痛風性炎癥自發性緩解的分子機制概述

陳玉年，顧 兵，李華南，余兆仲

(1. 江西科技師范大學藥學院，江西 南昌 330013；2. 江西中醫藥大學附屬醫院骨傷三科，江西 南昌 330006)

痛風是由長期高尿酸血癥導致的單鈉尿酸鹽(monosodium urate，MSU)晶體在關節腔等軟組織間隙沉積引起的全身性疾病[1]。近些年，痛風發病率呈逐年升高趨勢，并且痛風合并癥累及廣泛，如高血壓、慢性腎功能不全、肥胖癥、糖尿病、心肌梗死等[1]。痛風最為常見的臨床表現是急性炎癥發作，但在7～10 d后炎癥一般會自行緩解，這可能與諸多免疫調節途徑以及聚集的中性粒細胞胞外誘捕網(neutrophil extracellular traps，NETs)作用有關[2]。從早期MSU晶體沉積，到慢性痛風性關節炎期，都存在著炎癥的自發緩解，對炎癥緩解機制的深入研究將有利于進一步認識痛風的發病機制及病理過程，為痛風的現代中醫藥診治提供新思路。

1 痛風的臨床癥狀

臨床痛風的主要特征表現在機體對MSU晶體的炎癥反應，大致可分為4個階段，即無癥狀性高尿酸血癥期、急性發作期、間隙期以及痛風石和慢性痛風關節炎期[3]。尿酸在體內是以離子形式的尿酸鹽存在，當血清尿酸水平大于正常閾值時，MSU晶體開始在組織中沉積，其中高尿酸血癥的病理閾值為6 g·L-1(0.36 mmol·L-1)[4]。關節內MSU晶體持續沉積引發急性炎癥反應，同時伴有嚴重的關節疼痛、腫脹、發熱、發紅以及受累關節活動困難，發作時可出現輕度關節不適或刺痛的前期癥狀，通常在24 h內達到峰值[3]。與影響肌肉骨骼系統內其它形式的炎性疾病(如類風濕性關節炎、脊柱炎等)相比，由痛風引起的炎癥會在幾天后自行停止，提示機體具有某種緩解急性炎癥的有效機制[5]。

患者急性痛風發作經臨床藥物治療后進入間隙期，也稱為恢復期[3]。這個時期，患者不會表現出特征癥狀。通過關節穿刺檢測滑液組分，能觀察到MSU晶體。若不繼續進行適當的藥物治療，會再次引起痛風發作，且反復發作會變得更加頻繁和嚴重[3]。急性炎癥反復發作會進一步導致慢性炎癥反應，造成關節損壞，即形成慢性痛風性關節炎，表現為慢性滑膜炎、骨質侵蝕、軟骨損傷和形成慢性痛風的特征性結構——痛風石[5]。

2 痛風的自發性緩解機制

2.1 單核/巨噬細胞、中性粒細胞的吞噬作用機體固有免疫中，單核/巨噬細胞和中性粒細胞受到細胞信號轉導和微環境因素的調節，其表型發生改變，進而促進機體的免疫防御，緩解炎癥反應[6]。單核/巨噬細胞是免疫系統中重要的細胞組分，均具有較強的吞噬作用。在MSU晶體誘導的壞死性炎癥模型中，單核細胞分化為M2型巨噬細胞時，表現出更高的吞噬能力，它受多種模式識別受體的刺激，可吞噬外來粒子和凋亡細胞，尤其是對凋亡中性粒細胞的非炎性吞噬[7]。分化過程與轉化生長因子β1的分泌呈正相關，且抑制趨化因子IL-8、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等促炎介質的產生[7]。凋亡細胞不僅可被巨噬細胞吞噬而清除，也可被中性粒細胞吞噬[6]。在MSU晶體誘導的小鼠腹膜炎模型中，中性粒細胞可在補體C5a和細菌肽的刺激下釋放微泡，這種胞外子體能引發對凋亡細胞的吞噬作用，進而調控炎癥反應[8]。

2.2 炎癥小體介導的負調控作用炎癥小體/炎性小體是細胞感染或啟動應激反應時，在分子水平上調控促炎細胞因子的大分子多蛋白質復合物[9]。目前已發現的炎癥小體主要有5種，其中NLRP3炎癥小體被研究的最為深入和廣泛[9]。作為痛風炎癥發作時激活IL-1β的開關，MSU晶體通過活化NLRP3炎癥小體，激活效應蛋白胱冬肽酶-1(caspase-1)，進而將無活性的白細胞介素-1前體(pro-IL-1β)剪切加工為成熟IL-1β[10]，引起炎癥反應。其中，NLRP3炎癥小體的活化需要由上游NLRP3胞質蛋白和下游caspase-1前體以及銜接蛋白(apoptosis associated speck-like protein containing a CARD，ASC)所構成的三聚體激活，胱天蛋白酶募集結構域(caspase recruitment domain，CARD)和熱蛋白結構域(pyrin domain，PYD)是連接該三聚體的重要部分[11]。因此，炎癥小體調節免疫因子和Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)信號通路，調節炎癥小體作用底物，對炎癥負調控循環至關重要。

