巨噬細(xì)胞在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的作用

何泓樸 許冠華 林 進(jìn) 陳偉錢

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis, RA)是一種慢性自身免疫性疾病，可引起關(guān)節(jié)炎癥和殘疾。RA發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，至今仍未被完全闡明。巨噬細(xì)胞是一種固有免疫細(xì)胞，主要分為M1和M2型，M1型巨噬細(xì)胞具有促炎作用，而M2型巨噬細(xì)胞抑制炎性反應(yīng)，參與血管生成、組織重建和修復(fù)。疾病RA早期階段，即可發(fā)現(xiàn)滑膜襯里層巨噬細(xì)胞數(shù)量增加，滑膜巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)程度與關(guān)節(jié)破壞程度相關(guān)[1]。M1型巨噬細(xì)胞通過抗原遞呈激活T細(xì)胞，同時(shí)還分泌多種炎性細(xì)胞因子，例如白細(xì)胞介素(interleukin, IL)-1β、IL-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)，募集更多免疫細(xì)胞，激活成纖維樣滑膜細(xì)胞，促進(jìn)炎性反應(yīng)。RA炎癥消退階段，M2型巨噬細(xì)胞發(fā)揮抑制炎性作用[2]。本文重點(diǎn)關(guān)注巨噬細(xì)胞的起源、極化以及在RA發(fā)病中的作用，探索新的致病機(jī)制以及可能的靶向藥物。

一、巨噬細(xì)胞的起源

根據(jù)巨噬細(xì)胞的來源，可分為組織駐留巨噬細(xì)胞(tissue-resident macrophages，TRMs)和由造血干細(xì)胞分化而來的巨噬細(xì)胞，即骨髓來源的巨噬細(xì)胞(bone marrow-derived macrophages，BMMs)[3]。在正常生理?xiàng)l件下，TRMs保持較低程度的分化增殖狀態(tài)，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。當(dāng)TRMs耗盡，在炎癥或生理應(yīng)激的條件下，大量外周血單核細(xì)胞通過血液進(jìn)入組織，以TNF-α和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，INOS)為代表的相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，分化為促炎性巨噬細(xì)胞[4]。

二、巨噬細(xì)胞的極化

巨噬細(xì)胞極化方向主要有M1型和M2型兩種。M1型巨噬細(xì)胞具有促炎作用，可被微生物產(chǎn)物如LPS或細(xì)胞因子如干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)和TNF-α激活，共刺激分子MHC-Ⅱ、CD80和CD86表達(dá)升高，抗原遞呈能力增強(qiáng)，促進(jìn)T細(xì)胞激活；而M2型巨噬細(xì)胞抑制炎性反應(yīng)，參與血管生成、組織重建和修復(fù)，在IL-4、IL- 13、IL-10等細(xì)胞因子的刺激條件下，自身產(chǎn)生IL-10和精氨酸酶1(arginase1，ARG1)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)[5]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，骨髓單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化依賴粒細(xì)胞-吞噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)。

1.M1型極化的信號(hào)通路：M1型巨噬細(xì)胞的極化涉及眾多轉(zhuǎn)錄因子，其中NF-κB起關(guān)鍵作用，NF-κB調(diào)控包括IL-1、TNF-α、IL-6等多種促炎性細(xì)胞因子表達(dá)，是M1型極化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[5]。IFN-γ可激活Janus激酶(janus kinase, JAK)-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducers and activators of transcription，STAT)1信號(hào)通路，促進(jìn)M1型極化[6]。Notch信號(hào)通路也參與巨噬細(xì)胞向M1型極化，研究發(fā)現(xiàn)，小鼠骨髓來源的M1型巨噬細(xì)胞Notch信號(hào)通路被激活，使用Notch抑制劑可減少TNF-α誘導(dǎo)的M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量，并提高M(jìn)2型巨噬細(xì)胞的數(shù)量，進(jìn)而改善小鼠關(guān)節(jié)損傷[7]。

