巨噬細胞炎癥極化在類風濕關節(jié)炎中的作用

趙 磊 萬 磊 劉 健 黃傳兵 朱子衡 李 舒

類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種進行性炎癥性自身免疫疾病，如果不及時治療，軟骨和關節(jié)骨骼可遭到嚴重破壞，最終導致結構性關節(jié)損傷和進行性殘疾[1]。RA的主要特點之一是可同時累及多個關節(jié)、表現(xiàn)為關節(jié)對稱性和四肢侵襲性的關節(jié)炎，嚴重者甚至可直接造成關節(jié)軟骨不可逆轉的破壞、畸形，降低患者的日常生活質量[2,3]。RA 的發(fā)病機制涉及多種細胞因子和細胞，這些細胞因子和細胞會引發(fā)滑膜細胞增殖并對軟骨和骨骼造成損害[4]。在這些參與RA發(fā)展的炎性細胞中，巨噬細胞起著至關重要的作用，其能夠極化形成不同的表型，介導免疫/炎性反應和修復的階段[5]。巨噬細胞炎癥極化的過程中能夠通過分泌大量促炎性細胞因子，激活成纖維細胞和促炎性破骨細胞，加速機體的炎性反應，造成組織和關節(jié)的破壞。因此，對巨噬細胞的炎癥極化進行更為深入的研究具有重大意義。

一、巨噬細胞在炎癥中的調控作用

1.M1型巨噬細胞來源及作用：巨噬細胞在感染性微生物和干擾素-γ等的刺激下極化為M1型巨噬細胞[6]。M1型巨噬細胞在炎癥的初始階段起著非常重要的作用，具有能夠分泌相應的促炎性細胞因子促進機體炎癥的發(fā)生、吞噬的功能和消炎殺菌的功能，是免疫反應的重要防線，此外還在調節(jié)宿主炎癥和組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[7,8]。極化后的M1型巨噬細胞能夠分泌包括IL-1β、TNF-α、IL-23及IL-12等在內的多種促炎性細胞因子，以及單核細胞趨化蛋白-1、CCL-2、CCL-3、CCL-4、CXCL8、CXCL9、CXCL10、CXCL11等在內的Th1型趨化因子，這些相應的促炎性細胞因子和趨化因子都能夠直接參與機體的炎性反應，通過趨化性吸引機體Th1細胞，促進強烈的Th1細胞免疫反應的發(fā)生[9,10]。并且M1型巨噬細胞能夠通過增加巨噬細胞表面的MHCⅡ和協(xié)同刺激因子CD80和CD86標記來增強在細胞內免疫反應中抗原遞呈的能力，調節(jié)并進一步地促進Th1細胞的免疫反應[11]。若M1型巨噬細胞促炎能力過強，會極大地增強其炎性反應并促進一些炎性反應性疾病的發(fā)生和進展，如果不能加以及時有效的干預，可能會極大地加重對組織的損害。

2.M2型巨噬細胞來源及作用：在IL-4、IL-10、IL-13等誘導刺激下，巨噬細胞可極化為M2型巨噬細胞，在炎癥消退、組織改造、功能修復等方面都發(fā)揮著巨大的作用[12]。M2型巨噬細胞表面標志物為CD163和CD206。根據(jù)不同刺激因子的誘導，M2型巨噬細胞可以分為M2a、M2b、M2c和M2d 4種亞型。M2a型巨噬細胞主要由IL-4或 IL-13極化，能參與Th2細胞的免疫反應，分泌大量IL-10，從而殺滅細胞外病原體，參與過敏反應及組織重塑；M2b型巨噬細胞由TLR、IL-1β配體或免疫復合物激活，可分泌大量的IL-4、IL-10，同時減少IL-12的產生，從而發(fā)揮抗炎作用；M2c型巨噬細胞由IL-10、糖皮質激素等激活，可高水平分泌IL-10和轉化生長因子，促進M1型巨噬細胞的失活從而發(fā)揮抗炎作用；M2d型巨噬細胞由TLR和腺苷A2A受體激動劑共同誘導激活，研究表明，M2d 巨噬細胞可分泌血管內皮細胞生長因子-A、TGF-β和IL-10[13]。

二、巨噬細胞極化相關炎癥信號通路

1.Notch信號通路:Notch信號通路在RA的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要的作用，Notch信號通路有4種不同的Notch受體(Notch 1～Notch 4)，這些受體可以和5種已知的配體，即Delta樣配體(Delta 1、Delta 3、Delta 4)和Serrate樣配體(Jagged-1、Jagged-2)相結合[14]。當Notch受體和配體接觸后，其細胞內片段(Notch intra cellular domain， NICD)在γ-分泌蛋白酶的作用下，靠近NICD區(qū)域識別位點處的下游信號蛋白被啟動進行裂解而入核，進一步通過RAM結構域結合下游信號蛋白形成轉錄復合物，與轉錄因子RBP-Jk結合，從而影響靶基因Hes1表達，激活Notch信號通路，致巨噬細胞炎癥極化向M1型分化，刺激滑膜細胞加速TNF-α、IL-1等促炎性細胞因子的產生，參與RA炎性反應和骨關節(jié)的破壞[15,16]。當Notch通路表達被抑制時，促炎性細胞因子的水平均明顯降低，IL-4、IL-10水平升高[17]。研究表明，膠原誘導性關節(jié)炎小鼠中，Notch信號通路可通過抑制調節(jié)性T (Treg)細胞群的數(shù)量，從而抑制IL-4、IL-10及TGF-β等抗炎性細胞因子的分泌，并促進TNF-α的產生，從而促進關節(jié)炎癥的發(fā)展。當Notch1通路抑制劑被使用后，Treg細胞群數(shù)量顯著增加，可以抑制炎癥性關節(jié)炎的進展[18]。這些研究均能說明Notch信號通路的激活能夠有效促進巨噬細胞向M1型的巨噬細胞方向極化[19]。

