神經(jīng)生長(zhǎng)因子與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎免疫病理的研究進(jìn)展

楊春蕊 董化江 周新富

1天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院病理科300200；2天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院300072；3中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)后勤學(xué)院，天津300189；4澳大利亞南澳大學(xué)藥理學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)院，阿德萊德5000

0 引 言

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種慢性炎癥性自身免疫性疾病，其特征是進(jìn)行性、侵襲性關(guān)節(jié)破壞，可導(dǎo)致嚴(yán)重的功能惡化，且死亡率較高。RA 患者多表現(xiàn)為關(guān)節(jié)外癥狀，包括類風(fēng)濕結(jié)節(jié)，還有免疫系統(tǒng)功能紊亂，可并發(fā)心、肺、腎、神經(jīng)和血管等多個(gè)系統(tǒng)的疾病[1-2]。RA 基本病理改變?yōu)殛P(guān)節(jié)內(nèi)增生滑膜炎和關(guān)節(jié)外血管炎，血管翳形成促進(jìn)受累關(guān)節(jié)軟骨和骨質(zhì)破壞，最終誘發(fā)關(guān)節(jié)畸形和功能障礙。RA 還與心血管疾病、抑郁癥和社會(huì)心理壓力密切相關(guān)[3]。據(jù)研究顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家的RA 發(fā)病率約為0.5%～1%，任何年齡段均可患病，臨床上女性比男性患病率高，并且遺傳率約為60%[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，RA 的發(fā)生發(fā)展機(jī)理是諸多淋巴細(xì)胞異常作用的結(jié)果，其中RA 疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素是炎癥反應(yīng)與B 細(xì)胞、T 細(xì)胞亞群的失衡[5]。相關(guān)研究結(jié)果表明，RA 中活化的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)關(guān)節(jié)，并分泌多種炎癥細(xì)胞因子，包括腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白 介 素-6（interleukin-6，IL-6）和白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）[6-7]。神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve growth factors，NGF）屬于神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，NGF從巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中釋放出來，介導(dǎo)慢性疼痛癥狀，并在介導(dǎo)炎癥中起重要作用[8]。最近的研究結(jié)果表明，NGF 在組織疼痛、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、使周圍神經(jīng)敏感和人體免疫中同樣起重要作用，并逐漸被研究者所認(rèn)識(shí)。本文中，就NGF 的生物特性、生理作用、與RA 的相關(guān)性、免疫病理特點(diǎn)及相關(guān)最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NGF 概述

1.1 NGF 生物學(xué)特性

NGF 屬于神經(jīng)生長(zhǎng)因子家族中最主要的一類，對(duì)神經(jīng)具有營(yíng)養(yǎng)作用，是對(duì)神經(jīng)元軸突和突觸生長(zhǎng)、存活至關(guān)重要的蛋白之一。NGF 于1952年由意大利神經(jīng)生物科學(xué)家Rita Levi-Montalcini 在研究雞胚背根節(jié)的神經(jīng)生長(zhǎng)和發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)[9]。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族包括NGF、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-4、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-4/5 等[10]。NGF是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族中最早被發(fā)現(xiàn)，也是目前研究最深入的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，其對(duì)神經(jīng)元的生長(zhǎng)發(fā)育及加速神經(jīng)系統(tǒng)損傷的修復(fù)具有至關(guān)重要的作用和臨床意義[11]。NGF 的相對(duì)分子質(zhì)量為14000，是1 號(hào)染色體上的一個(gè)基因編碼產(chǎn)生的一種具有高度同源性的保守蛋白分子。其由2 個(gè)α 亞基、1 個(gè)β 亞基、2 個(gè)γ 亞基以非共價(jià)健結(jié)合構(gòu)成，其中α 亞基不具有活性，β 亞基具有生物活性的功能，γ 亞基具有獨(dú)特的蛋白酶活性，可能與神經(jīng)生長(zhǎng)因子前體（包括proNGF 和proBDNF 等）向成熟神經(jīng)生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)化有關(guān)[12]。NGF 來源十分廣泛，可以由不同來源的細(xì)胞合成分泌，大部分來源為由神經(jīng)元、神經(jīng)所支配的效應(yīng)器細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞。NGF 主要分布于腦、神經(jīng)節(jié)、心臟、脾臟、平滑肌和胎盤等組織，以及一些腺體（如唾液腺、前列腺等）[13]。近年來研究者發(fā)現(xiàn)，NGF 還能夠從肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和角化細(xì)胞中釋放[8]。所以，NGF 作用的主要靶標(biāo)不僅包括中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元，還包括不同器官、免疫細(xì)胞和組織細(xì)胞。

