固有免疫和適應性免疫參與強直性脊柱炎病理機制研究進展

劉 悅，趙亞男，趙 哲，劉宏瀟

(中國中醫(yī)科學院廣安門醫(yī)院,北京 100053)

強直性脊柱炎(ankylosing spondylitis, AS) 是一種以中軸關節(jié)和肌腱韌帶骨附著點的慢性炎癥為主的難治性免疫相關性疾病，為臨床常見的脊柱關節(jié)病類型。主要侵犯脊柱及骶髂關節(jié)，并可伴有關節(jié)外表現(xiàn)，隨病情進展，患者可出現(xiàn)脊柱活動受限、強直、髖關節(jié)破壞等，嚴重者可致殘，嚴重影響患者生活質量。我國的患病率初步調(diào)查約為0.3%，常累及20～40歲的中青年男性[1]。本病發(fā)病機制復雜，強烈的遺傳易感性、微生物與宿主的相互作用、激素水平差異、腸道菌群失調(diào)以及機體的異常免疫應答等均被證明參與AS發(fā)病過程[2-5]。目前認為機體免疫系統(tǒng)紊亂在AS發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要驅動作用，大量研究證明固有免疫及適應性免疫反應異常均參與AS病理進程?；诖?，本文圍繞當前國內(nèi)外關于固有免疫和適應性免疫應答在AS發(fā)病機制中的研究進行綜述，以期為AS臨床治療和新藥研發(fā)提供新思路。

1 固有免疫在強直性脊柱炎發(fā)病中的作用

1.1單核/巨噬細胞及相關調(diào)控因子 單核/巨噬細胞是體內(nèi)固有免疫細胞最重要的組成部分，來源于骨髓造血干細胞，血液循環(huán)中的單核細胞遷移至不同組織后體積增大，吞噬能力增強，逐漸分化為巨噬細胞。巨噬細胞具有可塑性和極化特征，在不同的微環(huán)境刺激下，可極化為經(jīng)典激活巨噬細胞(M1型)或交替激活巨噬細胞(M2型)。M1型巨噬細胞通常由腫瘤壞死因子-α(tumornecrosis factor-α，TNF-α)、γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)或細菌脂多糖(LPS)識別誘導，產(chǎn)生和分泌較高水平的促炎因子TNF-α、IL-6、IL-23、IL-1β、COX-2等；M2型巨噬細胞由細胞因子IL-4和IL-13刺激誘導，分泌大量抗炎因子IL-10。

在疾病早期，AS患者的骶髂關節(jié)內(nèi)可發(fā)現(xiàn)高表達的TNF-α，而巨噬細胞是TNF-α的主要來源，提示AS患者體內(nèi)可能存在巨噬細胞過度活化的現(xiàn)象[6]。孫素和等[7]發(fā)現(xiàn)AS患者骨髓間充質干細胞分泌腫瘤壞死因子α刺激基因-6(tumor necrosis factor α stimulated gene 6,TSG-6)的水平明顯低于健康對照組，而TSG-6能夠抑制巨噬細胞的活化從而降低TNF-α的表達，這可能是導致AS患者體內(nèi)高炎狀態(tài)的重要原因。TSG-6有望成為AS臨床藥物治療的新靶點。單核巨噬細胞在巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)和核因子-κB受體激活劑(RANKL)的共同誘導下可向破骨細胞(osteoclast，OC)大量分化，OC專職負責體內(nèi)骨吸收。AS患者體內(nèi)呈現(xiàn)破骨細胞的異?；钴S狀態(tài)[8]，破骨細胞數(shù)量的增多會加劇骨吸收進而影響骨代謝，并會參與新骨形成[9]。Lin等[10]研究發(fā)現(xiàn)，將IL-4注入PGIA小鼠模型(AS模型之一)的關節(jié)腔后，可明顯降低小鼠關節(jié)炎的發(fā)生率和嚴重程度，同時顯著下調(diào)小鼠體內(nèi)RANKL表達水平，推測IL-4可能通過抑制RANKL的表達從而減少單核-巨噬細胞向破骨細胞的定向分化，發(fā)揮抗AS炎癥和骨破壞的作用。

