细胞因子与硬皮病研究进展

赵云，李建勤，黄长征

（1.长江航运总医院，武汉430015；2.华中科技大学同济医学院附属协和医院，武汉430022）

·综述·

细胞因子与硬皮病研究进展

赵云1，李建勤1，黄长征2

（1.长江航运总医院，武汉430015；2.华中科技大学同济医学院附属协和医院，武汉430022）

硬皮病是一种主要累及皮肤和可侵犯全身多器官的纤维化、硬化性结缔组织病，该病具有一定的损容性，严重者可以引起生理和心理残疾，目前尚无特效治疗方法，其病因及发病机制复杂，涉及血管异常、免疫异常及胶原异常等，近年来研究表明，多种细胞因子可能在硬皮病纤维化过程中发挥重要作用，本文就细胞因子与硬皮病的关系研究做一综述。

硬皮病；细胞因子；综述

1 转化生长因子β(TGF-β)

TGF-β是一种具有多种生物活性、广泛存在的多肽生长因子，其来源广泛，可分泌TGF-β的细胞包括淋巴细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞以及血小板等[1]。TGF-β是成纤维细胞最强的刺激物质之一，广泛参与多种疾病尤其是器官纤维化的发生和发展。TGF-β也是在硬皮病中致病的主要促纤维化因子，在肉芽组织的产生及纤维化组织的形成中扮演重要角色。TGF-β有强大的促细胞外基质（ECM）产生作用，这些基质包括胶原、纤连蛋白、原纤蛋白以及蛋白聚糖等。TGF-β不仅可以促进硬皮病中成纤维细胞过度产生ECM，也可以通过抵制FAS介导的细胞凋亡来激活成纤维细胞，改变成纤维细胞亚种的表型，从而使成纤维细胞变成肌纤维细胞，产生更多的胶原[2]。

在哺乳类动物中至今已发现TGF-β有TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3 3个亚型，三者都可以促进ECM产生，多个研究证实其在硬皮病患者的血清和皮损组织中的表达水平均升高。TGF-β1和TGF-β2在ECM的过度产生方面作用更为显著，其中TGF-β1升高更明显且与硬皮病的肺纤维化有关，而TGF-β2和TGF-β3则可能与硬皮病的基因易感性有关，TGF-β3还可反映皮肤硬化的程度。研究表明，用特异性抑制TGF-β活性的肽或者TGF-β可溶性受体治疗硬皮病模型小鼠，发现小鼠皮肤及肺的纤维化发展过程可以被抑制[3]，这可为探寻硬皮病的治疗靶点及方法提供依据。

2 结缔组织生长因子(CTGF)

在生理状态下CTGF的表达水平很低，其作用范围也主要局限于结缔组织。CTGF可以由激活的皮肤成纤维细胞、血管平滑肌细胞、肝星状细胞、肺成纤维细胞、肾小球系膜细胞等合成分泌。CTGF通常作为TGF-β作用于结缔组织细胞的一个下游介质分子，TGF-β可以选择性刺激成纤维细胞表达CTGF。在成纤维细胞中，CTGF是一个活跃的有丝分裂原，也是胶原蛋白和纤连蛋白产物的催化剂[4]。

目前认为，CTGF产生的主要分子效应是顺序激活丝裂原活化蛋白激酶和Smad依赖的信号通路[5]，激活成纤维细胞，使其增殖、分化，分泌细胞外基质及表达黏附分子等，使胶原纤维的合成增多从而参与硬皮病的发展。在动物模型中，博莱霉素诱导小鼠皮肤纤维化的过程中CTGF是必要的一个环节，CTGF基因敲除小鼠的皮损中高表达α-平滑肌肌动蛋白的肌成纤维细胞明显减少[6]。同样，有研究发现系统性硬皮病（SSc）患者皮损中分化异常的角质细胞会分泌大量的CTGF，进而参与皮肤纤维化[7]。此外，SSc患者体内的微血管内皮细胞可以通过CTGF/TGF-β依赖的间质细胞转化来募集并激活皮肤成纤维细胞，这种内皮细胞和成纤维细胞的相互作用进一步促进成纤维细胞的激活和侵袭，加重皮肤病变[8]。在硬皮病患者血浆中CTGF水平升高，并且与皮肤硬化的范围及严重程度相关；硬皮病发病过程中CTGF的作用更多的是维持纤维化的发展，而不是启动纤维化。