2.NF-κB信號通路：NF-κB在細胞的增殖、轉化和細胞凋亡的過程中通過其調控因子影響機體的正常免疫代謝應答和巨噬細胞炎性生物學反應，對于介導促炎性細胞因子的分泌至關重要，并且在通過復雜的機制調節(jié)炎性反應中也起著關鍵作用。eNF-κB家族由5種蛋白組成，分別是p50、p52、p65、RelB蛋白和c-Rel 蛋白。當細胞未受到刺激時，其不具有調節(jié)基因轉入的能力，其活化依賴于抑制蛋白IkB(immunome knowledge base)的泛素化，當細胞受到刺激時，蛋白激酶IKK被激活，導致IkB蛋白酶體降解，隨即NF-κB信號通路被激活，誘導相關促炎性細胞因子的表達和靶基因的轉錄。有研究表明，巨噬細胞可以通過NF-κB信號通路顯著促進多氯聯(lián)苯介導的炎性反應，二噁英樣多氯聯(lián)苯(例如PCB126)可以促進巨噬細胞炎癥，從而使單核細胞極化為M1樣表型[20]。

3.STATs信號通路：STATs信號通路是一個能調節(jié)巨噬細胞極化的重要轉錄因子，STATs不同的活化階段和狀態(tài)能夠產生不同的生物學應答[21]。研究發(fā)現(xiàn)，IFN-γ激活STAT1通路對M1型巨噬細胞的極化是必不可少的，IFN-γ可誘導STAT1磷酸化，使巨噬細胞向M1型極化[22]。IL-6是RA中主要的STAT3激活因子，IL-6介導的STAT3能誘導巨噬細胞極化為M1型巨噬細胞，誘導破骨細胞分化參與關節(jié)的破壞。相關研究結果表明，JAK2/STAT3通路的激活在BPF促進巨噬細胞M1型極化中起積極作用[23]。IL-33和IL-9共同刺激先天性淋巴細胞促進其增殖活化，分泌抗炎性細胞因子IL-14和IL-4，激活STAT6信號通路，通過啟動基因的轉錄從而促進巨噬細胞M2型極化[24]。有研究表明，當SOCS1表達下調時，將激活JAK1/STAT1通路，從而促進巨噬細胞極化為M1型[25]。酸棗仁甙D抑制了STAT1的激活，阻斷了STAT1的核轉位。反之，酸棗仁甙D還可激活STAT6，增強STAT6對M2型極化的核轉位作用。酸棗仁甙D通過STAT1/6途徑可使M1表型細胞重新極化為M2表型[26]。

三、巨噬細胞與RA

1.RA發(fā)病機制： 由于RA的發(fā)病機制較為復雜，因此，探索和了解早期RA的發(fā)病機制有助于該病的精準診斷和治療。臨床研究結果表明遺傳因素在RA發(fā)病機制過程中一直占據(jù)著重要的作用，RA的發(fā)病存在家族聚集傾向，HLA-DRB1、PTPN22、PDA4等基因均與RA的發(fā)病有關；RA的發(fā)病與多種微生物的感染也有著一定的關系，如牙齦組織、腸道黏膜中菌群的改變、EB病毒、變形桿菌等都能夠增加RA的易感性；在外界的一些環(huán)境因素中，長時間潮濕、寒冷的居住環(huán)境或者是工作等因素可能會直接導致RA的發(fā)生或病情的急劇加重。另外，吸煙也可能增加RA患病的可能性和風險；我國女性在絕經前RA的發(fā)生率約為同齡人群中男性的3倍，在一定程度上也說明人體性激素參與RA發(fā)病的過程;在人體免疫反應因素方面，T淋巴細胞的免疫反應和B淋巴細胞產生自身抗體與RA密切相關[27]。

2.巨噬細胞滲出參與RA：巨噬細胞在類風濕滑膜炎中起著中心效應細胞的作用。巨噬細胞有助于對抗炎癥的環(huán)境，能通過產生促炎性細胞因子和趨化因子促進免疫細胞歸巢，產生血管生成因子，誘導氧化損傷。巨噬細胞與CD4 T細胞的相互串擾能夠誘導RA患者Th1和Th17的表達，激活成纖維細胞和滑膜細胞，并同時誘導破骨細胞的生成，促進RA關節(jié)的破壞。在RA中，滑膜及其浸潤的巨噬細胞在RA關節(jié)炎的形成、發(fā)展和持續(xù)中發(fā)揮著極其重要的作用，滑膜炎可刺激滑膜組織中的巨噬細胞產生血管生成因子，導致滑膜中異常血管形成。

