T淋巴細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎中作用的研究進展

陳龑，薛艷，蔣鼎，沈雪，李名，趙福濤，曹月龍

(1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院骨傷研究所，上海 201203； 2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，上海 201999)

骨關(guān)節(jié)炎是最常見的關(guān)節(jié)疾病[1]，其病理特征包括軟骨退化、骨贅形成、軟骨下骨改變以及滑膜炎癥等[2-3]。20世紀(jì)中期以來，骨關(guān)節(jié)炎的患病率一直居高不下[4]，在世界范圍內(nèi)約10%的男性和18%的女性受累，而每年新增的骨關(guān)節(jié)炎患者也呈上升趨勢[5]。骨關(guān)節(jié)炎疾病負(fù)擔(dān)較重，若患者得不到有效的診治，則可能嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，甚至導(dǎo)致殘疾或需要進行關(guān)節(jié)置換[6]。傳統(tǒng)研究認(rèn)為，骨關(guān)節(jié)炎與個體和關(guān)節(jié)層面的因素有關(guān)，如性別、年齡、肥胖、遺傳、種族、民族以及關(guān)節(jié)損傷、關(guān)節(jié)錯位、關(guān)節(jié)負(fù)荷異常等[7]，但另有研究表明，骨關(guān)節(jié)炎不僅與以上因素相關(guān)，還與免疫因素相關(guān)[8]。目前已在骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)中發(fā)現(xiàn)了各種免疫應(yīng)答細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞等。T淋巴細(xì)胞在機體適應(yīng)性免疫環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用。在疾病微環(huán)境狀態(tài)改變下，被激活的T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生大量細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)，T淋巴細(xì)胞與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)[9-10]。因此，了解T淋巴細(xì)胞在疾病狀態(tài)下的激活機制和干預(yù)過程，有助于找到調(diào)控T淋巴細(xì)胞的作用靶點，從而達到控制疾病進展和治療的目的。現(xiàn)就T淋巴細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎中的作用予以綜述。

1 T淋巴細(xì)胞的作用機制

1.1T淋巴細(xì)胞與滑膜 在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病初期軟骨碎片落入關(guān)節(jié)中，免疫細(xì)胞被激活并募集到滑膜組織產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，如白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等，因此，骨關(guān)節(jié)炎患者的滑膜組織中存在炎癥因子浸潤，且滑膜炎的嚴(yán)重程度與骨關(guān)節(jié)炎癥狀及疾病進展密切相關(guān)[11]。早在20世紀(jì)80年代，Lindblad和Hedfors[12]就在骨關(guān)節(jié)炎患者的軟骨與滑膜交界附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)了T淋巴細(xì)胞灶，而表達激活抗原的T細(xì)胞亞群也在后續(xù)的研究中逐漸被發(fā)現(xiàn)[13-14]。Sakkas等[15]通過免疫組織化學(xué)分析以及聚合酶鏈反應(yīng)證實，65%的骨關(guān)節(jié)炎患者滑膜組織中有淋巴樣細(xì)胞聚集，滑膜組織中可見處于各分期的T淋巴細(xì)胞，早期活化的T淋巴細(xì)胞表達CD69，中間期活化的T淋巴細(xì)胞表達CD25和CD3，晚期活化的T淋巴細(xì)胞表達CD45RO和人類白細(xì)胞抗原Ⅱ類抗原。Hsieh等[16]通過CD8+T淋巴細(xì)胞基因敲除(CD8-/-)小鼠和前十字韌帶橫切術(shù)(anterior cruciate ligament transaction，ACLT)手術(shù)模型發(fā)現(xiàn)，與ACLT組小鼠相比，第90天CD8-/-/ACLT組小鼠滑膜組織增生、肥大以及肉芽組織的增殖病變均減輕。提示滑膜組織中的T淋巴細(xì)胞與骨關(guān)節(jié)炎進展具有相關(guān)性，但具體機制目前尚不明確。有研究顯示，T淋巴細(xì)胞的募集可能與酶促過程相關(guān)，學(xué)者利用酶聯(lián)免疫吸附法檢測培養(yǎng)T淋巴細(xì)胞缺失的滑膜細(xì)胞上清液發(fā)現(xiàn)，T淋巴細(xì)胞缺失導(dǎo)致基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-1、MMP-3和MMP-9水平均降低[17]。表明滑膜中激活的T淋巴細(xì)胞可誘導(dǎo)MMP釋放、加速軟骨破壞過程。

