巨噬细胞极化在类风湿关节炎中的研究进展

黄义杰，孙广臣

(桂林医学院药学院，广西 桂林)

0 引言

类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一种以关节滑膜炎、进行性软骨及骨破坏为特征的慢性自身免疫性疾病[1]。其主要病理过程为免疫系统的异常激活，单核细胞/巨噬细胞等免疫细胞进入滑膜组织，引发滑膜炎及滑膜增生，并进一步激活多种免疫细胞，分泌大量促炎细胞因子、趋化因子、自身抗体和基质金属蛋白酶，造成关节软骨及骨质严重破坏，最终导致关节畸形以及功能丧失[2]。据世界卫生组织统计，该病每年在世界范围内的发病率高达1-2%，是我国导致残疾的重大疾病之一[3]。

迄今为止，RA发病机制尚未完全阐明，巨噬细胞作为先天免疫系统的组成部分，在RA中发挥重要作用，它们不仅产生多种促炎细胞因子和趋化因子，还通过多种机制参与了RA的软骨和骨破坏[4]。研究发现，巨噬细胞在不同微环境中会出现不同形态分化及表型，包括经典激活(M1型)和替代激活(M2型)，M1/M2之间的不平衡是RA患者发病原因之一[5]。M1型巨噬细胞主要分泌促炎细胞因子，例如TNF-α和IL-1等，诱导关节破坏；而M2型巨噬细胞分泌抗炎细胞因子，IL-10、TGF-β等，通常用于RA患者的治疗[6]。巨噬细胞表型不同对类风湿性关节炎的影响也不同。在这篇综述中，我们将描述巨噬细胞极化特征以及相关信号通路对RA中巨噬细胞极化的调控，以期为RA的治疗策略提供新思路。

1 巨噬细胞极化特征

先前研究表明，巨噬细胞在不同微环境中会出现不同形态分化及表型，包括经典激活(M1)和替代激活(M2)表型[5]。M1/M2巨噬细胞具有不同的极化特征以及功能，M1型巨噬细胞可被Th1类细胞因子干扰素-γ(IFN-γ)、脂多糖(LPS)等诱导激活，分泌大量炎性细胞因子，如TNF-α，IL-6，IL-1β，IL-23、IL-12等，诱导关节滑膜炎症[7]。另外，M1型巨噬细胞高表达Toll样受体4(TLR4)，CD86，主要组织相容性复合物II类(MHC-II)，诱导型一氧化氮合酶(iNOS/NOS2)，并释放CXCL1、CXCL10、CCL5等趋化因子，进一步诱导关节破坏[8]。

M2型巨噬细胞通常由Th2类细胞因子IL-4，IL-10和IL-13等诱导激活，高表达CD206、CD163，趋化因子CCL17和CCL22；其中，精氨酸酶1(arg1)和几丁质酶(Ym1)是M2型巨噬细胞生物标志物[9]。另外，M2巨噬细胞分泌IL-4，IL-10等抑炎细胞因子，促进RA炎症消退以及组织重塑。M2型巨噬细胞包括M2a，M2b，M2c和M2d四种亚型：①M2a巨噬细胞可被IL-4，IL-13激活，分泌IL-10等抑炎细胞因子，并上调精氨酸酶-1(Arg1)、甘露糖受体(Mannose)和巨噬细胞几丁质酶(Ym1)的特异性表达，杀灭细胞外病原体，清除碎片，促进血管生成、组织重塑以及伤口愈合[10]；②M2b巨噬细胞被Toll样受体(TLR)，IL-1R配体或免疫复合物激活，分泌高水平的促炎性细胞因子，IL-6，TNF-α以及IL-1β等[11]；③M2c巨噬细胞由IL-10，TGF-β和糖皮质激素激活，分泌大量IL-10和TGF-β抑制炎症，与M2b型巨噬细胞一起被称为“调节性巨噬细胞”[12]；④M2d巨噬细胞是由TLR和腺苷受体(AR)激动剂共刺激诱导的，其特点是高表达IL-10和血管内皮生长因子(VEGF)，低表达TNF-α和IL-12[13]。M2巨噬细胞四种亚型都有各自的标志物，其中，CCL17是M2a巨噬细胞的标志物；CCL1是M2b巨噬细胞的标志物；M2c巨噬细胞的标志物为CCL18；M2d巨噬细胞的标志物包括CD206、Ym1、Fizz1、dectin-1和Arg1[14]，详见表1。

