巨噬細胞極化在類風濕關節炎中的研究進展

黃義杰，孫廣臣

(桂林醫學院藥學院，廣西 桂林)

0 引言

類風濕性關節炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一種以關節滑膜炎、進行性軟骨及骨破壞為特征的慢性自身免疫性疾病[1]。其主要病理過程為免疫系統的異常激活，單核細胞/巨噬細胞等免疫細胞進入滑膜組織，引發滑膜炎及滑膜增生，并進一步激活多種免疫細胞，分泌大量促炎細胞因子、趨化因子、自身抗體和基質金屬蛋白酶，造成關節軟骨及骨質嚴重破壞，最終導致關節畸形以及功能喪失[2]。據世界衛生組織統計，該病每年在世界范圍內的發病率高達1-2%，是我國導致殘疾的重大疾病之一[3]。

迄今為止，RA發病機制尚未完全闡明，巨噬細胞作為先天免疫系統的組成部分，在RA中發揮重要作用，它們不僅產生多種促炎細胞因子和趨化因子，還通過多種機制參與了RA的軟骨和骨破壞[4]。研究發現，巨噬細胞在不同微環境中會出現不同形態分化及表型，包括經典激活(M1型)和替代激活(M2型)，M1/M2之間的不平衡是RA患者發病原因之一[5]。M1型巨噬細胞主要分泌促炎細胞因子，例如TNF-α和IL-1等，誘導關節破壞；而M2型巨噬細胞分泌抗炎細胞因子，IL-10、TGF-β等，通常用于RA患者的治療[6]。巨噬細胞表型不同對類風濕性關節炎的影響也不同。在這篇綜述中，我們將描述巨噬細胞極化特征以及相關信號通路對RA中巨噬細胞極化的調控，以期為RA的治療策略提供新思路。

1 巨噬細胞極化特征

先前研究表明，巨噬細胞在不同微環境中會出現不同形態分化及表型，包括經典激活(M1)和替代激活(M2)表型[5]。M1/M2巨噬細胞具有不同的極化特征以及功能，M1型巨噬細胞可被Th1類細胞因子干擾素-γ(IFN-γ)、脂多糖(LPS)等誘導激活，分泌大量炎性細胞因子，如TNF-α，IL-6，IL-1β，IL-23、IL-12等，誘導關節滑膜炎癥[7]。另外，M1型巨噬細胞高表達Toll樣受體4(TLR4)，CD86，主要組織相容性復合物II類(MHC-II)，誘導型一氧化氮合酶(iNOS/NOS2)，并釋放CXCL1、CXCL10、CCL5等趨化因子，進一步誘導關節破壞[8]。

M2型巨噬細胞通常由Th2類細胞因子IL-4，IL-10和IL-13等誘導激活，高表達CD206、CD163，趨化因子CCL17和CCL22；其中，精氨酸酶1(arg1)和幾丁質酶(Ym1)是M2型巨噬細胞生物標志物[9]。另外，M2巨噬細胞分泌IL-4，IL-10等抑炎細胞因子，促進RA炎癥消退以及組織重塑。M2型巨噬細胞包括M2a，M2b，M2c和M2d四種亞型：①M2a巨噬細胞可被IL-4，IL-13激活，分泌IL-10等抑炎細胞因子，并上調精氨酸酶-1(Arg1)、甘露糖受體(Mannose)和巨噬細胞幾丁質酶(Ym1)的特異性表達，殺滅細胞外病原體，清除碎片，促進血管生成、組織重塑以及傷口愈合[10]；②M2b巨噬細胞被Toll樣受體(TLR)，IL-1R配體或免疫復合物激活，分泌高水平的促炎性細胞因子，IL-6，TNF-α以及IL-1β等[11]；③M2c巨噬細胞由IL-10，TGF-β和糖皮質激素激活，分泌大量IL-10和TGF-β抑制炎癥，與M2b型巨噬細胞一起被稱為“調節性巨噬細胞”[12]；④M2d巨噬細胞是由TLR和腺苷受體(AR)激動劑共刺激誘導的，其特點是高表達IL-10和血管內皮生長因子(VEGF)，低表達TNF-α和IL-12[13]。M2巨噬細胞四種亞型都有各自的標志物，其中，CCL17是M2a巨噬細胞的標志物；CCL1是M2b巨噬細胞的標志物；M2c巨噬細胞的標志物為CCL18；M2d巨噬細胞的標志物包括CD206、Ym1、Fizz1、dectin-1和Arg1[14]，詳見表1。