3.巨噬細胞極化參與RA：巨噬細胞極化在RA中起著至關重要的作用，包括M1型巨噬細胞釋放促炎性細胞因子以加速RA癥狀，和M2型巨噬細胞釋放抗炎性細胞因子以緩解RA癥狀。RA的發(fā)病與M1/M2型巨噬細胞的極化失衡密切相關。在RA中，M1型巨噬細胞可分泌多種促炎性細胞因子，促進血管新生，致使血管翳的形成，從而增強炎性反應，同時可促進破骨細胞的分泌，引起鄰近軟骨和骨的破壞[28]。M2型巨噬細胞主要分泌IL-10，在RA模型中，IL-10主要作為一種免疫抑制劑改善RA的癥狀和體征。RA患者表現(xiàn)出M1/M2比值增加，促進了破骨細胞的生成[29]。

4.Notch通路過激活可致RA炎癥極化失衡：Notch信號通路參與RA炎癥主要與巨噬細胞的極化相關，巨噬細胞在RA免疫炎性反應過程中起識別、效應作用。Notch受體與配體結合后進入細胞核，與下游靶基因轉錄因子CBF1/RBP-Jκ結合，誘導IL-6、IL-8、IL-1β炎性細胞浸潤和骨破壞標志物基質金屬蛋白酶的表達，導致RA炎性反應和骨關節(jié)的破壞。Notch-CBF1/RBP-Jκ通路能調節(jié)轉錄因子干擾素調節(jié)因子8(interferon regulatory factor8，IRF8)促進炎癥巨噬細胞極化，從而促進RA滑膜炎性反應。在RA患者滑膜細胞、破骨細胞中均能夠檢測到Notch受體、配體和靶基因，這進一步說明了在RA中，Notch-CBF1/RBP-Jκ的異常激活可導致RA滑膜炎性反應和骨破壞[30]。

四、巨噬細胞極化與RA治療

在RA的臨床治療措施中，傳統(tǒng)藥物聯(lián)合治療主要包括緩解疼痛、減輕癥狀的非甾體抗炎藥及改善病情的抗風濕藥物，這些藥物均可有效控制體內的炎癥，從而緩解病情。

近年來，針對以M1型巨噬細胞為主要靶分子的新型藥物無論是在動物模型還是臨床試驗階段均處于廣泛而深入的研究階段。例如，橙皮苷類藥物具有顯著的抗炎活性，減輕了抗原誘導下的關節(jié)炎模型小鼠的關節(jié)炎，通過抑制PI3K/Akt信號通路降低了巨噬細胞M1型極化的反應程度[31]。水飛薊賓能有效抑制RA-FLS和CIA大鼠模型炎性細胞因子的產生，通過抑制NF-κB途徑抑制炎性反應，水飛薊賓還能誘導RAW264.7細胞的巨噬細胞M2型極化[32]。鐵酸錳和氧化鈰納米顆粒錨定的介孔二氧化硅納米顆粒在體外和體內均能在缺氧和炎癥條件下成功地誘導巨噬細胞M1到M2型極化來減輕炎癥。大鼠RA模型關節(jié)內注射MFC-MSNs可減輕關節(jié)缺氧、炎癥和病理改變[33]。研究表明，一種核殼納米復合材料能有效地聚集在病變部位，顯著促進M2型巨噬細胞的轉化，降低M1型巨噬細胞的募集，通過消除炎性反應有效治療RA。核受體亞家族1組D成員1(NR1D1)激動劑SR9009激活NR1D1可抑制LPS誘導的M1型極化，促進M2型極化，對膠原誘導性關節(jié)炎小鼠滑膜增生、炎性細胞浸潤及軟骨、骨骼的破壞等均具有明顯的免疫抑制性及治療恢復作用[34]。這些藥物無論是在動物研究還是臨床應用階段，一定程度上均能有效抑制患者巨噬細胞M1型極化，改善患者的病情，有望促進機體巨噬細胞免疫功能的正?；椭亟ǎ謴驮械纳砥胶鉅顟B(tài)。

五、展 望

巨噬細胞的炎癥極化在RA患者炎性組織環(huán)境的持續(xù)以及不可逆的炎性關節(jié)組織損傷中發(fā)揮著重要的作用，M1/M2型巨噬細胞極化的不平衡在RA發(fā)病中影響重大，因此，通過調控巨噬細胞炎癥極化，使M1/M2型巨噬細胞炎癥極化保持動態(tài)平衡是防治RA的重要手段之一。本文初步研究總結了巨噬細胞炎癥極化的基本特征和炎癥極化調控的機制，巨噬細胞炎癥極化與相關的炎癥極化信號通路，巨噬細胞與RA的關系和作用以及靶向藥物治療的研究進展。但巨噬細胞極化在RA發(fā)病過程中主要機制及其對RA更精準的治療方法和靶點仍然值得更進一步地研究和探討，從而更好地指導RA的防治。