2 类风湿关节炎中的巨噬细胞极化

滑膜巨噬细胞是关节滑膜组织的重要组成部分，在维持关节稳态方面起至关重要的作用。健康者滑膜中的巨噬细胞以组织驻留巨噬细胞为主，它们可以清除细胞碎片和病原体，维持关节稳态；而在RA患者滑膜中，由于大量单核细胞涌入，并衍生为巨噬细胞浸润滑膜，驱动炎症反应，破坏关节稳态[15]。研究发现，RA患者滑膜中巨噬细胞亚群存在失衡，与健康者相比，RA患者的M1/M2比值更高。在一项双重免疫荧光染色研究中，发现滑膜衬里层主要包含成熟的组织驻留巨噬细胞(CD68+与CD163、CD32共表达)，以M2型巨噬细胞为主，而衬里下层表现出更多的混合表型(CD68+与CD163、CD32、CD64以及CD200R、CD14+共表达)，M1/M2混合型，RA患者中滑膜衬里下层巨噬细胞偏向于M1型极化[16]。另外，在RA患者滑液中也发现类似现象，RA滑液巨噬细胞高表达促炎极化标志物MMP12、EGLN3、CCR2，低 表 达FOLR2、SERPINB2、IGF1、CD36等抑制炎症的基因，说明RA滑液中的巨噬细胞以促炎M1型极化为主，且RA患者滑液中M1/M2巨噬细胞比值高于OA患者[17]。综合表明，RA患者关节中的巨噬细胞以M1型极化为主。

表1 巨噬细胞表型及特征

3 类风湿关节炎中的巨噬细胞极化调控

3.1 Notch信号通路调节

巨噬细胞极化受多种信号分子及通路的调控，如Notch信号通路，并且RA的发病机制与Notch信号传导有关[18]。Notch配体(DSL蛋白)与Notch受体(Notch1-Notch4)结合，在γ-分泌酶的水解作用下，Notch受体胞内结构域(Notch intracellular domain，NICD)释放并进入核内，NICD与基因启动子上的重组信号结合蛋白jκ(RBPjκ)转录因子结合，激活Notch靶基因(Hes1，Hey1)的转录[19]。Nakazawa M等研究者在RA患者滑膜组织中检测到了Notch1蛋白的表达，发现Notch信号传导参与了TNF-α诱导的RA滑膜成纤维细胞的增殖[20]。此外，Notch信号通过响应滑膜血管生成因子(VEGF)和血管生成素2(Ang-2)，促进滑膜内皮细胞(EC)侵袭和迁移，介导滑膜血管生成[21]。Jiao Z等人在胶原诱导的关节炎小鼠的CD4+T细胞和滑膜组织中发现Notch信号被激活，体内注射Notch抑制剂(3,5-二氟苯乙酰基)-L-丙氨酰基-S-苯基甘氨酸叔丁酯(DAPT)后可显著减轻胶原诱导的关节炎小鼠的炎症反应和关节损伤程度[22]。