3 血小板衍生生长因子(PDGF)

PDGF的过度激活已经被认为与人类的数种疾病相关，如动脉粥样硬化、肺动脉高压、器官纤维化及肿瘤发生。有大量的研究表明PDGF在器官纤维化方面的作用与TGF-β的作用一致，PDGF也可以刺激成纤维细胞产生ECM。PDGF在硬皮病的发病中可能也发挥了重要作用。在正常皮肤和肺组织中PDGF几乎不表达，而在硬皮病患者皮损中用免疫组织化学的方法可以检测到PDGF及其受体表达增加。同时，在硬皮病患者的支气管肺泡灌洗液中亦检测到PDGF水平的升高。正常成纤维细胞不受TGF-β的影响，与此不同的是，硬皮病成纤维细胞会对TGF-β治疗作出应答并且上调PDGFRα的表达。在硬皮病成纤维细胞中，PDGF还可以通过自分泌一种促纤维化的趋化因子——单核细胞趋化蛋白-1，从而间接促进纤维化。有研究结果证实在分离的硬皮病患者成纤维细胞中，活性氧簇可以显著激活PDGF受体，从而促进成纤维细胞向促纤维化表型转化，参与硬皮病发展[9]。

4 肿瘤坏死因子(TNF)

TNF是一种前炎症细胞因子，分为TNF-α和TNF-β两类，其中TNF-α主要由巨噬细胞产生，TNF-β主要由T淋巴细胞产生，其它细胞如平滑肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞、表皮细胞等也可低水平的表达TNF-α和TNF-β。目前研究较多的是TNF-α，对TNF-β的功能研究有限。

在急、慢性系统性炎症中，TNF是一个关键性介质，它不仅可以诱导自身的分泌，也可刺激其他炎症因子及趋化因子的分泌，因此其在一些自身免疫性疾病如类风湿关节炎、多发性硬化、系统性红斑狼疮及硬皮病等中均起关键作用。研究表明，TNF-α在硬皮病的发病机制中发挥作用，硬皮病患者的血清中TNF-α水平升高，且其升高与肺纤维化及肺动脉高压的发展相关。硬皮病患者的外周血单个核细胞比对照组细胞生成更多的TNF-α，在伴有肺泡炎症的硬皮病患者的支气管肺泡灌洗液中TNF-α的水平亦明显升高。在正常以及硬皮病成纤维细胞中TNF-α可以抑制TGF-β及CTGF的合成，但SSc患者体内成纤维细胞持续表达CTGF蛋白，说明其对TNF的抑制作用不敏感[10]。

TNF-α对体外培养的成纤维细胞的影响并不能有效反映其在体内的作用。体外实验发现，2型辅助性T细胞主要通过TNF-α抑制SSc患者成纤维细胞中胶原蛋白的合成[11]，但动物实验通过持续注射TNF可导致小鼠的成纤维细胞局灶性聚集及胶原蛋白的合成增加。导致这种体内外实验的差异，可能是因为TNF对胶原蛋白的合成不直接起作用，而是通过调节其它促纤维因子间接起作用。最近的一项研究发现，TNF超家族成员之一的LIGHT（肿瘤坏死因子超家族成员14）也参与了皮肤纤维化的发生。LIGHT可以与人上皮胶质细胞中的特异性受体结合，促进胸腺基质淋巴细胞生成素的合成；在体试验中给小鼠注射重组的可溶性LIGHT可以促进皮肤胶原蛋白沉积，并且使得小鼠上皮组织增厚[12]。

5 白细胞介素(IL)

5.1 IL-1IL-1又名淋巴细胞刺激因子，主要由活化的单核－巨噬细胞产生，它有IL-1α、IL-1β和IL-1受体拮抗剂3种存在形式，IL-1β是一种分泌型细胞因子而IL-1α主要存在于细胞内，IL-1主要的生物学功能是促进T、B淋巴细胞的增殖和分化。研究表明，患有系统性硬化病的患者血清中IL-1β浓度显著高于正常对照组，并且SSc患者支气管肺泡灌洗液中IL-1β浓度较对照组也明显升高[13]。IL-1β可刺激正常皮肤成纤维细胞合成胶原蛋白，对SSc患者成纤维细胞的刺激作用则较弱，但可上调IL-6及IL-8 mRNA的表达，从而间接促进SSc的发生。此外，也有研究表明，与健康对照组相比，系统性硬化病患者血清中IL-1α水平较高[14]。IL-1α可以诱导SSc成纤维细胞合成PDGF、IL-6，这两种细胞因子在胶原蛋白合成及成纤维细胞的增殖中发挥重要作用。