巨噬細胞遷移抑制因子(MIF)由多種免疫細胞及非免疫細胞合成，能夠限制巨噬細胞的自由移動，使巨噬細胞定向遷移至炎癥部位增強吞噬作用。同時MIF是一種多功能促炎分子，可促進巨噬細胞的活化，拮抗糖皮質激素，并調(diào)節(jié)其他炎性介質的釋放。研究發(fā)現(xiàn)，AS患者的血清和關節(jié)滑液中存在高表達的MIF，且腸道中富集巨噬細胞[11]。MIF不僅可以刺激致炎因子IL-17的表達，介導AS炎癥反應[12]，并能直接增強成骨細胞礦化，刺激AS病理性新骨形成。MIF有望作為AS疾病進展的預后生物標志物和AS早期干預的治療靶點。最新研究發(fā)現(xiàn),mir-451可靶向抑制MIF、TNF-α及IL-6的mRNA表達水平，mir-451可作為治療AS的潛在靶標[13]。

1.2Toll樣受體(TLRs) 固有免疫細胞通過表達一系列模式識別受體(PRRs) 識別攝取外來抗原，并呈遞給T淋巴細胞從而啟動特異性免疫應答。TLRs是模式識別受體中的重要家族，在天然免疫和適應性免疫中起著重要的橋梁作用，并且是NF-κB通路的重要催化劑。P?ll?nen等[14]推測泌尿生殖系統(tǒng)或胃腸道的微生物相關分子模式可通過激活TLRs促進炎癥發(fā)生，最終以AS或關節(jié)炎的形式表現(xiàn)，然而具體的病原體及作用機制有待進一步探索。研究發(fā)現(xiàn)，TLR4的異常激活,由此誘導的血清TNF-α和IL-12的釋放，可能與AS的發(fā)生發(fā)展有密切聯(lián)系[15]。有研究表明，與健康對照者相比，AS患者PBMC中TLR4和TLR5的mRNA表達顯著上調(diào)，TLR3的表達水平下降。TNF-α抑制劑的使用增加了TLR3的表達，下調(diào)了TLR4和TLR5 mRNA及蛋白的表達水平并切斷了NF-κB的信號傳導[16]。更全面地了解TLR亞型在AS發(fā)病中的作用及TLRs信號轉導的調(diào)控機制，可以為AS新的治療策略的開發(fā)提供方向。

1.3補體(complement，C) 補體系統(tǒng)是固有免疫的重要組分，由40多種可溶性蛋白和膜結合蛋白組成，可通過經(jīng)典途徑、凝集素途徑和旁路途徑被激活，參與炎癥反應、調(diào)理吞噬、清除免疫復合物等重要的生物學效應。多種炎癥和自身免疫病被認為是補體的過度激活引起[17]。研究發(fā)現(xiàn)，在AS患者和蛋白多糖(PG)誘導的AS小鼠模型的脊髓中，補體系統(tǒng)被廣泛激活，并伴有骨髓和脾臟中中性粒細胞的顯著升高、血清中TGF-β1水平的上升[18]。TGF-β1可直接刺激破骨細胞的分化和存活，同時又能和補體激活形成正反饋[19]。而補體抑制劑Efb-C的使用顯著延緩了小鼠AS的發(fā)展，此實驗證明了補體抑制劑在AS治療中的巨大潛力。另有研究顯示，AS患者血清中補體B因子(CFB)含量較健康對照組顯著升高，CFB與C3b結合形成C3bB復合體，在D因子作用下形成替代途徑的液相C3轉化酶(C3bBb)，并進一步裂解C3，擴大旁路激活途徑效應，自身組織和細胞受到攻擊，疾病進展加速[20]。補體系統(tǒng)的異?；罨瘏⑴cAS發(fā)病，這為開發(fā)針對補體的新型靶向藥物提供了重要的理論依據(jù)。

1.4固有淋巴細胞(innatelymphoid cells，ILCs)ILCs是近年來發(fā)現(xiàn)的一類重要的固有免疫細胞亞群，以不表達重組激活基因依賴的重排抗原受體為特征[21]。ILCs在免疫監(jiān)視、組織穩(wěn)態(tài)、免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用，其功能失常可促進多種炎癥性自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。根據(jù)ILCs產(chǎn)生的細胞因子和表達的轉錄因子不同，可分為三大亞群，即ILC1(NK細胞、ILC1)、ILC2和ILC3(ILC3、LTi細胞)。三大亞群與CD4+T細胞亞群Th1、Th2及Th17協(xié)同分泌免疫細胞因子，調(diào)節(jié)機體免疫平衡[22]。