2 類風濕關節炎中的巨噬細胞極化

滑膜巨噬細胞是關節滑膜組織的重要組成部分，在維持關節穩態方面起至關重要的作用。健康者滑膜中的巨噬細胞以組織駐留巨噬細胞為主，它們可以清除細胞碎片和病原體，維持關節穩態；而在RA患者滑膜中，由于大量單核細胞涌入，并衍生為巨噬細胞浸潤滑膜，驅動炎癥反應，破壞關節穩態[15]。研究發現，RA患者滑膜中巨噬細胞亞群存在失衡，與健康者相比，RA患者的M1/M2比值更高。在一項雙重免疫熒光染色研究中，發現滑膜襯里層主要包含成熟的組織駐留巨噬細胞(CD68+與CD163、CD32共表達)，以M2型巨噬細胞為主，而襯里下層表現出更多的混合表型(CD68+與CD163、CD32、CD64以及CD200R、CD14+共表達)，M1/M2混合型，RA患者中滑膜襯里下層巨噬細胞偏向于M1型極化[16]。另外，在RA患者滑液中也發現類似現象，RA滑液巨噬細胞高表達促炎極化標志物MMP12、EGLN3、CCR2，低 表 達FOLR2、SERPINB2、IGF1、CD36等抑制炎癥的基因，說明RA滑液中的巨噬細胞以促炎M1型極化為主，且RA患者滑液中M1/M2巨噬細胞比值高于OA患者[17]。綜合表明，RA患者關節中的巨噬細胞以M1型極化為主。

表1 巨噬細胞表型及特征

3 類風濕關節炎中的巨噬細胞極化調控

3.1 Notch信號通路調節

巨噬細胞極化受多種信號分子及通路的調控，如Notch信號通路，并且RA的發病機制與Notch信號傳導有關[18]。Notch配體(DSL蛋白)與Notch受體(Notch1-Notch4)結合，在γ-分泌酶的水解作用下，Notch受體胞內結構域(Notch intracellular domain，NICD)釋放并進入核內，NICD與基因啟動子上的重組信號結合蛋白jκ(RBPjκ)轉錄因子結合，激活Notch靶基因(Hes1，Hey1)的轉錄[19]。Nakazawa M等研究者在RA患者滑膜組織中檢測到了Notch1蛋白的表達，發現Notch信號傳導參與了TNF-α誘導的RA滑膜成纖維細胞的增殖[20]。此外，Notch信號通過響應滑膜血管生成因子(VEGF)和血管生成素2(Ang-2)，促進滑膜內皮細胞(EC)侵襲和遷移，介導滑膜血管生成[21]。Jiao Z等人在膠原誘導的關節炎小鼠的CD4+T細胞和滑膜組織中發現Notch信號被激活，體內注射Notch抑制劑(3,5-二氟苯乙酰基)-L-丙氨酰基-S-苯基甘氨酸叔丁酯(DAPT)后可顯著減輕膠原誘導的關節炎小鼠的炎癥反應和關節損傷程度[22]。

