瘦素對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎主要效應(yīng)細(xì)胞的調(diào)控作用研究進(jìn)展

黃鑫鑫，吳春莉，王振，李霞，魏晶

大連醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室，遼寧大連 116044

瘦素主要由脂肪組織按照體脂質(zhì)量比例產(chǎn)生，并與體重指數(shù)呈正比[1]。有研究指出，瘦素可作為能量平衡的負(fù)反饋信號(hào)，通常被認(rèn)為是肥胖、代謝及自身免疫之間的紐帶[2]。它不僅可以維持能量平衡，還參與免疫和炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)、骨形成、生殖(人類青春期的開始)、造血(血細(xì)胞的形成)、血管生成(新血管的發(fā)育)和傷口愈合等其他多種生理功能[3]。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種全身性慢性炎癥性疾病，主要表現(xiàn)為滑膜增生伴成纖維樣滑膜細(xì)胞增生、自身抗體生成、血管生成、淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤、受累關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞等[4-5]。雖然導(dǎo)致RA病理過程的分子及細(xì)胞機(jī)制尚未闡明[6-7]，但目前研究已證實(shí)T細(xì)胞、成纖維樣滑膜細(xì)胞及巨噬細(xì)胞是RA的主要效應(yīng)細(xì)胞。本文綜述了瘦素對(duì)RA主要效應(yīng)細(xì)胞的免疫調(diào)控作用，旨在通過探究瘦素對(duì)RA免疫細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞的調(diào)控作用及機(jī)制，為以瘦素為靶標(biāo)的RA相關(guān)研究提供思路和借鑒。

1 瘦素及其受體

Zhang等[8]于1994年成功克隆了肥胖基因(obese gene，Ob)，該基因的編碼產(chǎn)物瘦素是由167個(gè)氨基酸組成的細(xì)胞因子結(jié)構(gòu)類似物。作為脂肪家族最具代表的脂肪因子，瘦素主要由脂肪組織產(chǎn)生，是激素類物質(zhì)，其他組織(如胃、肺、腸、大腦等)也可產(chǎn)生，其循環(huán)濃度與體內(nèi)脂肪儲(chǔ)存含量相關(guān)[9]，同時(shí)能量攝入量也會(huì)影響瘦素的分泌，短期禁食可減少其分泌[10]。多種細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和IL-1β均對(duì)瘦素分泌具有促進(jìn)作用[11]。已經(jīng)證實(shí)，瘦素在長期的體重控制中發(fā)揮關(guān)鍵作用，可進(jìn)入血液循環(huán)參與糖、脂肪及能量代謝的調(diào)節(jié)，減少食物的攝入量，增加能量利用[12-13]，從而使體重減輕；而瘦素含量偏低的人體重會(huì)有所增加，其原因是大腦缺乏體內(nèi)脂肪充足的信號(hào)，因此機(jī)體會(huì)繼續(xù)增加能量的攝入，表明瘦素可通過向大腦提供信號(hào)來調(diào)控代謝過程，進(jìn)一步達(dá)到控制體重的目的[14]。此外，肥胖也可能與瘦素抵抗相關(guān)，與2型糖尿病患者的胰島素抵抗類似，瘦素抵抗現(xiàn)象可能與瘦素循環(huán)水平升高，以及外源性瘦素不能有效減少食物攝入和體重有關(guān)[15]。