1.2 NGF 的受體及生理作用

NGF 通過與酪氨酸激酶（tyrosinekinase，TrkA）或神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體p75 （p75 neurotrophin receptor，p75NTR）相結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)功能。TrkA 是高親和力受體，是公認(rèn)的NGF 的功能性受體，與NGF 結(jié)合后形成復(fù)合體并內(nèi)化進(jìn)入胞內(nèi)，誘導(dǎo)TrkA發(fā)生自身磷酸化，使胞內(nèi)區(qū)的TrkA 活性增高，通過激活胞內(nèi)一系列的信號(hào)通路包括PLC/PKC、MAPK、ERK、PI3K/Akt 和PLC-γ 等，從而可以通過促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄或者離子通道蛋白表達(dá)來誘導(dǎo)細(xì)胞存活，抑制細(xì)胞凋亡、增殖和分化等后續(xù)效應(yīng)，以及參與疼痛的產(chǎn)生及維持[14]。而p75 是低親和力受體，是一種跨膜蛋白，通過提高TrkA 的磷酸化作用調(diào)節(jié)信號(hào)通路。研究者發(fā)現(xiàn)在p75 存在情況下，能夠增強(qiáng)TrkA 磷酸化程度達(dá)8 倍[15]。也有研究者發(fā)現(xiàn)，NGF與p75NTR 結(jié)合可以激活轉(zhuǎn)錄因子κB（NK-κB）通路和c-Jun 氨基末端激酶（JNK）/抑癌基因p53 通路，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮生物學(xué)作用（如產(chǎn)生疼痛和痛覺敏感），并引起神經(jīng)元的萌芽和生長(zhǎng)分化[15-16]。

NGF 的生理作用包括以下幾方面。第一，神經(jīng)再生作用，NGF 具有神經(jīng)元營(yíng)養(yǎng)和促突起生長(zhǎng)雙重作用[17]。第二，保護(hù)受損神經(jīng)元；NGF 可減少受損神經(jīng)纖維的死亡和調(diào)控受損神經(jīng)元的基因表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)纖維生長(zhǎng)、分化和創(chuàng)傷損傷修復(fù)，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)[18]。第三，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用；NGF 對(duì)炎癥反應(yīng)具有雙向調(diào)節(jié)作用，在退行性疾病中抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，維持大腦功能，而且在炎癥性疼痛中促進(jìn)炎癥反應(yīng)趨化作用和刺激再生神經(jīng)的血管生成[19]。第四，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能；NGF 對(duì)存在的固有免疫發(fā)揮作用, 其通過促進(jìn)髓樣前體細(xì)胞生長(zhǎng)和成熟來調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞以及作為神經(jīng)免疫信號(hào)在脾臟和胸腺中發(fā)揮作用[20]。第五，介導(dǎo)慢性疼痛的疼痛癥狀；在損傷、炎癥或關(guān)節(jié)持續(xù)的炎性疼痛過程中，機(jī)體NGF 水平升高，疼痛感受器變得敏感，通過選擇性阻斷NGF 受體TrkA 可起到緩解與治療疼痛的作用[21]。因此，NGF 的生理學(xué)作用中的促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)、炎癥、血管生成、免疫反應(yīng)和疼痛都是相互關(guān)聯(lián)的過程。