5.2 IL-4IL-4由Th2细胞分泌，其生物学功能包括促进B细胞分裂增殖，增强巨噬细胞的功能，诱导血管内皮细胞表达血管细胞黏附分子-1等，从而调节体液免疫和细胞免疫。研究发现，在早期活动状态的SSc患者皮损中发现了CD4和CD8双阳性的T细胞，其可以高表达IL-4，从而增强成纤维细胞中的细胞外基质沉积[15]。IL-4可以促进成纤维细胞的趋化、增殖，增加胶原蛋白及纤连蛋白的合成以及上调α-平滑肌肌动蛋白的表达[16]。IL-4介导的胶原蛋白表达过程中，转录活化因子-6和信号转导因子起重要作用，IL-4的刺激可以增加转录活化因子-6的酪氨酸磷酸化，并提高其与DNA的结合力，进而增强胶原蛋白启动子的活性以及胶原蛋白mRNA的表达。IL-4对成纤维细胞过度增殖的调节，也可通过巨噬细胞、T细胞以及嗜碱性粒细胞表达的CD40L介导，皮肤的成纤维细胞表达CD40，与上述细胞表面CD40L结合，由此便与成纤维细胞紧密接触。此外IL-4还可以通过活化TGF-β，编码促纤维化因子，从而影响胶原蛋白启动子的活性。

5.3 IL-6IL-6可由多种细胞合成，主要包括单核-巨噬细胞、Th2细胞、成纤维细胞以及内皮细胞，其功能多样，能够刺激活化B细胞，促使T细胞增殖及细胞毒性T淋巴细胞活化，刺激肝细胞合成急性期蛋白等。可参与炎症反应、自身免疫性疾病、代谢调控及肿瘤发生等过程，被认为是多效性细胞因子。在肿瘤的发生过程中，IL-6的分泌常常与肿瘤的生长、发展及复发紧密联系在一起。

IL-6主要通过gp130信号途径及IL-6/IL-6R途径发挥作用。临床应用方面，使用IL-6受体拮抗剂阻断IL-6信号转导，已被认为是治疗类风湿性关节炎的有价值的手段。在SSc患者及动物模型中的研究表明，IL-6在其发病机制中起着关键作用，已有研究表明SSc患者体内IL-6水平的升高。免疫组化检测结果亦显示，在SSc表皮及真皮的成纤维细胞中IL-6染色呈强阳性。C反应蛋白作为疾病急性期的指标之一，可由IL-6诱导产生，研究表明IL-6和C反应蛋白在SSc的发病机制和临床表现中发挥重要作用，并且可能是评估病情活动性、严重程度和不良预后的有用指标。

最近一项研究表明，IL-6基因的多态性对于SSc的易感性有重要作用[17]。亦有研究结果显示IL-6的转运信号可以增加胶原蛋白的合成，IL-6的缺失可以改变17型辅助性T细胞出现的数量及频率，并且可增加调节性T细胞的比例[18]。此外，使用针对IL-6受体的单克隆抗体进行治疗可以减轻博莱霉素导致的小鼠皮肤纤维化[19-20]。

6 其他细胞因子

硬皮病纤维化的产生主要是ECM的过度沉积以及其伴随的ECM降解减慢，在此过程中，成纤维细胞可释放一些促炎趋化因子，如单核细胞趋化蛋白-1，这可能会间接影响ECM重塑。硬皮病的发病机制错综复杂，参与硬皮病机制的因子众多，除上述因子外，还涉及干扰素、内皮素、抑癌蛋白M等，这些细胞因子通过各种信号通路及不同的机制发挥作用，并且相互联系。

[1]Liakouli V,Cipriani P,Marrelli A,et al.Angiogenic cytokines and growth factors in systemic sclerosis[J].Autoimmun Rev,2011,10: 590-594.

[2]Samuel GH,Lenna S,Bujor AM,et al.Acid sphingomyelinase deficiency contributes to resistance of scleroderma fibroblasts to Fas-mediated apoptosis[J].J Dermatol Sci,2012,67:166-172.