2.M2型極化的信號(hào)通路：M2型極化涉及多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物2和STAT6通路共同誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子IRF-4，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化[8]。IL-4和IL-13可激活STAT6，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化，STAT6乙酰化可抑制M2型極化[9]。去乙?；?(sirtuin 1，SIRT1)激活促進(jìn)IL-10等M2型相關(guān)基因高表達(dá)，還可通過下調(diào)CCL2、INOS等M1型相關(guān)基因的表達(dá)和NF-κB的活性，提示SIRT1促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化，發(fā)揮抗炎作用[10]。此外，研究表明過氧化物酶體增殖體激活受體γ(peroxisome-proliferator activated receptor γ，PPARγ)參與M2型極化。

除了經(jīng)典M1型和M2型分法，還可根據(jù)其細(xì)胞表面標(biāo)志物和功能差異進(jìn)一步細(xì)分[2, 11]。M2型可進(jìn)一步分為M2a、2b、2c、2d，具體表型如表1所示。M2a型具有抑制炎癥和促進(jìn)傷口愈合的作用，M2b型具有免疫調(diào)節(jié)作用，M2c型具有抑制炎癥、吞噬作用和組織重塑作用，M2d型具有促進(jìn)傷口愈合和血管生成作用。

表1 巨噬細(xì)胞分型、標(biāo)志物和功能

三、巨噬細(xì)胞在RA中的作用

RA關(guān)節(jié)襯里層中可見成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes, FLS)和巨噬細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞(macrophage-like synoviocytes，MLS)，其中MLS可能來源于骨髓。襯里下層由滑膜巨噬細(xì)胞(synovial macrophages，SMs)、血管和其他細(xì)胞組成。巨噬細(xì)胞具有吞噬作用參與穩(wěn)態(tài)的維持和組織修復(fù)；M1型巨噬細(xì)胞通過抗原遞呈促進(jìn)T細(xì)胞活化，分泌細(xì)胞因子促進(jìn)炎性反應(yīng)，參與RA發(fā)病過程；而M2型巨噬細(xì)胞和TRMs具有抑炎作用。

1.巨噬細(xì)胞的促炎作用：促炎巨噬細(xì)胞表達(dá)MHC-Ⅱ、TLR、Fcγ受體(Fc gamma receptors，F(xiàn)cγR)，通過抗原遞呈作用促進(jìn)T細(xì)胞活化并激活B細(xì)胞產(chǎn)生抗體。M1型巨噬細(xì)胞還分泌細(xì)胞因子IL-1、TNF-α等，招募炎性細(xì)胞，刺激FLS和誘導(dǎo)破骨細(xì)胞活化，促進(jìn)炎性反應(yīng)和骨破壞，導(dǎo)致RA關(guān)節(jié)滑膜炎癥和骨侵蝕?；1型巨噬細(xì)胞分泌趨化因子 CXCL4、CXCL7，招募單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，還分泌大量基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)，促進(jìn)滑膜炎癥和關(guān)節(jié)軟骨組織破壞[12]。有研究發(fā)現(xiàn)肝素結(jié)合性表皮生長(zhǎng)因子樣生長(zhǎng)因子(heparin binding EGF-like growth factor，HBEGF)陽性的炎性巨噬細(xì)胞亞群在RA組織中富集，可上調(diào)FLS細(xì)胞的表皮生長(zhǎng)因子受體，進(jìn)而增強(qiáng)其侵襲力，促進(jìn)組織破壞[13]。