1.3 NGF 前體蛋白

神經(jīng)生長(zhǎng)因子前體蛋白（proNGF）是NGF 的前體形式，是一種重要的凋亡因子，其廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)以及周圍非神經(jīng)系統(tǒng)的組織及細(xì)胞中。proNGF 不僅作為NGF 的前體形式存在，并由基質(zhì)金屬蛋白酶裂解為成熟NGF。越來越多的研究結(jié)果表明，proNGF 具有獨(dú)立于NGF 以外的生物學(xué)作用，其可與p75NTR 高親和力結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其能力明顯強(qiáng)于NGF[22]。proNGF 與p75NTR 的結(jié)合能力明顯高于proNGF 與TrkA 的結(jié)合力，它能和p75NTR 及跨膜蛋白sortilin 結(jié)合形成proNGF-p75NTR-sortilin復(fù)合體，通過JNK 信號(hào)傳導(dǎo)通路激活之后發(fā)揮促凋亡作用及炎癥反應(yīng)。其中，sortilin 在proNGF 發(fā)揮促細(xì)胞凋亡過程必不可少，sortilin 在控制細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮了“分子開關(guān)作用”，誘導(dǎo)p75NTR 發(fā)揮關(guān)鍵作用[23]。研究者發(fā)現(xiàn)proNGF 和proBDNF 等可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)，對(duì)自身免疫病有調(diào)節(jié)作用[24]。此外，proNGF 在體內(nèi)除用于產(chǎn)生成熟NGF外，其本身具有獨(dú)特生物活性的獨(dú)立蛋白分子，也在神經(jīng)和非神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要的生理功能[25]。

2 RA 免疫病理機(jī)制、RA 免疫治療與NGF 相關(guān)性

RA 是一種以慢性炎癥、系統(tǒng)性、進(jìn)行性骨損傷為特征的自身免疫性疾病，病理特征以T 淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)引起的滑膜炎癥及單核細(xì)胞介導(dǎo)的骨質(zhì)破壞為主。目前，越來越多的研究者關(guān)注免疫炎癥介導(dǎo)的疼痛行為，許多證據(jù)表明NGF 參與慢性關(guān)節(jié)炎疼痛的過程，并且NGF 的表達(dá)與RA 激活的炎癥相關(guān)。NGF/TrkA 信號(hào)通路通過增加神經(jīng)元釋放P 物質(zhì)和降血鈣素基因相關(guān)肽，參與RA 的神經(jīng)源性炎癥的病理生理過程[26-27]。目前，盡管RA 自身免疫損傷的病理機(jī)理尚未闡明，但眾多證據(jù)表明NGF 及其傳導(dǎo)通路在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)與疼痛行為中發(fā)揮重要功能，與RA 可能密切相關(guān)。

2.1 NGF 水平與RA 免疫病理相關(guān)性

盡管NGF 在RA 中的相關(guān)免疫病理機(jī)制不十分明確，但可以肯定的是阻斷NGF 對(duì)關(guān)節(jié)炎疼痛有效[9]。Minnone 等[26]通過RT-PCR 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)NGF mRNA在RA 患者滑膜液和滑膜組織中的表達(dá)比在骨性關(guān)節(jié)炎患者中顯著升高，其表達(dá)升高可能是關(guān)節(jié)疼痛與功能障礙的原因；流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果表明，NGF蛋白在RA 患者滑膜液中CD3+T 細(xì)胞和CD14+細(xì)胞（即單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞）均有表達(dá)。此外，滑膜組織來源的成纖維樣滑膜細(xì)胞在體外不能產(chǎn)生NGF[27]。Raychaudhuri 等[28-29]通過酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法發(fā)現(xiàn)RA患者滑膜液中NGF 水平比骨性關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis,OA）患者的骨膜液中的水平高，NGF 通過TrkA 誘導(dǎo)的成纖維滑膜細(xì)胞增殖明顯，還發(fā)現(xiàn)RA 患者關(guān)節(jié)的成纖維滑膜細(xì)胞自發(fā)產(chǎn)生更高水平的NGF；其結(jié)果表明NGF 的生產(chǎn)失調(diào)可能會(huì)影響RA 的炎癥和增殖級(jí)聯(lián)反應(yīng)。NGF 可能直接作用于免疫細(xì)胞，并且是B 細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和滑膜成纖維細(xì)胞的一種活化/激活因子[30]。NGF 已被確認(rèn)為是促血管生成因子，影響血管生成和細(xì)胞運(yùn)輸，可能是慢性炎癥性關(guān)節(jié)炎（如脊柱關(guān)節(jié)炎和RA）的另一重要致病途徑[31-32]。RA 患者關(guān)節(jié)血管翳組織黏附在關(guān)節(jié)軟骨上，這表明增殖的成纖維滑膜細(xì)胞產(chǎn)生蛋白酶會(huì)降解軟骨和下層皮質(zhì)骨[33]。Ashraf 等[8]的基礎(chǔ)研究結(jié)果表明，通過膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型SD 大鼠出現(xiàn)疼痛行為與滑膜炎癥改變，采用TrkA 阻斷劑AR786 全身給藥治療后疼痛行為減少，并抑制了關(guān)節(jié)腫脹、滑膜炎癥和關(guān)節(jié)損傷的組織學(xué)改變。