瘦素除作為能量代謝的調(diào)控分子[16]外，對(duì)生殖、免疫、造血、骨代謝、傷口愈合及血管再生等過程也具有一定影響。作為促炎脂肪因子，瘦素可能與超重或肥胖人群的“低級(jí)別炎癥狀態(tài)”相關(guān)。在免疫系統(tǒng)中，瘦素對(duì)固有免疫細(xì)胞、適應(yīng)性免疫細(xì)胞具有調(diào)控作用[17]，可增強(qiáng)自然殺傷(NK)細(xì)胞的細(xì)胞毒性，激活中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等，從而維持或加重炎癥狀態(tài)[18]；瘦素也可參與調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞向輔助性T細(xì)胞(T helper cell，Th)1和Th2細(xì)胞的分化，并能促進(jìn)CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)增殖及刺激B細(xì)胞產(chǎn)生促炎因子等[19]。本課題組的研究表明，RA患者血清瘦素水平升高與RA疾病活動(dòng)性評(píng)分DAS28、類風(fēng)濕因子和抗環(huán)瓜氨酸肽抗體呈正相關(guān)[20]，表明瘦素在RA中可能發(fā)揮潛在促炎作用。此外，如圖1所示，在RA患者血清及關(guān)節(jié)液中升高的瘦素也能影響RA主要效應(yīng)細(xì)胞的功能，且多數(shù)研究者認(rèn)為其在RA中發(fā)揮促進(jìn)疾病發(fā)展的作用。

圖1 瘦素對(duì)RA主要效應(yīng)細(xì)胞的免疫調(diào)控作用Fig.1 Immunomodulatory effect of leptin on RA main effector cells

瘦素發(fā)揮作用的主要方式是通過與其受體(Ob receptor，ObR)結(jié)合啟動(dòng)下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[21]。ObR屬于Ⅰ型細(xì)胞因子受體，由位于4號(hào)染色體上的糖尿病基因編碼，下丘腦、脂肪組織、固有及適應(yīng)性免疫細(xì)胞上均可檢測到其表達(dá)[18,22]?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并鑒定了6種ObR的異構(gòu)體：ObRa、ObRb、ObRc、ObRd、ObRe、ObRf。這些異構(gòu)體細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域同源，但不同選擇性剪接使其細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域存在一定差異[23]。ObR的長異構(gòu)體ObRb主要作用于大腦中的瘦素信號(hào)傳導(dǎo)通路，包含信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所需的所有元件，能夠充分激活酪氨酸激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(Janus tyrosine kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)胞內(nèi)信號(hào)通路；而短異構(gòu)體ObRa和ObRc被認(rèn)為參與了瘦素在血腦屏障的運(yùn)輸[24]。ObRe是一種可溶性O(shè)bR，完全由胞外結(jié)構(gòu)域組成，是人血漿中主要的瘦素結(jié)合蛋白[25]。

2 瘦素對(duì)RA主要效應(yīng)細(xì)胞的作用

2.1 對(duì)T細(xì)胞亞群及功能的影響 在RA微環(huán)境下，瘦素可直接調(diào)控多種免疫細(xì)胞的生物學(xué)功能[26]。有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素缺乏小鼠可表現(xiàn)為細(xì)胞免疫缺陷和淋巴結(jié)萎縮[27]，CD4+T細(xì)胞在RA基本病理變化中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[28]，且已證實(shí)瘦素可影響CD4+T細(xì)胞的活化、增殖和細(xì)胞因子分泌等功能[29]，抑制瘦素可導(dǎo)致小鼠和人體內(nèi)CD4+T細(xì)胞總數(shù)減少[30]。Siegmund等[31]比較了瘦素缺乏ob/ob小鼠與野生型抗原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠T細(xì)胞增殖的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者的抗原特異性T細(xì)胞增殖明顯降低；此外，瘦素還可通過上調(diào)CD4+T細(xì)胞Bcl-2基因表達(dá)、抑制細(xì)胞凋亡的方式參與RA的疾病進(jìn)展[32]。

