLA-DR和B7分子的表達(dá)，進(jìn)而減弱巨噬細(xì)胞在RA患者的滑液(SF)和外周血(PB)中抗原提呈功能，下調(diào)共刺激分子和粘附分子表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞無能與凋亡，轉(zhuǎn)化效應(yīng)T細(xì)胞為調(diào)節(jié)細(xì)胞，控制T細(xì)胞對(duì)自身抗原或異體抗原的過度反應(yīng)，表現(xiàn)出其抗炎性[26]。IL-10阻斷NKL-OPG系統(tǒng)的信號(hào)，抑制破骨細(xì)胞形成。

2.3 IL-13

IL-13是一種抗炎細(xì)胞因子，其序列和結(jié)構(gòu)與IL-4相似度約為30%。它是由Th0、Th1、Th2細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、肥大細(xì)胞和嗜堿性細(xì)胞產(chǎn)生的[27]。IL-13受體是由IL-13RA1和IL-4R兩個(gè)亞基組成的I型細(xì)胞因子受體。IL-13的抗炎作用通過抑制IL-12的α和β鏈的轉(zhuǎn)錄而降低Th1細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。還可降低某些促炎細(xì)胞因子如THF-α、IL-1、IL-6和趨化因子如IL-8、巨噬細(xì)胞炎性蛋白(MIP)-1α和MIP-1β、單核細(xì)胞趨化蛋白-3(MCP-3)的產(chǎn)生[28]。它通過促進(jìn)單核細(xì)胞產(chǎn)生孤兒受體IL-1RII來中和IL-1活性。此外，它還下調(diào)fcγR1(Cd 64)的表達(dá)，進(jìn)而抑制抗體依賴的細(xì)胞細(xì)胞毒性。也有研究認(rèn)為，IL-13可能在RA患者尤其是在活動(dòng)期的患者中高表達(dá)抗炎及促炎因子，而促炎因子TNF-α、IL-2等又反過來刺激抑炎因子IL-13的表達(dá)，從而使IL-13通過介導(dǎo)負(fù)反饋機(jī)制來抑過量的促炎因子的產(chǎn)生[29]。

3 結(jié)語

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎背后的發(fā)病機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的過程，各種細(xì)胞因子不是獨(dú)立存在的，它們相互調(diào)節(jié)、相互影響，形成復(fù)雜的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)，迄今為止還不能完全被描述，認(rèn)為多種促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子與發(fā)病有關(guān)。雖然在了解促炎及抗炎細(xì)胞因子在RA發(fā)病機(jī)制中的作用方面已做了大量工作，但RA是具體由哪種機(jī)制介導(dǎo)的疾病仍不清楚。針對(duì)細(xì)胞因子研發(fā)的生物制對(duì)于傳統(tǒng)的治療方法來說被認(rèn)為是更直接、更明確、更有針對(duì)性的治療方法，而且已經(jīng)有相關(guān)的生物制劑應(yīng)用于的臨床。