綜上，NGF 發(fā)揮對(duì)免疫細(xì)胞激活和促血管生成作用，該結(jié)論為關(guān)節(jié)炎的神經(jīng)生長(zhǎng)因子假說和潛在治療RA 的生物制劑靶點(diǎn)提供了研究基礎(chǔ)。

2.2 NGF 受體TrkA 在RA 免疫病理及其治療中的變化

TrkA 是公認(rèn)的NGF 高親和力受體，NGF 與靶標(biāo)組織受體結(jié)合后，誘導(dǎo)TrkA 自身磷酸化，NGF 與TrkA 受體結(jié)合促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄來誘導(dǎo)細(xì)胞存活，抑制細(xì)胞凋亡、增殖和分化等后續(xù)效應(yīng)。Raychaudhuri等[34]發(fā)現(xiàn)從半月板損傷患者（無其他關(guān)節(jié)疾病）穿刺取得的成纖維樣滑膜細(xì)胞低水平表達(dá)NGF/TrkA，然而在TNF-α 和IL-1 刺激后，成纖維樣滑膜細(xì)胞中NGF和TrkA 表達(dá)明顯上調(diào)；此外，還發(fā)現(xiàn)與OA 患者相比，來自RA 患者的成纖維樣滑膜細(xì)胞自發(fā)產(chǎn)生高水平的NGF，并增加TrkA 的表達(dá)。在該研究中，通過四唑鹽比色法，發(fā)現(xiàn)NGF 對(duì)成纖維樣滑膜細(xì)胞具有明顯的促有絲分裂作用，NGF 的中和抗體能夠阻斷它的作用，進(jìn)一步證實(shí)NGF 具有誘導(dǎo)成纖維樣滑膜細(xì)胞增殖的作用[34]。TNF-α 是RA 病理生理過程中重要的致炎因子，介導(dǎo)滑膜炎和骨軟骨交界破壞，并且發(fā)現(xiàn)促炎細(xì)胞因子在成纖維樣滑膜細(xì)胞中上調(diào)NGF/TrkA[35]。目前，治療RA 的生物制劑中，已上市的TNF-α 拮抗劑有4 種。因此，RA 治療影響NGF水平的可能機(jī)制包括：通過特異性的與TNF-α 結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性阻斷TNF-α 與細(xì)胞表面的受體相結(jié)合，抑制由TNF-α 受體介導(dǎo)的異常免疫反應(yīng)及炎癥過程，降低NGF 的表達(dá)；可通過下調(diào)TrkA，在動(dòng)物模型中選擇性阻斷TrkA，干擾NGF/TrkA 途徑，降低NGF 的表達(dá)，抑制NGF 活性，緩解疼痛，減少骨關(guān)節(jié)炎的結(jié)構(gòu)性損傷。

2.3 proNGF 受體p75NTR 在RA 免疫病理及其治療中的變化

proNGF 作為NGF 的非活性前體，其生理作用不同于或甚至與NGF 相反。值得注意的是，體內(nèi)研究結(jié)果表明proNGF 在腦組織和外周組織中的分布比NGF 更加豐富[36-37]。p75NTR 是proNGF 的高親和力受體，但鮮有關(guān)于proNGF 與p75NTR 的結(jié)合在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中作用的研究。研究結(jié)果證實(shí)了proNGF-p75NTR 軸在慢性關(guān)節(jié)炎中的潛在作用，以及proNGF 通過p75NTR 受體對(duì)RA 炎癥關(guān)節(jié)內(nèi)單核細(xì)胞的作用[26]。研究結(jié)果表明，RA 患者滑膜成纖維細(xì)胞內(nèi)proNGF 水平升高，而且proNGF/NGF 比率在RA 患者滑膜液中顯著增加，與NGF 相反，proNGF給藥增加了炎性細(xì)胞因子，從而誘導(dǎo)了p38 和JNK 通路的更強(qiáng)活化，可能通過中和抗體或抑制p75NTR 的作用對(duì)RA 治療具有一定潛在作用。因此，使用p75NTR 抑制劑激活proNGF-p75NTR 軸促進(jìn)促炎機(jī)制，調(diào)節(jié)炎癥組織炎癥反應(yīng)，可能代表了治療慢性關(guān)節(jié)炎的一種新的方法。

