趨化因子CCL21在類風濕關節炎發病中作用的研究進展

吳娟，段曉玲，謝璠，石宇紅

桂林醫學院附屬醫院，廣西桂林 541000

類風濕關節炎(RA)是一種破壞性極強、易致殘的慢性自身免疫性疾病，可導致關節炎癥聚集和骨質破壞及關節變形。RA的發病機制較復雜，但多數學者認為與炎癥有一定關聯。RA的臨床表現包括關節表現和關節外表現。炎性細胞因子聚集關節介導關節炎癥導致骨關節侵蝕[1]。這些與白細胞的募集有關，但白細胞又需趨化因子的協助穿過內皮細胞進入滑膜組織和液體[2]。據全基因組相關研究顯示，趨化因子CCL21是RA的易感基因，具有與RA和銀屑病性關節炎相關的多種基因多態性[3]。趨化因子CCL21是Nagira最先發現的一種新型穩態趨化因子。既往研究發現，趨化因子CCL21 可趨化免疫細胞遷移靶器官參與炎癥反應、促進血管新生，與RA的進展甚至是RA繼發肺間質病變的進展有一定聯系[4～7]。現就趨化因子CCL21在RA中的研究進展綜述如下。

1 趨化因子CCL21及其受體CCR7的概述

趨化因子是一種趨化性細胞因子，能協調包括免疫細胞在內的細胞在體內的協調定位，趨化因子在機體中發揮重要作用，如在免疫反應的啟動、免疫細胞介導的感染和疾病中的病理生理募集等[8]。趨化因子是最大的細胞因子家族，由人和小鼠的40個內源性成員組成。目前趨化因子約有48種，近年來，根據功能將趨化因子分為炎性趨化因子、穩態趨化因子、雙功能趨化因子[2]，炎性趨化因子如CXCL8和CCL2通常只在炎癥條件下表達，它們的產生可在促炎性細胞因子如IL-1和TNF-α[9]的刺激下被誘導，在免疫系統效應細胞募集過程中扮演重要的誘導、趨化作用;穩態趨化因子如CCL19、CCL21主要是指導造血、淋巴細胞和樹突狀細胞歸巢等重要生理過程和機體組織的正常免疫監視,與炎癥趨化因子不同，它們只與某一單一的受體結合;雙功能趨化因子參與正常免疫防御，只有在炎癥條件下才上調。然而，趨化因子只有與趨化因子受體結合才能正確發揮其生物學功能[8]。趨化因子受體是視紫紅質樣7種跨膜受體γ亞家族中最大的分支,趨化因子受體在所有類型的免疫細胞上均有表達差異，可劃分為兩組：G蛋白偶聯趨化因子受體，激活百日咳毒素敏感的Gi型G蛋白的信號和非典型趨化因子受體，通過以G蛋白的方式清除趨化因子來抑制炎癥[10]。一般來說，趨化因子只與他們自己類的受體結合，但在一個給定的亞家族中，由于存在大量的混雜，就意味著許多趨化因子可結合多種趨化因子受體。

趨化因子CCL21即次級淋巴組織趨化因子(SLC)，又稱 Exodus-2或 6Ckine，是Nagira最先發現的一種新型的穩態趨化因子。Nagira發現編碼人的CCL21的mRNA在淋巴結、闌尾、脾臟等次級淋巴組織高表達。CCL21與特定的受體CCR7結合才能發揮生物學功能。CCL21 可趨化淋巴細胞、巨噬細胞和T細胞等多種免疫細胞，介導應激反應、感染、血管形成及樹突細胞成熟等多種生理及病理過程[4～7]。