1.2T淋巴細(xì)胞與軟骨 關(guān)節(jié)軟骨主要由軟骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，軟骨基質(zhì)降解是骨關(guān)節(jié)炎疾病發(fā)展的重要標(biāo)志。軟骨基質(zhì)降解的主要過程由酶促過程介導(dǎo)，這一酶促過程由MMP和血小板反應(yīng)蛋白解整合素金屬肽酶驅(qū)動，MMP和血小板反應(yīng)蛋白解整合素金屬肽酶能降解軟骨的主要成分(如膠原蛋白和聚集蛋白聚糖)[18-19]。Nakamura等[20]通過研究共培養(yǎng)人骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞與自體T淋巴細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基內(nèi)MMP-1、MMP-3和MMP-13水平均升高。另有研究從骨關(guān)節(jié)炎患者外周血中分離出了耐受性樹突狀細(xì)胞，在脂多糖刺激下，耐受性樹突狀細(xì)胞可以誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞分化，且耐受性樹突狀細(xì)胞和分化的T淋巴細(xì)胞可以協(xié)同抑制軟骨細(xì)胞分泌MMP-1和MMP-13[21]。軟骨細(xì)胞表面具有抗原呈遞特性，可共享人類白細(xì)胞抗原、血管細(xì)胞黏附分子-1和細(xì)胞間黏附分子-1[22-23]，因此可以黏附于T淋巴細(xì)胞等其他細(xì)胞。由此推測，MMP的增加可能與軟骨細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞表面的CD和人類白細(xì)胞抗原分子介導(dǎo)的黏附反應(yīng)相關(guān)，但目前尚缺乏進一步的體內(nèi)試驗驗證這一觀點。Shen等[24]通過研究ACLT的骨關(guān)節(jié)炎模型，發(fā)現(xiàn)CD4+T細(xì)胞激活可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1γ和核因子κB的表達，這一結(jié)論在后續(xù)敲除CD4+T淋巴細(xì)胞的B6小鼠模型中也得到了證實。由此推測，CD4+T淋巴細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病早期被激活，并通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1γ表達使骨關(guān)節(jié)炎進一步發(fā)展。另外，T淋巴細(xì)胞還可通過金屬蛋白酶組織抑制劑-1的持續(xù)表達調(diào)節(jié)血管生成和軟骨破壞。如Hsieh等[16]通過研究敲除CD8+T淋巴細(xì)胞的骨關(guān)節(jié)炎小鼠模型發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，CD8-/-骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠軟骨變性程度發(fā)展緩慢；造模第90天時檢測發(fā)現(xiàn)，CD8-/-的骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠關(guān)節(jié)中血管內(nèi)皮生長因子、金屬蛋白酶組織抑制物-1和MMP-13水平均升高。由此可見，T淋巴細(xì)胞激活后與軟骨細(xì)胞發(fā)生黏附反應(yīng)，并誘導(dǎo)相關(guān)炎癥蛋白產(chǎn)生，導(dǎo)致軟骨基質(zhì)降解、破壞。