2.2.1COPs和POPs 僅由CARD結構域蛋白或PYD結構域蛋白組成的胞內炎癥小體調節劑被稱為COPs(CARD-only proteins)和POPs(PYD-only proteins)，它們可調節NLRP3炎癥小體活性，阻斷成熟IL-1β的釋放，限制炎癥反應[11]。固有免疫細胞表面存在直接識別病原體某些共有特定分子結構的受體，如核苷酸結合寡聚化結構域(nucleotide binding oligomerization domain，Nod)樣受體。COPs蛋白家族的Nod2-S是該受體的內源性抑制劑，一方面它與Nod2受體競爭性結合接頭蛋白，使caspase-1活化受阻[12]。另一方面，在抗炎細胞因子IL-10的刺激下，Nod2-S表達上調，抑制TNF-α和IL-8等促炎介質的釋放[13]。其它COPs蛋白均與caspase-1前體具有高度同源性，可阻止NLRP3炎癥小體活化，限制成熟IL-1β的釋放[11]。

PYD蛋白是通過激活炎癥小體活化途徑，參與宿主防御病原體的重要信號分子，可與銜接蛋白ASC、效應蛋白組裝成炎癥小體[11]。POP蛋白家族與PYD結構具有高度同源性，可競爭性結合銜接蛋白ASC，阻止炎癥小體形成，阻礙炎癥小體介導的caspase-1的激活，以及隨后的促炎細胞因子的加工和分泌[13]。此外，TLR/核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)信號通路是pro-IL-1β產生的重要途徑，POPs能抑制NF-κB的激活，間接抑制IL-1β產生，負調控炎癥反應[13]。

2.2.2其他炎癥小體調節因子 Lamkanfi等[14]報道，NLRP3炎癥小體活化機制與細胞自噬有關。p62是細胞自噬中一種接頭蛋白，MSU晶體可募集p62，引起損傷線粒體的清除，并抑制DNA和活性氧的釋放，進而激活NLRP3炎癥小體活化的調節機制。CY-09是一種新型的NLRP3炎癥小體抑制劑，可結合NLRP3炎癥小體特定結構域，并限制其ATP酶活性，抑制炎癥小體活化[15]。

2.2.3TLRs信號通路的負調控因子 TLRs通過與Toll-IL-1受體結構域相互作用識別病原體，并利用胞內接頭蛋白啟動天然免疫應答反應。在TLRs信號級聯中，負調控因子抑制TLRs/NF-κB信號通路，干擾炎癥小體作用底物pro-IL-1β的產生，pro-IL-1β的缺失阻礙了活性IL-1β的產生[2,13]。TLRs信號介導的負調節因子主要有3類：① 胞外調節劑，如TLR2和TLR4等可溶性誘餌(sTLR)，其可結合TLRs信號上的胞外輔助蛋白，抑制TLRs信號，從而消退急性炎癥，但其具體作用機制尚待進一步闡明[16]。此外，重組蛋白多糖PRG4可以抑制人和小鼠巨噬細胞對MSU晶體的吞噬作用，降低促炎細胞因子、sTLR4趨化因子的表達和產生，且比TLR2和TLR4對受體有更強的親和力[17]。② 跨膜蛋白調節劑，如含SH2結構域(Src homology domain，SH2)的腫瘤發生抑制蛋白，其可干擾TLRs接頭蛋白與跨膜蛋白特異性結合，抑制TLRs信號[18]。③ 胞內調節劑，如髓樣分化因子MyD88。它是除TLR3外所有TLRs信號的胞質銜接蛋白，與胞內域的Toll-IL-1受體同源結構域結合，介導抗炎因子的釋放[19]。近來，有研究表明，新型胞內銜接蛋白SARM可能通過與MyD88相互作用，抑制TLRs信號[18]。

2.3 炎性細胞因子的調控作用

2.3.1內源性IL-1受體拮抗劑 炎癥反應的自發消退不僅體現在炎性介質的活化，還表現在細胞因子發揮促炎活性的過程中。內源性IL-1受體拮抗劑(interleukin-1 receptor antagonist，IL-1Ra)競爭IL-1受體，阻斷由MSU晶體刺激免疫細胞釋放的IL-1的促炎活性[2]。Anakinra(阿那白滯素)是典型的IL-1Ra，可選擇性地直接阻斷IL-1R，在臨床已經證實對急性痛風性關節炎有良好的抗炎作用[20]。抗炎因子IL-37是IL-1R家族的一種免疫抑制因子，能有效降低IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性細胞因子活性，但具體調節機制尚不完全清楚[21]。此外，痛風性關節炎患者的滑液中含有較高水平的抑炎因子IL-10和可溶性TNF受體(sTNFR-Ⅰ/Ⅱ)，其中sTNFR可競爭性抑制TNF-α[22]。