趨化因子受體CCR7是一種包含7個跨膜結構域的G蛋白連接的細胞表面受體，并通過異三聚體G蛋白及其下游效應器參與信號轉導。CCR7與其配體協同調節了免疫應答的啟動和免疫耐受的誘導。既往認為CCR7是一種有效的白細胞趨化受體，在免疫應答的啟動中起重要作用，后來對趨化因子CCR7又有了新的認識，認為CCR7是免疫細胞(如T細胞和樹突狀細胞)向次級淋巴器官歸巢的調節因子。然而，CCR7在這些細胞中的共同作用是促進遷移[1]。促進T細胞和抗原呈遞樹突狀細胞向淋巴結的各種亞群的結構轉移。CCR7的獨家配體是 CCL19、CCL21，分別介導不同的生理學功能。CCL19、CCL21 均為穩態趨化因子，CCL19、CCL21主要在淋巴器官和淋巴管表達[11]。CCR7主要在T細胞、B細胞、活化的NK細胞和樹突細胞表面表達[12～15],調控了免疫細胞的歸巢。CCR7控制著攜帶抗原的樹突狀細胞和T細胞向淋巴結的歸巢，在淋巴結中啟動適應性免疫反應，此外，CCR7亦引導T細胞向炎癥的滑膜遷移，從而導致RA的形成[16]。以往研究結果表明，CCL19和CCL21在諸多自身免疫性疾病中起重要作用，如多發性硬化、動脈粥樣硬化和RA。研究發現，在RA患者外周血及滑液中CCL21/CCR7高表達[1，11]。體外動物實驗研究發現，用缺乏CCR7的小鼠誘導關節炎，由于第三淋巴組織的發育和組織受損，減少了關節炎的發生，說明CCR7及其相應的配體在RA患者發病中發揮重要作用。而且在RA動物模型中阻斷趨化因子及其受體已證明可降低疾病的嚴重性及并提高治療效果[2]。

2 趨化因子CCL21在RA發病中的作用

2.1 促進炎癥因子向滑膜組織遷移 RA是一種以血管生成為特征的慢性炎癥性疾病，依賴于內皮細胞的活化、遷移和增殖，趨化因子CCL21在此疾病的發病中起重要作用[17]。趨化因子CCL21主要在淋巴管高內皮小靜脈及T細胞富集區基質細胞表達[11]，類風濕滑膜組織的內皮細胞亦可產生CCL21，其中CCR7表達的效應T細胞被保留在炎癥的滑膜中，以促進疾病的進展。CCL21是一種RA的易感基因，能同時吸引T細胞和巨噬細胞，促進骨髓和T細胞的致病活性。CCR7及其配體CCL21控制T細胞和樹突狀細胞向淋巴結內T細胞啟動和啟動適應性免疫反應的區域歸巢[8]。既往大量數據已證實，RA患者關節滑膜內皮細胞和血管周圍滑膜浸潤可檢測到CCL21高表達，猜測這些趨化因子可將幼稚的T細胞吸引到炎癥部位，以促進疾病的進展。研究證實，缺乏CCR7的小鼠表現出淋巴細胞和樹突狀細胞向幼稚的T細胞區遷移的缺陷[16]。并且發現CCR7缺乏的小鼠可對膠原誘導性關節炎完全抵抗，使用CCR7阻斷劑后對膠原誘導性關節炎的治療效果理想，其中CCR7的免疫中和或敲除通過減少CD3+幼稚T細胞數量和提高調節性T細胞的頻率來保護小鼠免受膠原誘導性關節炎的影響[18]。在體外實驗發現，通過CCL21或CCR7的中和作用，RA患者滑膜液誘導的單核細胞趨化減少[19]。CCL21招募CCR7+樹突狀細胞和T細胞到淋巴組織和非淋巴組織如關節滑膜內[20]，調節免疫細胞浸潤，此外，滑膜內表達的CCL21通過激活CCR7+內皮細胞遷移可促進血管生成，進一步加速疾病的進展。這些發現表明，CCL21刺激免疫細胞遷移促進RA疾病的進展。