Notch信號通路可以調節巨噬細胞的生物學功能，巨噬細胞上的Notch信號能調節巨噬細胞向M1型極化，并能激活巨噬細胞促進炎癥反應的發生，使其釋放出更多的細胞因子和趨化因子，加重炎癥反應。Sun W等將TNF-轉基因小鼠和Hes1-GFP小鼠雜交，作為攜帶Hes1-GFP轉基因(Notch報告基因)的RA小鼠模型，研究發現Hes1-GFP / TNF-Tg小鼠滑膜組織中Notch信號的激活可促進滑膜巨噬細胞向M1型極化，誘導關節破壞；此外，他們報道稱Notch抑制劑胡蘿卜素(THAP)可抑制M1巨噬細胞極化，促進M2巨噬細胞極化，減輕炎癥和關節骨侵蝕[23]。在相同的背景下，據報道，CIA小鼠的Ly6Chigh單核細胞亞群中microRNA(miR)-146a(Notch-1抑制劑)的表達與關節炎的嚴重程度和骨侵蝕有關，miR146-a向Ly6Chigh單核細胞內傳遞可抑制CIA小鼠的骨侵蝕[24]。Huang C等人揭示了miR-146a通過靶向raw 264.7巨噬細胞中的Notch-1信號來調節巨噬細胞極化，miR-146a過表達可促進M2巨噬細胞極化，抑制M1巨噬細胞極化[25]。這清楚地表明，Notch信號參與了RA發病機制中巨噬細胞極化的調控。因此，靶向巨噬細胞中的Notch信號可能是潛在治療RA的新靶點，有利于恢復M1/M2巨噬細胞動態平衡，重新建立穩態免疫環境。

3.2 NF-κB信號通路調節

炎癥是免疫細胞(包括巨噬細胞)募集的主要驅動力，并且與疾病的發展密切相關。核因子κB(NF-κB)作為主要的炎癥調節因子之一，可促進編碼炎癥細胞因子目的基因的轉錄[26]。越來越多的證據表明，NF-κB信號通路在類風濕關節炎中起著至關重要的作用。藥物或抑制劑可通過抑制NF-κB信號傳導發揮保護和免疫調節功能[27]。據報道，IL-26刺激的小鼠滑膜巨噬細胞經歷了c-Jun，核因子κB(NF-κB)信號轉導的激活，高表達CD80，低表達CD206，提示IL-26通過激活NF-κB信號分子來促進滑膜巨噬細胞向M1型極化[28]。Zeng等人發現青藤堿(SN)顯著抑制LPS刺激的巨噬細胞中炎癥細胞因子TNF-α，IL-1β，IL-6以及 TLR4/NF-κB途 徑 中 關 鍵 因 子(TLR4，MyD88，p-IκBα，p65NF-κB)的表達，表明青藤堿可以通過阻斷激活的TLR4 / NF-κB信號通路來抑制LPS誘導的巨噬細胞極化[29]。由此可見，靶向NF-κB信號通路可以調節巨噬細胞極化，這為RA的治療方法提供新思路。

3.3 其他調節

人臍帶血干細胞的施用通過促進M2巨噬細胞極化并抑制M1巨噬細胞的活化來改善CIA小鼠的炎癥嚴重程度[30]。此外，針對巨噬細胞而設計的負載有IL-10質粒DNA的藻酸鹽納米顆粒，它通過將巨噬細胞從M1型復極化為M2型，顯著抑制佐劑性關節炎大鼠的炎癥反應和關節破壞[31]。同時，針對巨噬細胞的IL-10基因療法將巨噬細胞表型從M1(促炎性)表型重編程為M2(抗炎性)表型，改善膠原性關節炎小鼠的炎性損傷[32]。CP-25是從中藥白芍分離的新化合物，它通過抑制膠原誘導的關節炎大鼠成纖維滑膜細胞中炎癥介質(IL-1，TNF-α，PGE2)的釋放，調節G蛋白偶聯信號傳導，減輕CIA大鼠炎癥[33]。另外，CP-25可抑制M1巨噬細胞極化，增加M2巨噬細胞極化，促進TGF-β1等抑炎細胞因子分泌，發揮良好的抗炎作用。

4 總結與展望

巨噬細胞在類風濕關節炎的發病機制中起重要作用，并且受多種信號通路以及信號分子調節。RA患者關節中滑膜、滑液巨噬細胞以M1型(促炎型)極化為主，產生促炎細胞因子、趨化因子，誘導關節破壞[16,17]。因此，靶向調節巨噬細胞極化，可能是一種治療RA的新策略。