2.巨噬細(xì)胞的保護(hù)作用：M2型巨噬細(xì)胞和TRMs在RA中起保護(hù)作用?；ひr里層存在一種趨化因子受體CX3CR1陽性TRMs，形成免疫屏障，具有抗炎作用，并通過CX3CR1-單核細(xì)胞局部增殖維持其數(shù)量[14]。TRMs抑制IL-1介導(dǎo)的炎性反應(yīng)，并分泌骨保護(hù)素(osteoprotegerin, OPG)減輕關(guān)節(jié)破壞[15]。TRMs還可誘導(dǎo)FLS的修復(fù)表型，并限制免疫細(xì)胞的招募和激活[16]。研究表明，TRMs具有krupppel-樣因子2/4驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)錄組程序，促進(jìn)凋亡細(xì)胞攝取，并防止細(xì)胞凋亡產(chǎn)生的核酸引起 TLR激活，在組織修復(fù)和穩(wěn)態(tài)維持中發(fā)揮重要作用[17]。有研究發(fā)現(xiàn)，并非所有TRMs都發(fā)揮抗炎作用，根據(jù)Mer酪氨酸激酶(mer tyrosine kinase，MerTK)和CD206的表達(dá)分為促炎MerTK-CD206-型和抗炎MerTK+CD206+型[16]。采用K/BxN血清誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎模型，發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典Ly6C-單核細(xì)胞分化為M1型巨噬細(xì)胞，隨著關(guān)節(jié)炎癥進(jìn)展，這群細(xì)胞還會(huì)向M2型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化，而滑膜組織內(nèi)TRMs在整個(gè)炎癥過程都表達(dá)M2型標(biāo)志[18]。

有研究表明，M2型巨噬細(xì)胞的抗炎活性在大量TLR2配體存在時(shí)有所下降，但細(xì)胞表面標(biāo)志物沒有明顯變化，這提示經(jīng)典M1/M2模式不能完全代表炎癥條件下巨噬細(xì)胞的功能[19]。近年來研究顯示，RA患者存在脂肪組織巨噬細(xì)胞(adipose tissue macrophages， ATMs)，分泌TNF-α、IL-1、IL-6等炎性細(xì)胞因子，參與炎性反應(yīng)，且隨著疾病好轉(zhuǎn)ATMs也相應(yīng)減少，提示ATMs可能參與RA發(fā)病過程[20]。

總之，巨噬細(xì)胞的促炎作用與其抗原遞呈和分泌促炎介質(zhì)相關(guān)，而其抗炎作用包括屏障作用、吞噬凋亡細(xì)胞和分泌抗炎介質(zhì)(圖1)。

圖1 巨噬細(xì)胞在RA中的作用

四、巨噬細(xì)胞相關(guān)治療靶點(diǎn)

目前臨床已使用的多種RA治療藥物對(duì)巨噬細(xì)胞有抑制作用，可有效改善病情。然而，仍然存在難治性RA患者對(duì)這些藥物療效不佳，且有多種不良反應(yīng)，并不能完全滿足臨床實(shí)際應(yīng)用的需求。因此，針對(duì)新的治療靶點(diǎn)的研發(fā)顯得尤為迫切。鑒于巨噬細(xì)胞在RA發(fā)病機(jī)制中的重要作用，針對(duì)巨噬細(xì)胞相關(guān)靶點(diǎn)的研究將給我們帶來更多希望。

1.現(xiàn)有藥物：甲氨蝶呤是RA經(jīng)典治療藥物，既往認(rèn)為甲氨蝶呤通過腺苷累積，抑制炎性反應(yīng)。近年來研究發(fā)現(xiàn)，甲氨蝶呤可通過增加NF-κB抑制因子A20的表達(dá)下調(diào)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)[21]。依那西普、阿達(dá)木單抗等抗TNF-α藥物是治療RA的生物制劑，它們通過IL-10/STAT3軸抑制M1型巨噬細(xì)胞炎性反應(yīng)，上調(diào)CD163、MerTK調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞向M2型方向極化[22]。JAK酶抑制劑如托法替布、巴瑞替尼等，是已經(jīng)被批準(zhǔn)用于治療RA的小分子類生物制劑。托法替布主要是JAK1、3通路抑制劑，下調(diào)巨噬細(xì)胞IL-6和TNF-α表達(dá)，抑制STAT1和STAT3磷酸化，降低RA滑膜MMPs和IFN調(diào)控基因的表達(dá)，有效改善病情[23]。烏帕替尼是JAK1高選擇性的抑制劑，臨床Ⅲ期試驗(yàn)結(jié)果顯示其療效優(yōu)于阿達(dá)木單抗，其作用可能與抑制巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥相關(guān)。