ILC3主要分布于黏膜及多種器官(如脾臟、肺臟、皮膚等)中，以高表達轉錄因子RORγt為特征，主要分泌IL-17A、IL-22、GM-CSF等細胞因子，在維護腸道上皮完整性、維持免疫穩(wěn)態(tài)及抵御外來病原體入侵中扮演重要角色[23-24]。研究發(fā)現(xiàn)，AS患者外周血、關節(jié)滑液及腸道中ILC3明顯增多，同時在外周血和骨髓中多數(shù)ILC3表達歸巢整合素α4β7，而α4β7的配體黏膜地址素細胞黏附分子-1(MAdCAM1)則在腸道和炎性骨髓中表達水平較高，提示ILC3可能在腸道及滑膜組織間穿梭，并分泌促炎介質IL-17、IL-22等，最終導致關節(jié)炎癥的發(fā)生[25]。另有研究表明，在脊柱關節(jié)炎患者的滑膜中同樣發(fā)現(xiàn)了高表達的ILC3及其產(chǎn)生的GM-CSF[26]。此外，約70%的AS患者伴有腸道炎癥，其中6%～13%會發(fā)展為炎癥性腸病(IBD)[27]。Pearson等[28]發(fā)現(xiàn)，無論是小鼠還是人類，ILC3是GM-CSF的重要來源，IBD患者結腸中呈現(xiàn)ILC3及GM-CSF富集的狀態(tài)，抑制GM-CSF的分泌或ILC3的活性可明顯減輕腸道炎癥，表明ILC3可能是觸發(fā)腸道炎癥的關鍵因素。

2 適應性免疫在強直性脊柱炎發(fā)病中的作用

2.1Th17細胞與AS 炎癥、骨破壞及新骨形成是AS的三個核心病理環(huán)節(jié)[29]，其中炎癥介導的骨破壞一旦啟動，則使病理改變進入不可逆期。因此控制炎癥是延緩AS病情進展、保護關節(jié)功能與防止致殘的關鍵。Th17細胞是2005年被發(fā)現(xiàn)的一類新型CD4+T細胞亞群，既能以非炎癥方式增強機體免疫防御，維持免疫穩(wěn)態(tài)[30]；又能大量分泌促炎因子IL-17，廣泛參與多種炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展。細胞因子IL-6聯(lián)合轉化生長因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)經(jīng)JAK2/STAT3信號通路激活RORγt的表達，促進初始CD4+T細胞向Th17分化偏移。IL-23不是Th17初始分化的必須因素，但被認為是維持Th17致炎功能和擴增的重要因子[31]。研究表明，活動期AS患者外周血中Th17細胞數(shù)量及百分比與血清中IL-17、IL-23水平較正常人及非活動期AS患者明顯升高，且與疾病活動呈正相關[32]；Th17特異性轉錄因子RORγt的mRNA、蛋白表達也呈顯著增高狀態(tài)[33]。Th17在驅動AS炎癥發(fā)生中發(fā)揮重要作用。

針對以Th17/IL-17炎癥軸為靶點藥物的臨床療效證實了此途徑在AS中的關鍵作用。針對IL-17A的單克隆抗體蘇金單抗(Secukinumab)對緩解AS患者臨床癥狀，改善其生活質量有顯著功效，且在臨床實驗中安全性受到認可[34]。同樣獲得FDA批準的JAK抑制劑托法替尼(tofacitinib)也被證明可有效降低IL-17A的分泌，有效緩解AS患者炎癥反應[35]。

2.2調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)與AS Tregs是一類促進自身免疫耐受并維持免疫系統(tǒng)平衡的CD4+T細胞亞群，通過表達細胞毒性T淋巴細胞相關性抗原4(cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4，CTLA4)以及分泌IL-10和TGF-β發(fā)揮免疫抑制作用。Foxp3是其特異性轉錄因子。一項薈萃分析顯示，與健康人相比，AS患者外周血中CD4+CD25+Foxp3+Treg、CD4+CD25highCD127-Treg的比例顯著降低[36]。Wang等[37]發(fā)現(xiàn)，AS患者CD4+CD25+FOXP3+Treg細胞比例較健康對照組擴增，但仍表現(xiàn)出進行性炎癥反應，這可能與Treg細胞表面的T細胞免疫球蛋白黏蛋白分子3(Tim-3)的缺失有關,Tim-3作為一種負調(diào)控免疫分子，可發(fā)揮一定的抗炎作用，此項研究提示了Tim3-Treg/Tim3+Treg比例的失調(diào)可能與AS疾病進展有關。另有研究顯示，伴有腸道炎癥的AS患者外周血及腸道中CD4+CD25+Treg細胞比例增加，IL-10 mRNA表達水平上升。該研究首次證明了AS患者腸道中Treg細胞被激活從而維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)的關鍵作用，并推測外來病原入侵或感染等因素可能會下調(diào)Treg細胞反應并促使致炎Th17的分化，從而導致腸道炎癥的發(fā)展[38]。關于Treg細胞在AS患者體內(nèi)表達的研究結果不一，需要研究者更深入地探索其在AS中的作用。