2.2 促進破骨細胞的遷移 破骨細胞是導致RA骨侵蝕的關鍵因素。破骨細胞前體(單核細胞和巨噬細胞)和破骨細胞被吸收到炎癥的滑膜中，并被激活以引起軟骨下骨的侵蝕[21]。這些細胞向關節內遷移是RA發病的重要步驟。既往有報道稱，趨化因子可促進破骨細胞的遷移進而參與RA的發病。在不同的研究中[9]，包括IL-1β、IL-17和TNF-α在內的促炎性細胞因子已被證實與滑膜炎癥、結締組織破壞、關節軟骨退化和軟骨下骨吸收有關。Lee等[21]研究發現，在破骨細胞分化中，TNF-α、IL-1β和脂多糖均可刺激CCR7的表達，然而，CCR7對破骨細胞的形成不受影響，而是通過Rho-ROCK信號通路介導，促進破骨細胞的遷移能力，增加破骨細胞的吸收活性，對RA的骨關節侵蝕起作用。研究表明[22]，在破骨細胞分化中，IL-6、IL-23和Th17/IL-17在RA疾病進展過程中起重要作用。研究發現，CCL21誘導M1型的巨噬細胞可促進原始T細胞向TH17細胞分化，增強RA破骨細胞的生成，此外，CCL21上調了Th17促進細胞因子IL-6、IL-1β、IL-23和IL-17產生，進一步促進破骨細胞的生成[1]。McHugh等[19]通過實驗證實了CCL21以髓細胞依賴的方式誘導TH17細胞極化，進而刺激破骨細胞的形成和骨侵蝕。

2.3 促進血管新生 血管翳形成是RA的重要病理表現之一。CCL21作為一種內皮細胞生長因子，可以募集內皮細胞誘導血管新生。CCL21主要由淋巴結內皮細胞表達的，并作為內皮細胞生長因子發揮作用。CCL21可誘導產生血管內皮細胞、血管生成素1和白細胞介素-8(IL-8)促進血管生生成。在RA的關節部位,CCL21通過與CCR7的結合激活PI3K/Akt-1信號通路來介導人類微血管內皮細胞的移行，此外還通過RA滑液和組織中的內皮細胞和內皮祖細胞(EPCs)的聚集來加強血管的形成，CCL21或CCR7的中和降低了RA滑液誘導人類微血管內皮細胞遷移和血管形成。拮抗CCL21/CCR7可抑制血管生成減少白細胞向病變關節的遷移，為RA的治療提供一種新的治療方法。低氧亦參與了血管的新生。研究發現,低氧可促進CCR7的表達，抑制CCR7可顯著抑制缺氧誘導的細胞遷移和侵襲，抑制血管的新生。因此，阻斷血管新生將成為RA新的治療手段[23]。

2.4 CCL21促進RA繼發肺間質病變進展 RA是一種免疫性、全身性疾病，臨床表現可累及關節，亦可累及全身各個系統,常累及呼吸系統,以肺間質疾病最為常見。間質性肺疾病最終可向肺纖維化進展，趨化因子CCL21參與肺纖維化的進展。CCL21能顯著調節特發性肺纖維化活檢標本中表達CCR7的成纖維細胞的遷移和增殖能力；此外，靶向CCL21或CCR7在免疫缺陷小鼠模型中被證明能消除肺纖維化。CCL21可啟動G蛋白非依賴的信號通路如活化MAPK信號 (p38、ERK1/2、JNK)和PI3K-Akt-NF-κB 信號參與肺間質病變的發病。其中，NF-κB已經被證實與RA繼發肺纖維化有關聯。有學者發現[24]，CCL21/CCR7還可通過ERK1/2信號通路激活肺組織中的上皮細胞向間充質細胞轉化(EMT)，可促進EMT生物標記蛋白的表達，促進間質性肺疾病向肺纖維化進展。而且TGF-β1是一種典型的EMT刺激細胞因子[25]，研究發現TGF-β1可能刺激癌細胞表達CCR7[26],并且RA患者與TGF-β1升高有關。此外，趨化因子軸誘導肺組織中CCL21的高表達,發現在缺乏CCR7的小鼠出現血管周圍性肺部炎癥的概率高，并發展向肺動脈高壓發展。這些跡象表明CCL21可能參與了肺疾病的進展。

綜上所述，趨化因子 CCL21 可促進炎癥因子向滑膜組織遷移、促進破骨細胞的遷移加速骨關節的破壞、促進血管新生，參與RA的發病，甚至與RA合并肺間質病變的進展有一定聯系。趨化因子CCL21表達與RA的活動性有關，對RA的診斷有重要作用。目前國內外對趨化因子CCL21的研究較少，尤其是趨化因子CCL21在RA的作用機制較復雜，仍需大量研究來證實。