2.4 NGF、anti-NGF 抗體（Tanezumab）與疼痛在RA中研究

NGF 是人體在出現(xiàn)受傷或炎癥反應(yīng)后，產(chǎn)生的一種重要的致痛物質(zhì)，在持續(xù)的炎癥性疼痛中起關(guān)鍵作用，其通過與TrkA 和p75 結(jié)合可誘導(dǎo)疼痛信號(hào)分子的產(chǎn)生，如SubP、CGRP、BDNF 等[38]。動(dòng)物研究結(jié)果表明，向大鼠膝關(guān)節(jié)注射NGF 會(huì)引起疼痛行為和滑膜炎癥，通過靜脈注射抗NGF 抗體或TrkA 抗體來抑制NGF 的活性可減少慢性疼痛行為[39]。NGF抗體的研發(fā)之路頗為曲折，輝瑞和禮來公司合作開發(fā)的中和人源化NGF 單克隆抗體（Tanezumab），是首款通過美國(guó)食品和藥品監(jiān)督管理局快速通道獲得上市資格的NGF 抑制劑。Tanezumab 可以選擇性拮抗NGF 和TrkA 的結(jié)合，能夠阻斷關(guān)節(jié)、肌肉、皮膚或器官產(chǎn)生的疼痛信號(hào)傳導(dǎo)到脊髓和大腦，即降低疼痛感覺信號(hào)向中樞的傳導(dǎo)，從而達(dá)到止痛的效果[40]。Tanezumab 與阿片類止痛藥的作用機(jī)制不同，尚未顯示濫用、成癮性和依賴性的風(fēng)險(xiǎn)[41]。Tanezumab的安全性和有效性在后期大量的臨床研究中得到進(jìn)一步驗(yàn)證[42-43]，其中Ⅲ期臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與安慰劑和非甾體抗炎類藥物相比，Tanezumab 可顯著緩解骨性關(guān)節(jié)痛、神經(jīng)病理性疼痛等慢性疼痛，且無非甾體抗炎類藥物的不良反應(yīng)[44]。在癌性骨痛領(lǐng)域的研究結(jié)果表明，Tanezumab 聯(lián)合嗎啡使用時(shí)，未發(fā)現(xiàn)對(duì)認(rèn)知功能等神經(jīng)系統(tǒng)功能的影響，可在發(fā)揮嗎啡鎮(zhèn)痛作用之外產(chǎn)生持續(xù)的鎮(zhèn)痛作用，同時(shí)不增加嗎啡的副作用[41]。目前，Tanezumab 在RA 進(jìn)行性炎癥性疼痛治療中應(yīng)用的報(bào)道較少，尚需要更多基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)一步觀察研究及評(píng)價(jià)。

綜上，抑制NGF 信號(hào)傳導(dǎo)可能對(duì)患有炎性關(guān)節(jié)炎疼痛的患者有益。

3 結(jié) 語(yǔ)

Nwosu 等[39]在兩種不同的膝關(guān)節(jié)疼痛、免疫病理和炎癥模型中證明，采用NGF 受體TrkA 阻斷劑能夠緩解疼痛，控制炎癥，恢復(fù)功能等。Luo 等[45]發(fā)現(xiàn)proBDNF 在介導(dǎo)炎癥與疼痛中也發(fā)揮重要作用。這些都是近年來研究RA 的最新研究進(jìn)展，為進(jìn)一步了解RA 提供了新的證據(jù)。但迄今為止，對(duì)于NGF在RA 中的相關(guān)研究仍處于機(jī)理研究階段，很多機(jī)制還未完全明確。由于靶向NGF/TrkA 信號(hào)通路在誘導(dǎo)細(xì)胞增殖、緩解疼痛和促進(jìn)功能恢復(fù)等多方面有著重要作用，故對(duì)NGF/TrkA 進(jìn)行研究具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突