2.3濾泡輔助性T細胞(Tfh)細胞與AS Tfh是一類特殊的輔助型T細胞，在輔助B細胞形成生發(fā)中心(germinal center,GC)、分泌抗體和建立長期體液免疫過程中發(fā)揮重要作用。在細胞因子IL-21、IL-6刺激下，初始CD4+T細胞向Tfh細胞分化。Bcl-6是Tfh分化所必需的特異性轉錄因子。在Tfh輔助B細胞發(fā)生免疫反應并產(chǎn)生抗體的過程中，多種分子包括CXCR5、CXCL13、PD-1、ICOS、SAP扮演了重要角色[39]，它們同時是鑒定Tfh的重要表面標記物。

IL-21作為Tfh分化的輔助性細胞因子，通過和GC中B細胞表面的IL-21R結合而發(fā)揮作用，IL-21分子的缺陷會使得GC中B細胞成熟障礙和漿細胞存活下降[40]。研究發(fā)現(xiàn)，AS患者外周血中CD4+CXCR5+ICOS+Tfh細胞比例增加，且與AS疾病活動指數(shù)BASDAI呈正相關；同時外周血中IL-21也顯著增多，并和IgG、IgA的濃度呈正相關。IL-21促進Tfh的高表達從而誘導B細胞過度活化并分泌大量針對自身抗原的抗體，可能與AS患者免疫紊亂有著密切聯(lián)系[41]。CXCL13是Tfh細胞表面趨化因子受體CXCR5的唯一配體，能夠誘導B細胞及Tfh細胞定向遷移至淋巴濾泡，是生發(fā)中心形成必不可少的因素[42]。研究發(fā)現(xiàn)，AS患者外周血中CXCL13、Tfh水平顯著升高，提示Tfh及CXCL13的異常表達可能是導致AS發(fā)病的機制之一[43]。

2.4B淋巴細胞 B細胞由骨髓中造血干細胞分化而來。分化成熟的B細胞經(jīng)抗原刺激后活化，并在Tfh細胞輔助下繼續(xù)分化為漿細胞，合成和分泌抗體。B細胞活化因子(BAFF)是維持B細胞分化和存活的關鍵因子。AS的發(fā)病與B細胞功能異常有關。研究發(fā)現(xiàn)，活動期或外周關節(jié)受累的AS患者體內(nèi)CD19+B細胞所占比例較穩(wěn)定期或中軸關節(jié)受累患者增多，且接受12周依那西普治療后的活動期AS患者體內(nèi)CD19+B細胞比例并無下調(diào)[44]。另有研究表明，AS患者外周血白細胞中的BAFF及其受體BR3表達水平顯著上調(diào)，且兩者呈明顯正相關[45]。我們推測BAFF-BR3的相互作用加快了B細胞的分化和成熟，由此導致了大量自身抗體的產(chǎn)生，這可能參與了AS患者的病理過程。Chen等[46]發(fā)現(xiàn)，AS患者體內(nèi)CD24+CD38+調(diào)節(jié)型B細胞缺陷，抗炎因子IL-10的分泌減少。調(diào)節(jié)型B細胞的存在能夠抑制炎癥反應，加速疾病恢復進程，然而其在AS中活化的信號通路、與其他B細胞亞群的相互作用等問題仍有待闡明。

3 小 結

強直性脊柱炎是目前世界性的難治性自身免疫性疾病，屬重大疑難病。目前AS的西醫(yī)治療尚未取得顯著、穩(wěn)定的長期療效，更深入地理解AS的發(fā)病機制，尋找新的治療靶點成為科研工作者面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。綜上所述，固有免疫及適應性免疫功能失調(diào)在AS發(fā)生發(fā)展中起到了重要的驅動作用。更深入地研究和挖掘免疫系統(tǒng)對AS炎癥、骨破壞及新骨形成各個病理環(huán)節(jié)的調(diào)控、不同免疫細胞和免疫分子在AS發(fā)病中的交互作用，完善機體對AS復雜的調(diào)控網(wǎng)絡，將有助于進一步揭示AS發(fā)病機制，為AS治療及新藥研發(fā)提供新的思路。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。