[3]Nakamura-Wakatsuki T,Oyama N,Yamamoto T.Local injection of latency-associated peptide,a linker propeptide specific for active form of transforming growth factor-beta1,inhibits dermal sclerosis in bleomycin-induced murine scleroderma[J].Exp Dermatol,2012, 21:189-194.

[4]Sonnylal S,Shi-Wen X,Leoni P,et al.Selective expression of connective tissue growth factor in fibroblasts in vivo promotes systemic tissue fibrosis[J].Arthritis Rheum,2010,62:1523-1532.

[5]Nagaraja T,Chen L,Balasubramanian A,et al.Activation of the connective tissue growth factor（CTGF）－transforming growth factor beta 1（TGF－beta 1）axis in hepatitis C virus-expressing hepatocytes[J].PLoS One,2012,7:e46 526.

[6]Liu S,Shi-wen X,Abraham DJ,Leask A.CCN2 is required for bleomycin-induced skin fibrosis in mice[J].Arthritis Rheum,2011, 63:239-246.

[7]Nikitorowicz-Buniak J,Shiwen X,Denton CP,et al.Abnormally differentiating keratinocytes in the epidermis of systemic sclerosis patients show enhanced secretion of CCN2 and S100A9[J].J Invest Dermatol,2014,134:2693-2702.

[8]Serratì S,Chillà A,Laurenzana A,et al.Systemic sclerosis endothelial cells recruit and activate dermal fibroblasts by induction of a connective tissue growth factor（CCN2）/transforming growth factor β-dependent mesenchymal-to-mesenchymal transition[J]. Arthritis Rheum,2013,65:258-269.

[9]Tsou PS,Talia NN,Pinney AJ,et al.Effect of oxidative stress on protein tyrosine phosphatase 1B in scleroderma dermal fibroblasts [J].Arthritis Rheum,2012,64:1978-1989.

[10]Pehlivan Y,Onat AM,Ceylan N,et al.Serum leptin,resistin and TNF-α levels in patients with systemic sclerosis:the role of adipokines in scleroderma[J].Int J Rheum Dis,2012,15:374-379.

[11]Chizzolini C,Parel Y,De Luca C,et al.Systemic sclerosis Th2 cells inhibit collagen production by dermal fibroblasts via membraneassociated tumor necrosis factor alpha[J].Arthritis Rheum,2003,48: 2593-2604.

[12]Herro R,Antunes Rda S,Aguilera AR,et al.The Tumor Necrosis Factor Superfamily Molecule LIGHT Promotes Keratinocyte Activity and Skin Fibrosis[J].J Invest Dermatol,2015,135:2109-2118.

[13]Hussein MR,Hassan HI,Hofny ER,et al.Alterationsof mononuclear inflammatory cells,CD4/CD8+T cells,interleukin 1beta,and tumour necrosis factor alpha in the bronchoalveolar lavage fluid,peripheral blood,and skin of patients with systemic sclerosis[J].J Clin Pathol,2005,58:178-184.

[14]Maekawa T,Jinnin M,Ohtsuki M,et al.Serum levels of interleukin-1αinpatientswithsystemicsclerosis[J].JDermatol,2013,40:98-101.

[15]Parel Y,Aurrand-Lions M,Scheja A,et al.Presence of CD4+CD8+double-positive T cells with very high interleukin-4 production potential in lesional skin of patients with systemic sclerosis[J]. Arthritis Rheum,2007,56:3459-3467.

[16]Atamas SP,White B.Cytokine regulation of pulmonary fibrosis in scleroderma[J].Cytokine Growth Factor Rev,2003,14:537-550.

[17]Cénit MC,Simeon CP,Vonk MC,et al.Influence of the IL6 gene in susceptibility to systemic sclerosis[J].J Rheumatol,2012,39: 2294-2302.

[18]O'Reilly S,Cant R,Ciechomska M,et al.Interleukin-6:a new therapeutic target in systemic sclerosis?[J].Clin Transl Immunology, 2013,2:e4.

[19]Desallais L,Avouac J,Fréchet M,et al.Targeting IL-6 by both passive or active immunization strategies prevents bleomycininduced skin fibrosis[J].Arthritis Res Ther,2014,16:R157.

[20]Kitaba S,Murota H,Terao M,et al.Blockade of interleukin-6 receptor alleviates disease in mouse model of scleroderma[J].Am J Pathol,2012,180:165-176.

R593.25

A

1672－0709（2017）02-0171－03

2016-04-04）

黄长征，E-mail:hcz0501@126.com