根據(jù)CD4+T細(xì)胞的功能特征，可將其分為Th1、Th2、Th17、Tfh、Treg等亞群，瘦素可通過上調(diào)Th1分泌的炎性細(xì)胞因子TNF-α和γ干擾素(interferon-γ，INF-γ)促進(jìn)細(xì)胞免疫應(yīng)答的效應(yīng)[31,33]，并可與雌二醇通過協(xié)同作用促進(jìn)Th1細(xì)胞增殖、抑制Th2細(xì)胞增殖，而雄激素則通過抑制瘦素的產(chǎn)生間接下調(diào)Th1細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，從而緩解RA的癥狀[34]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素表達(dá)水平降低與Th2分泌細(xì)胞因子能力降低及Th1細(xì)胞數(shù)量升高有關(guān)，瘦素刺激后的外周血單核細(xì)胞及過敏性鼻炎患者的鼻上皮細(xì)胞中均可檢測到Th2型細(xì)胞因子比例明顯上調(diào)[35]。瘦素是能量代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在關(guān)于胞內(nèi)代謝對(duì)細(xì)胞功能調(diào)控作用的研究中發(fā)現(xiàn)，RA炎癥微環(huán)境中的Th1細(xì)胞增殖依賴高糖酵解效率[36]，瘦素可通過上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，影響活化T細(xì)胞功能[37]，但瘦素能否通過改變RA患者T細(xì)胞代謝影響其功能及具體機(jī)制尚未明確。

Foxp3+CD25+CD4+Treg在維持免疫耐受和抑制效應(yīng)T細(xì)胞損傷方面具有關(guān)鍵作用。已有研究證實(shí)，RA患者Treg細(xì)胞的免疫抑制功能減弱，與效應(yīng)T細(xì)胞比較，ObR在Treg細(xì)胞中高表達(dá)，利用單克隆抗體中和瘦素可促進(jìn)RA Treg細(xì)胞增殖，增強(qiáng)其免疫抑制功能[38]。此外，也有研究指出，瘦素可能參與了初始T細(xì)胞向Th17細(xì)胞的分化，但瘦素在該過程中發(fā)揮直接作用還是間接作用仍需深入探討[39]。

濾泡輔助性T細(xì)胞(follicular helper T cell，Tfh)是輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的關(guān)鍵細(xì)胞。更重要的是，本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可通過激活STAT1和STAT3途徑增加IL-6水平來上調(diào)RA患者外周血Tfh細(xì)胞的占比，支持了瘦素可能通過促進(jìn)T細(xì)胞向Tfh分化參與RA病理過程的觀點(diǎn)[20]。

2.2 參與維持成纖維樣滑膜細(xì)胞“類瘤樣”特性

成纖維樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS)是關(guān)節(jié)滑膜處的主要細(xì)胞類型[40]，具有成纖維細(xì)胞的許多共同特征，如表達(dá)多種膠原和波形蛋白等細(xì)胞骨架絲的重要部分，也表達(dá)許多對(duì)細(xì)胞黏附有重要調(diào)節(jié)作用的分子，如鈣黏素-11、各種整合素等，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)破壞[41]。這主要是由于存在于RA微環(huán)境的FLS細(xì)胞表型發(fā)生明顯變化，喪失了接觸抑制特性，呈現(xiàn)“類腫瘤樣”生長[42]；此外，RA中異常激活的FLS細(xì)胞可輔助激活關(guān)節(jié)微環(huán)境中的其他細(xì)胞，從而加重炎癥反應(yīng)和關(guān)節(jié)損傷[43]，故有研究者認(rèn)為，F(xiàn)LS是RA病理變化的主要效應(yīng)細(xì)胞[44]。滑膜增生肥厚并伴有FLS的遷移和侵襲，形成血管翳，可進(jìn)一步損傷基質(zhì)和軟骨[45]。FLS不僅可以從所在的關(guān)節(jié)滑膜組織向該關(guān)節(jié)軟骨表面遷移，而且可通過淋巴系統(tǒng)等轉(zhuǎn)移到未受影響的關(guān)節(jié)軟骨表面，另外，F(xiàn)LS釋放IL-6、IL-8、前列腺素和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)等與炎癥反應(yīng)及基質(zhì)破壞密切相關(guān)的因子，可直接或間接破壞關(guān)節(jié)軟骨及骨[46]。