Notch信号通路可以调节巨噬细胞的生物学功能，巨噬细胞上的Notch信号能调节巨噬细胞向M1型极化，并能激活巨噬细胞促进炎症反应的发生，使其释放出更多的细胞因子和趋化因子，加重炎症反应。Sun W等将TNF-转基因小鼠和Hes1-GFP小鼠杂交，作为携带Hes1-GFP转基因(Notch报告基因)的RA小鼠模型，研究发现Hes1-GFP / TNF-Tg小鼠滑膜组织中Notch信号的激活可促进滑膜巨噬细胞向M1型极化，诱导关节破坏；此外，他们报道称Notch抑制剂胡萝卜素(THAP)可抑制M1巨噬细胞极化，促进M2巨噬细胞极化，减轻炎症和关节骨侵蚀[23]。在相同的背景下，据报道，CIA小鼠的Ly6Chigh单核细胞亚群中microRNA(miR)-146a(Notch-1抑制剂)的表达与关节炎的严重程度和骨侵蚀有关，miR146-a向Ly6Chigh单核细胞内传递可抑制CIA小鼠的骨侵蚀[24]。Huang C等人揭示了miR-146a通过靶向raw 264.7巨噬细胞中的Notch-1信号来调节巨噬细胞极化，miR-146a过表达可促进M2巨噬细胞极化，抑制M1巨噬细胞极化[25]。这清楚地表明，Notch信号参与了RA发病机制中巨噬细胞极化的调控。因此，靶向巨噬细胞中的Notch信号可能是潜在治疗RA的新靶点，有利于恢复M1/M2巨噬细胞动态平衡，重新建立稳态免疫环境。

3.2 NF-κB信号通路调节

炎症是免疫细胞(包括巨噬细胞)募集的主要驱动力，并且与疾病的发展密切相关。核因子κB(NF-κB)作为主要的炎症调节因子之一，可促进编码炎症细胞因子目的基因的转录[26]。越来越多的证据表明，NF-κB信号通路在类风湿关节炎中起着至关重要的作用。药物或抑制剂可通过抑制NF-κB信号传导发挥保护和免疫调节功能[27]。据报道，IL-26刺激的小鼠滑膜巨噬细胞经历了c-Jun，核因子κB(NF-κB)信号转导的激活，高表达CD80，低表达CD206，提示IL-26通过激活NF-κB信号分子来促进滑膜巨噬细胞向M1型极化[28]。Zeng等人发现青藤碱(SN)显着抑制LPS刺激的巨噬细胞中炎症细胞因子TNF-α，IL-1β，IL-6以及 TLR4/NF-κB途 径 中 关 键 因 子(TLR4，MyD88，p-IκBα，p65NF-κB)的表达，表明青藤碱可以通过阻断激活的TLR4 / NF-κB信号通路来抑制LPS诱导的巨噬细胞极化[29]。由此可见，靶向NF-κB信号通路可以调节巨噬细胞极化，这为RA的治疗方法提供新思路。

3.3 其他调节

人脐带血干细胞的施用通过促进M2巨噬细胞极化并抑制M1巨噬细胞的活化来改善CIA小鼠的炎症严重程度[30]。此外，针对巨噬细胞而设计的负载有IL-10质粒DNA的藻酸盐纳米颗粒，它通过将巨噬细胞从M1型复极化为M2型，显著抑制佐剂性关节炎大鼠的炎症反应和关节破坏[31]。同时，针对巨噬细胞的IL-10基因疗法将巨噬细胞表型从M1(促炎性)表型重编程为M2(抗炎性)表型，改善胶原性关节炎小鼠的炎性损伤[32]。CP-25是从中药白芍分离的新化合物，它通过抑制胶原诱导的关节炎大鼠成纤维滑膜细胞中炎症介质(IL-1，TNF-α，PGE2)的释放，调节G蛋白偶联信号传导，减轻CIA大鼠炎症[33]。另外，CP-25可抑制M1巨噬细胞极化，增加M2巨噬细胞极化，促进TGF-β1等抑炎细胞因子分泌，发挥良好的抗炎作用。

4 总结与展望

巨噬细胞在类风湿关节炎的发病机制中起重要作用，并且受多种信号通路以及信号分子调节。RA患者关节中滑膜、滑液巨噬细胞以M1型(促炎型)极化为主，产生促炎细胞因子、趋化因子，诱导关节破坏[16,17]。因此，靶向调节巨噬细胞极化，可能是一种治疗RA的新策略。