2.3.2胞內介質 免疫系統和炎癥反應由多種細胞因子調控。由細胞因子誘導的SH2同源性蛋白質(cytokine-inducible SH2 containing protein，CIS)以及其信號傳導抑制劑(suppressors of cytokine signaling，SOCS)屬于細胞內蛋白家族，是細胞因子介導的天然免疫和適應性免疫的重要生理調節因子，主要通過JAK-STAT信號轉導途徑，抑制促炎細胞因子的活性[23]。有研究表明，痛風炎癥反應的自發性緩解與CIS、SOCS表達上調有關，且當CIS、SOCS等胞內介質表達上調時，IL-1β和TNF-α表達受抑制[24]。在炎癥發作時，SH2結構域與細胞因子受體的磷酸化酪氨酸殘基結合，進而直接結合JAKs，抑制JAK-STAT信號通路，阻斷細胞因子的級聯放大作用。近年來，JAK靶向小分子抑制劑研究活躍，已用于臨床試驗或臨床[24-25]。此外，SOCS1與MyD88所激活的下游分子輔助接頭蛋白結合，間接調節TLRs信號傳導途徑，這是限制天然免疫反應的一種快速和選擇性的機制[18]。目前，對細胞內CIS和SOCS在關節性炎癥疾病中非特異性誘導的作用尚未完全揭示，需要進一步研究確認。

2.4 NETs

2.4.1聚集的NETs對急性炎癥的緩解 Schauer等[26]發現，急性痛風性炎癥反應自發消退與聚集的NETs(aggregated NETs，aggNETs)有關，這提示中性粒細胞以更加復雜的方式參與炎癥反應的調控。在急性痛風性關節炎發作早期，巨噬細胞對MSU晶體的識別和清除作用激活了中性粒細胞，活化的粒細胞釋放一種呈網狀結構的NETs。當大量的NETs聚集時，形成aggNETs[27]。通過小鼠氣囊炎和MSU晶體誘導的足趾腫脹模型，證實MSU晶體可誘導炎癥部位形成aggNETs晶體結構[26]。該研究還發現，aggNETs通過絲氨酸蛋白酶誘捕，以及降解IL-1β、IL-6、TNF-α、MCP-1等促炎細胞因子，從而緩解炎癥反應[26]。

2.4.2無癥狀性痛風石 NETs的發現為了解中性粒細胞在慢性痛風中的作用機制指明了新的方向。有研究表明，NETs可能參與了慢性痛風中痛風石的形成，類似于慢性肉芽腫性病變[2]。在慢性痛風中，aggNETs也是活化巨噬細胞的誘發因素。活化的巨噬細胞和其他免疫細胞(如淋巴細胞)在痛風石周圍形成肉芽腫樣結構[28]。它是由MSU晶體嵌入核外DNA和中性粒細胞顆粒蛋白中形成的結晶核心，周圍是結締組織和單核巨噬細胞、破骨細胞、肥大細胞等炎癥細胞形成的天然免疫細胞群體[29]。經過蛋白質組分分析，在痛風石中通常存在多種蛋白，如免疫球蛋白、補體因子、抗炎蛋白、促炎蛋白等。炎癥介質和炎性蛋白的共同表達說明MSU晶體沉積過程中發生了炎癥反應，然后產生抗炎蛋白緩解炎癥[30]。目前，對慢性痛風機制的了解是有限的，通過形成aggNETs促進NETs的募集，從而影響微動態平衡，以應對炎癥反應，這僅停留于理論層面上，如何在體內實施這一方案將是未來需要研究的課題。

3 展望

“痛風”一詞由來已久，古代痛風都好發于帝王將相和達官顯貴。隨著疾病診斷模式的改進，迫切需要對痛風自發緩解機制有個更為合理的解釋。作為急性炎癥反應激活的關鍵中間體，炎癥小體在痛風發生、發展過程中參與的調節通路還需要繼續重視，如何將機體炎癥負調控因子應用到臨床更是一大研究難點。NETs的發現加深了對慢性痛風發病機制的認識，但圍繞痛風石異物反應的分子機制研究仍有待加強。近年來，不斷有IL-1Ra藥物治療痛風的報道，然而只有Canakinumab單抗被允許作為復發性痛風的三線用藥，且價格昂貴。為了增加患者對新型治療藥物選擇的可能性，探明IL-1在痛風分子機制中的作用，以及優化IL-1Ra藥物也是目前的研究趨勢。