1.3T淋巴細(xì)胞與軟骨下骨 軟骨下骨由軟骨下骨板和軟骨下骨小梁組成。骨關(guān)節(jié)炎初期，應(yīng)力導(dǎo)致軟骨下骨小梁微骨折，這些微骨折啟動了骨重塑，即成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的動態(tài)平衡被打破，可進一步導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展。T淋巴細(xì)胞在軟骨下骨聚集，可能打亂骨重塑的動態(tài)偶聯(lián)平衡狀態(tài)。Shen等[24]研究表明，在ACLT的骨關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，造模1個月后即發(fā)現(xiàn)CD4+T淋巴細(xì)胞不僅滲入滑膜，還出現(xiàn)在軟骨下骨中。Chen等[25]通過檢測50例骨關(guān)節(jié)炎患者的軟骨下骨發(fā)現(xiàn)了肥大細(xì)胞和CD8+T淋巴細(xì)胞聚集。核因子κB受體活化因子配體(receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL)作為骨轉(zhuǎn)換和炎癥密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，可影響成骨細(xì)胞功能，而活化的T淋巴細(xì)胞可過表達RANKL，高水平的RANKL侵入軟骨下骨可直接影響骨吸收，導(dǎo)致軟骨下骨代謝障礙[26]。在機械負(fù)荷異常的情況下，軟骨下骨可能會發(fā)生骨髓水腫，而骨髓水腫是骨關(guān)節(jié)炎患者磁共振成像早期診斷特征，與骨關(guān)節(jié)炎患者疼痛的嚴(yán)重程度密切相關(guān)[27]。Zhu等[28]利用維生素D在骨關(guān)節(jié)炎中的效應(yīng)研究數(shù)據(jù)對192例骨關(guān)節(jié)炎患者的炎癥細(xì)胞因子進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IL-6、IL-17和IL-23等水平升高與患者骨髓水腫面積相關(guān)。Kuttapitiya等[29]利用微陣列分析對72例行關(guān)節(jié)置換的晚期骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)組織進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)炎患者骨髓病變區(qū)域細(xì)胞與健康人群組織轉(zhuǎn)錄組的表達存在差異，骨關(guān)節(jié)炎轉(zhuǎn)錄組多處于細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和T淋巴細(xì)胞活化過程?？梢姡琓淋巴細(xì)胞參與軟骨下骨病變過程，可能通過釋放相關(guān)炎癥因子以及核因子κB受體活化因子(receptor activator for nuclear factor-κB，RANK)/RANKL通路激活破骨細(xì)胞，影響軟骨下骨的骨吸收和骨代謝功能。

2 T淋巴細(xì)胞與骨關(guān)節(jié)炎

2.1輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th)1/Th2比例失衡 Th1/Th2細(xì)胞是一組互相作用的效應(yīng)性T細(xì)胞，其比例失衡是骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展的因素之一。Th1細(xì)胞主要產(chǎn)生TNF-β、γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)和IL-2等細(xì)胞因子，而Th2細(xì)胞主要產(chǎn)生IL-4，IL-4可抑制Th1細(xì)胞的功能[30]。Rosshirt等[31]分析55例終末期膝骨關(guān)節(jié)炎患者的滑膜、滑液和外周血樣品發(fā)現(xiàn)，與外周血相比，滑液中的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子(如IFN-γ、IL-2和IL-10)水平均顯著升高，但IL-4水平降低，大量T淋巴細(xì)胞被極化為CD3+、CD4+和CD8+T細(xì)胞亞群，其中Th1細(xì)胞增加最為顯著。Lùrati等[32]運用流式細(xì)胞術(shù)檢測注射透明質(zhì)酸患者外周血中Th1細(xì)胞水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活化的Th1細(xì)胞水平顯著高于健康對照者。可見，Th1細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎患者病灶中富集，且可能通過RANKL/RANK信號通路激活軟骨下骨破骨細(xì)胞而加速炎癥反應(yīng)。Monasterio等[33]研究證實，Th1/Th2細(xì)胞比例失衡后產(chǎn)生的系列細(xì)胞因子通過干擾RANKL/RANK信號通路，并誘導(dǎo)破骨細(xì)胞形成而加速炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎患者的病情進一步加重。Th1細(xì)胞分泌的IL-2和TNF-α對破骨細(xì)胞均有激活作用，其中TNF-α可延緩破骨細(xì)胞的存活，加重軟骨下骨骨質(zhì)破壞，骨質(zhì)發(fā)生重建，進而導(dǎo)致新的骨贅形成[34-35]。Castrogiovanni等[36]對ACLT模型大鼠進行體育鍛煉治療，通過檢測滑膜分析發(fā)現(xiàn)，與骨關(guān)節(jié)炎模型大鼠相比，ACLT模型大鼠的IL-4和IL-10水平均顯著升高，而TNF-α和MMP-13水平降低。He等[37]發(fā)現(xiàn)，IL-4基因敲除的小鼠MMP-13水平降低。以上研究表明，Th1/Th2細(xì)胞比例失衡可激活破骨細(xì)胞、加速炎癥反應(yīng)，并導(dǎo)致軟骨基質(zhì)降解，破壞軟骨細(xì)胞外穩(wěn)態(tài)。