2.研發(fā)中的藥物：GM-CSF參與調(diào)控巨噬細(xì)胞的極化。MOR103是人GM-CSF單克隆抗體，在臨床Ⅱ期試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好耐受性和療效。GM-CSF單克隆抗體TJ003234的臨床Ⅰ期試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)處于招募階段。白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶4(interleukin-1 receptor-associated kinase 4，IRAK4)是IL-1家族受體和TLRs必需的下游信號(hào)分子，阻斷該信號(hào)可抑制TLR介導(dǎo)的炎癥，抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子。PF-06650833是一種選擇性IRAK4抑制劑，臨床Ⅰ期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該抑制劑在健康志愿者具有良好的耐受性和安全性；Ⅱ期試驗(yàn)正處于招募階段[24]。ABX464，一種小分子喹啉，可上調(diào)促炎巨噬細(xì)胞miR-124表達(dá)，抑制炎性反應(yīng)；ABX464靶向作用于STAT3，抑制IL-6和TNF-α轉(zhuǎn)化酶的表達(dá)，并參與維持M2型巨噬細(xì)胞表型，其在潰瘍性結(jié)腸炎中已取得一定療效，目前處于RA臨床Ⅱ期試驗(yàn)階段[25]。

有研究者將巨噬細(xì)胞來源的微囊包被納米顆粒用于靶向治療，微囊表面表達(dá)介導(dǎo)巨噬細(xì)胞黏附作用的關(guān)鍵分子Mac-1和CD44，促進(jìn)納米顆粒聚集到關(guān)節(jié)炎癥位置，同時(shí)將免疫抑制劑他克莫司包裹于該納米顆粒，他克莫司可通過Mac-1和CD44精準(zhǔn)作用于RA關(guān)節(jié)部位，顯著改善小鼠CIA模型的關(guān)節(jié)炎癥[26]。

表2 與巨噬細(xì)胞相關(guān)的新型生物制劑

五、總結(jié)與展望

綜上所述，巨噬細(xì)胞在RA發(fā)病中發(fā)揮重要作用，以促炎巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)；而M2型巨噬細(xì)胞和TRMs在RA中發(fā)揮保護(hù)作用。外周單核細(xì)胞在刺激下可遷入RA滑膜，向M1型極化，發(fā)揮促炎作用；外周單核細(xì)胞也向M2型極化，可能和炎癥消退相關(guān)。巨噬細(xì)胞通過抗原遞呈，釋放促炎性細(xì)胞因子，激活FLS和招募炎性細(xì)胞，還可分泌MMPs和轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞參與軟骨和骨的破壞。巨噬細(xì)胞對(duì)關(guān)節(jié)保護(hù)和炎癥消退也有重要意義，其作用包括構(gòu)成免疫屏障、分泌抗炎性細(xì)胞因子和OPG以及誘導(dǎo)FLS修復(fù)表型并限制招募和激活炎性細(xì)胞(圖1)。

TNF-α抑制劑和JAK抑制劑可阻斷巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)。這些藥物雖已取得良好療效，仍存在難治性患者對(duì)這些藥物療效不佳。因此，仍需要特異性更強(qiáng)、安全性更好和靶向更為精準(zhǔn)的藥物。通過阻斷GM-CSF，抑制促炎巨噬細(xì)胞極化的臨床試驗(yàn)取得理想效果，但MOR103自完成Ⅱ期試驗(yàn)后發(fā)展陷入停滯，仍需進(jìn)一步研究。隨著巨噬細(xì)胞的作用機(jī)制被進(jìn)一步闡明，開發(fā)新的藥物成為可能，部分相關(guān)研究已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。最新研究采用納米顆粒包裹藥物，使得精準(zhǔn)靶向治療有了更廣闊的應(yīng)用前景。

綜上所述，RA病理生理過程非常復(fù)雜，為這一領(lǐng)域提出諸多挑戰(zhàn)。巨噬細(xì)胞在RA發(fā)病中起至關(guān)重要的作用，深入研究巨噬細(xì)胞有助于進(jìn)一步闡明RA的發(fā)病機(jī)制，并探索新的治療靶點(diǎn)。