FLS表達(dá)ObR，且RA關(guān)節(jié)滑液中表達(dá)升高的瘦素可通過與其受體結(jié)合來調(diào)控FLS細(xì)胞功能[47]。雖然研究者對(duì)瘦素在RA中的作用持不同觀點(diǎn)，但多認(rèn)為瘦素對(duì)RA FLS的炎癥相關(guān)表型具有促進(jìn)作用[48-49]。Sun等[50]的研究結(jié)果提示，瘦素可通過上調(diào)活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)促進(jìn)RA FLS遷移，并以ROS/缺氧誘導(dǎo)因子-1α依賴的方式增強(qiáng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成能力。還有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可通過激活其受體和核因子κB(NK-κB)誘導(dǎo)RA FLS分泌IL-8[51-52]，且瘦素與IL-1β、IL-6的表達(dá)呈劑量依賴性，證實(shí)瘦素可通過激活JAK2/STAT3信號(hào)通路上調(diào)IL-6水平，干擾ObR表達(dá)則可抑制RA FLS分泌IL-6[53]。此外，瘦素與其受體結(jié)合后經(jīng)由信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，還可增強(qiáng)IFN-γ在RA FLS中的作用[54]。

綜上所述，雖然多數(shù)研究表明，瘦素通過影響FLS功能參與RA滑膜病變，但由于RA的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，多種細(xì)胞、細(xì)胞因子參與其中，因此，瘦素調(diào)控RA FLS的具體機(jī)制、作用方式及信號(hào)通路仍需進(jìn)一步系統(tǒng)研究。

2.3調(diào)控巨噬細(xì)胞功能 巨噬細(xì)胞是先天免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，可參與RA的發(fā)生[55]。新近研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞數(shù)量異常是包括RA在內(nèi)的多種自身免疫性疾病的特征[56]。瘦素或ObR遺傳異常的嚙齒動(dòng)物體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞吞噬功能和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)與肥胖相關(guān)，而外源性瘦素可促進(jìn)其吞噬作用及細(xì)胞因子的產(chǎn)生[57]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素缺乏的肥胖小鼠巨噬細(xì)胞表型存在異常[58]?；ぞ奘杉?xì)胞對(duì)關(guān)節(jié)炎癥和骨損傷的發(fā)展至關(guān)重要，活化巨噬細(xì)胞的減少可緩解RA小鼠模型的疾病癥狀[59-60]。已經(jīng)證實(shí)，瘦素可激活巨噬細(xì)胞釋放促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-6[61]。在膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠中，血清瘦素/脂聯(lián)素比值與巨噬細(xì)胞的數(shù)量、單核細(xì)胞趨化蛋白-1的產(chǎn)生呈正相關(guān)[62]。瘦素還可通過JAK/STAT途徑誘導(dǎo)RA滑膜巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-8，募集炎癥反應(yīng)細(xì)胞、加重關(guān)節(jié)損傷[46]。

2.4對(duì)RA其他效應(yīng)細(xì)胞功能的影響 RA另一重要特征是軟骨和骨組織的退化，可導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能障礙。軟骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞也作為效應(yīng)細(xì)胞，在RA的病理過程中發(fā)揮作用。破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞是骨組織代謝的基本功能細(xì)胞，二者通過吸收舊骨及形成新骨保持骨量的動(dòng)態(tài)平衡，而骨丟失與骨穩(wěn)態(tài)的異常密切相關(guān)。瘦素是免疫系統(tǒng)和骨代謝之間相互影響、相互聯(lián)系的重要中介物，破骨細(xì)胞主要來源于單核/巨噬細(xì)胞譜系細(xì)胞的多核細(xì)胞[63]。有研究發(fā)現(xiàn)，膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎模型小鼠局部注射瘦素可明顯增強(qiáng)Th17細(xì)胞效應(yīng)，而Th17作為B細(xì)胞κ輕鏈增強(qiáng)子的核因子配體受體的關(guān)鍵誘導(dǎo)劑，對(duì)破骨細(xì)胞生成和骨侵蝕具有促進(jìn)作用[39]。而瘦素對(duì)成骨細(xì)胞功能的影響目前仍在研究中，有報(bào)道顯示瘦素不僅可通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)下調(diào)成骨細(xì)胞的活性，還可直接與成骨表面受體結(jié)合，發(fā)揮成骨作用[64]。