2.2Th17/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg細(xì)胞)比例失衡 Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞是一對作用相反的T細(xì)胞亞群，Th17/Treg細(xì)胞比例失衡與骨關(guān)節(jié)炎的病情進展相關(guān)。Zhu等[38]收集了30例骨關(guān)節(jié)炎患者的外周血，運用流式細(xì)胞儀建立譜系亞群和單克隆抗體標(biāo)記，結(jié)果顯示，美國西部Ontario與McMaster大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)疼痛評分與CD3+CD4+CXCR5-PD-1+T細(xì)胞和Th17細(xì)胞均呈正相關(guān)。Poursamimi等[39]研究顯示，與安慰劑組(空白對照)相比，用藏紅花治療的骨關(guān)節(jié)炎患者外周血中Th17細(xì)胞的水平顯著降低，但Treg細(xì)胞水平則升高。Ponchel等[40]對114例骨關(guān)節(jié)炎患者與121例健康對照者的血液進行分析發(fā)現(xiàn)，調(diào)整患者年齡差異后，骨關(guān)節(jié)炎患者的Treg細(xì)胞水平較健康對照者顯著降低。而在骨關(guān)節(jié)炎患者的滑膜中同樣發(fā)現(xiàn)了CD+T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化的現(xiàn)象[41]。上述研究說明，骨關(guān)節(jié)炎患者體內(nèi)存在Th17/Treg細(xì)胞比例失衡，Th17細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎患者中聚集可能影響骨關(guān)節(jié)炎的進展。Th17細(xì)胞主要分泌IL-17，而IL-17是炎癥早期啟動因子之一，具有強大的促炎效應(yīng)。有研究通過檢測骨關(guān)節(jié)炎患者的滑膜組織發(fā)現(xiàn)IL-17信使RNA高表達，且與健康者相比，骨關(guān)節(jié)炎患者滑液中的IL-17水平高于檢測閾值[42]。在動物研究中，與骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠相比，IL-17基因缺乏的小鼠軟骨損傷程度更低[43]。IL-17的作用主要是促進軟骨降解和破壞，其通過誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞趨化因子釋放導(dǎo)致軟骨變形，而IL-17與TNF-α協(xié)同作用可促進軟骨破壞，進一步增加MMP釋放，促進軟骨基質(zhì)降解；IL-17還可通過核因子κB通路致使破骨細(xì)胞活化，導(dǎo)致骨形成與骨破壞失衡[44-45]。而Treg細(xì)胞則可抑制Th17細(xì)胞分化，調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞活化[46]；同時，Treg細(xì)胞還可分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β和IL-10細(xì)胞因子，抑制自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞的功能，發(fā)揮免疫抑制作用[47]。

2.3其他T細(xì)胞亞群與骨關(guān)節(jié)炎

2.3.1Th9細(xì)胞與骨關(guān)節(jié)炎 Th9細(xì)胞是近年發(fā)現(xiàn)的一種新型效應(yīng)CD+T淋巴細(xì)胞亞群，主要以分泌細(xì)胞因子IL-9為特征。Kundu-Raychaudhuri等[48]研究發(fā)現(xiàn)，在骨關(guān)節(jié)炎患者的外周血和滑液中檢測到高水平的IL-9，但其水平低于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者。另有研究發(fā)現(xiàn)，與健康人群相比，骨關(guān)節(jié)炎患者的Th9細(xì)胞數(shù)量與血清IL-9水平均顯著升高，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義[40]；IL-9水平和Th9細(xì)胞數(shù)量與西安大略麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分呈正相關(guān)[42]。以上研究提示，骨關(guān)節(jié)炎患者的病情程度、關(guān)節(jié)功能情況與IL-9水平相關(guān)。IL-9在維持和增加炎癥微環(huán)境中起作用，有吸引炎癥細(xì)胞遷移的功能；且IL-9還可誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞增殖[49]。但目前的研究尚局限于觀察水平，缺乏動物實驗的驗證，無法揭示Th9細(xì)胞與骨關(guān)節(jié)炎的直接關(guān)系，且Th9細(xì)胞與T細(xì)胞亞群的相互聯(lián)系和特定作用也尚不清楚，仍需進一步研究。