軟骨是滑膜關(guān)節(jié)的重要組成部分，主要由軟骨細(xì)胞組成。軟骨細(xì)胞在用趨化因子配體6和成纖維細(xì)胞生長因子-2刺激后可分泌MMPs和聚集蛋白聚糖酶，導(dǎo)致軟骨功能障礙[65-66]。已經(jīng)證實(shí)，瘦素可促使人和小鼠軟骨細(xì)胞分泌細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1)，趨化中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞向RA炎癥關(guān)節(jié)浸潤，從而加重軟骨基質(zhì)降解[67]。瘦素對(duì)軟骨細(xì)胞增殖、細(xì)胞外基質(zhì)合成具有促進(jìn)作用，因此，瘦素對(duì)骨及軟骨形成具有直接的影響[68]。瘦素還可通過促進(jìn)和激活MMPs，并與其他促炎刺激因子如IFN-γ、IL-1協(xié)同作用，使軟骨細(xì)胞釋放Ⅱ型一氧化氮合酶[69-70]，導(dǎo)致軟骨降解。

B細(xì)胞在RA發(fā)病機(jī)制中也起著關(guān)鍵作用，已經(jīng)證實(shí)自身反應(yīng)性B細(xì)胞可作為抗體產(chǎn)生細(xì)胞參與RA的發(fā)生[71]。B細(xì)胞作為專職抗原遞呈細(xì)胞，可協(xié)同刺激T細(xì)胞及其他炎癥細(xì)胞[72]，且其數(shù)量異常與RA患者的臨床癥狀具有明顯的相關(guān)性[73]。B細(xì)胞表達(dá)ObR，提示瘦素對(duì)B細(xì)胞功能具有潛在影響[74]，相關(guān)研究已證實(shí)瘦素可促進(jìn)B細(xì)胞活化[27]。與標(biāo)準(zhǔn)體重小鼠比較，肥胖小鼠的B細(xì)胞數(shù)量減少，給予瘦素處理后B細(xì)胞數(shù)量明顯增加[75]。此外，瘦素也可通過抑制B細(xì)胞凋亡促進(jìn)其增殖，參與抗體介導(dǎo)的免疫損傷[19]。

3 總結(jié)與展望

瘦素兼具影響機(jī)體代謝及調(diào)控免疫細(xì)胞功能的雙重作用，在多種自身免疫性疾病的發(fā)病過程中均起重要作用。RA作為一種較常見的自身免疫病，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及細(xì)胞層面的大量研究表明瘦素在其免疫發(fā)病機(jī)制中可能起關(guān)鍵作用。因此，瘦素有望成為監(jiān)測RA疾病活動(dòng)度的指標(biāo)，抑制瘦素活性或拮抗瘦素功能可能成為RA治療的潛在靶標(biāo)。然而，目前的研究多源于體外實(shí)驗(yàn)或動(dòng)物模型，缺乏體內(nèi)數(shù)據(jù)支持，也缺乏在RA發(fā)病不同階段作用的探討，且對(duì)RA主要效應(yīng)細(xì)胞的免疫調(diào)控作用多局限于現(xiàn)象觀察及功能探索，缺乏機(jī)制研究。能否通過干預(yù)瘦素的作用開發(fā)RA治療的新靶點(diǎn)、改善患者疾病活動(dòng)度及預(yù)后等諸多問題仍需深入研究。