2.3.2濾泡輔助性T細(xì)胞(follicular helper T cell，Tfh細(xì)胞)與骨關(guān)節(jié)炎 Tfh細(xì)胞是一種獨立的CD4+T效應(yīng)細(xì)胞亞群，通過協(xié)助B淋巴細(xì)胞的分化在體液免疫應(yīng)答過程中起作用。Zhu等[38]的臨床研究證實，隨著骨關(guān)節(jié)炎病情的加重，西安大略麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分與Tfh細(xì)胞的表達呈正相關(guān)。Tfh細(xì)胞表面表達B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-6，B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-6可抑制軟骨細(xì)胞周期轉(zhuǎn)錄功能，進而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[50]。Tfh細(xì)胞分泌的IL-21可以與干細(xì)胞因子協(xié)同刺激人類自然殺傷細(xì)胞的成熟和活化，并誘導(dǎo)IFN-γ及Th1細(xì)胞相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子T-bet基因表達，激活記憶T細(xì)胞，增加IFN-γ的產(chǎn)生和細(xì)胞毒性，促進炎癥因子釋放，導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎加重或促進軟骨基質(zhì)降解、刺激軟骨細(xì)胞壞死凋亡和滑膜炎的產(chǎn)生[51-52]。Askari等[53]通過檢測骨關(guān)節(jié)炎患者的血清發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)炎患者血清中的IL-21、IL-17和IFN-γ水平均顯著高于健康對照者，間接說明了Tfh細(xì)胞與Th1細(xì)胞之間存在協(xié)同作用，但目前缺乏動物實驗探討Tfh細(xì)胞與Th1細(xì)胞相互作用的具體機制。

總之，T淋巴細(xì)胞在維持軟骨、滑膜和軟骨下骨組織穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用，并影響骨關(guān)節(jié)炎的進展，具體的作用靶點和通路見圖1[54]。

Th細(xì)胞：輔助性T細(xì)胞；Tfh細(xì)胞：濾泡輔助性T細(xì)胞；Treg細(xì)胞：調(diào)節(jié)性T細(xì)胞；IL：白細(xì)胞介素；TNF-β：腫瘤壞死因子-β；IFN-γ：γ干擾素；TGF-β：轉(zhuǎn)化生長因子-β；MMPs：基質(zhì)金屬蛋白酶；NF-κB：核因子κB；RANK-RANKL：核因子κB受體活化因子-核因子κB受體活化因子配體；Bcl-6：B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-6；OA：骨關(guān)節(jié)炎

3 小 結(jié)

骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展是一個復(fù)雜的病理過程，不僅是簡單的關(guān)節(jié)磨損，還是一種異質(zhì)性關(guān)節(jié)疾病。T淋巴細(xì)胞的活化與亞群失衡貫穿骨關(guān)節(jié)炎整個病理機制，可加快軟骨退化損傷，啟動軟骨下骨骨重塑、滑膜炎癥惡化以及骨贅形成。目前尚無抑制疾病進展的治療方法和策略，現(xiàn)有的治療手段僅限于治療疾病發(fā)作和控制進展期的癥狀。鑒于T淋巴細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生、發(fā)展中的重要作用，未來應(yīng)著重開展T淋巴細(xì)胞與骨關(guān)節(jié)炎方面的機制研究，以有助于進一步開發(fā)新型調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞免疫藥物，逆轉(zhuǎn)骨關(guān)節(jié)炎病程惡化。關(guān)于免疫相關(guān)性骨關(guān)節(jié)炎的研究將為骨關(guān)節(jié)炎的早期治療提供新思路，明確病變過程中的關(guān)鍵靶點和信號分子通路是未來研究的關(guān)鍵。