肉芽腫性皮膚病發病機制和組織發生研究進展

周可人, 栗玉珍

(哈爾濱醫科大學附屬第二醫院 皮膚科, 黑龍江 哈爾濱, 150081)

肉芽腫是一種炎癥形式，主要由被稱為組織細胞的組織巨噬細胞組成。肉芽腫形成是對分離不溶性物質并防止其擴散到其他身體區域的先天免疫反應。根據物質來源，肉芽腫性疾病分為感染性和非感染性肉芽腫性疾病。細菌和真菌可以是感染性肉芽腫的來源，而角蛋白，縫合和退化的組織可以是非感染性肉芽腫疾病的來源。非感染性肉芽腫性疾病具有各種不同的反應性炎性病癥，其具有組織學相似性。例如，顯示出上皮樣肉芽腫或朗格漢斯巨細胞的疾病被認為與輔助性T細胞(Th)-1介導的免疫反應有關。一些柵欄狀肉芽腫被認為與細胞外基質重塑具有再生反應。此外，通過運用感染性肉芽腫的體內和體外模型，巨噬細胞極化被認為是肉芽腫性疾病的重要致病因素，研究[1]指出經典活化的巨噬細胞(M1巨噬細胞)促進肉芽腫形成并提升巨噬細胞殺菌活性，而替代性活化的巨噬細胞(M2巨噬細胞)抑制這些作用。這種巨噬細胞極化也可適用于非感染性肉芽腫中可能的組織發病機制之一[2]。本研究回顧研究了皮膚肉芽腫性疾病當前的研究，重點是這些肉芽腫性皮膚病的發病機制和組織發生機制。

1 典型肉芽腫的組織發生

分枝桿菌是一種眾所周知的微生物，可誘導肉芽腫的浸潤，被廣泛應用于肉芽腫的研究。麻風分枝桿菌引起麻風病，也稱為Hansen病，主要表現為皮膚和周圍神經的慢性肉芽腫[3]。麻風病是了解肉芽腫形成的組織發生的指導性模型，由于麻風病中肉芽腫的臨床病理學表現因宿主-分枝桿菌免疫相互作用而異。麻風病結合臨床、微生物學、組織病理學和免疫學指標分為5組，即結核樣型麻風(TT)、界限偏結合樣型麻風(BT)、中間界限類麻風(BB)、界限類偏瘤型麻風(BL)和瘤型麻風(LL)[4]。TT的主要表現為上皮樣肉芽腫變化，血管和神經周圍有較多的淋巴細胞浸潤，反映了患者對麻風桿菌的有力的Th1細胞免疫應答; LL顯示沒有激活的巨噬細胞形成的上皮樣肉芽腫，反映了患者沒有針對麻風桿菌特異性細胞免疫。淋巴細胞浸潤不明顯，但可見許多漿細胞，表明Th2型免疫應答是主要的。大多數患者具有BT、BB和BL麻風病的中間形式，這些形式的特征是從BT到BL的細胞反應逐漸減少，并且與增加的細菌負荷，更頻繁的皮膚和神經受累以及更高的抗體滴度相關[3]。有研究[5-6]評估了細胞因子表達模式與麻風病組之間的相關性。在TT型麻風病中，浸潤細胞產生大量的Th1型細胞因子，如干擾素(IFN)-γ, 腫瘤壞死因子(TNF)-α和白細胞介素(IL)-2和IL-15[5-8]。相反，來自LL的病變顯示了Th2型細胞因子，例如IL-4和IL-10[9]。因此，免疫應答類型的不同帶來了肉芽腫的組織病理學差異。例如，表現為上皮樣肉芽腫的疾病(如TT或BT), 被認為是在Th1介導的免疫反應下，而當Th2介導的免疫反應占優勢時，可以看到非上皮樣肉芽腫，如LL或BL。

2 肉芽腫疾病中的巨噬極化

最近，巨噬細胞極化被認為是肉芽腫形成的重要炎癥介質。兩種分化模式導致兩種不同激活類型的巨噬細胞，即M1巨噬細胞和M2巨噬細胞。由Toll樣受體配體和IFN- γ刺激的M1巨噬細胞，其表現特征在于高水平的促炎細胞因子，高產量的活性氮和氧中間體, Th1型應答的提升和強烈的殺微生物活性[10]。 由IL-4、IL-10和IL-13刺激的M2巨噬細胞，其特征在于抗炎細胞因子的表達，促進組織重塑和免疫調節功能[10]。Huang等[1]研究了結核性肉芽腫形成和發展過程中巨噬細胞極化的作用。研究發現從健康供體收集的外周血單核細胞，經結核分枝桿菌感染后，可以誘導巨噬細胞極化。在體外結核性肉芽腫模型中，在結核分枝桿菌感染后，隨著時間的推移，觀察到從M1到M2的巨噬細胞轉化。在早期階段，巨噬細胞的極化狀態主要是M1。 M1標志物的表達水平隨時間逐漸降低，M2標志物的表達水平逐漸升高。在后期，巨噬細胞的極化狀態主要是M2。根據從結核病患者收集的體內樣本，在壞死性和非壞死性肉芽腫中均觀察到M2巨噬細胞，而M1和M2極化巨噬細胞均存在于非肉芽腫性肺組織中[1]。因此，臨床認為M1巨噬細胞促進肉芽腫形成和巨噬細胞殺菌活性，而M2巨噬細胞抑制這些作用。巨噬細胞極化在非感染性肉芽腫性疾病中的作用是最近的研究熱點課題。

3 結節病

結節病是一種病因未明可累及多系統的無干酪樣壞死的上皮樣細胞肉芽腫性疾病[11]。這種疾病在女性中更常見，發病高峰出現在20～40歲，隨后是第2個高峰，在50歲以上，在所有病例中，皮膚受累率為9%～37%[12]。在日本, 35.4%的病例出現皮膚病變，包括皮膚結節(20.0%)、皮下結節(12.1%)、皮膚斑塊(8.9%)、結節性紅斑(6.2%)、紅斑狼瘡凍瘡(2.6%)和其他(4.3%)[13]。

此前研究[14-18]表明，在一定的遺傳背景下，外源性抗原和免疫反應可能引發結節病的發展。一些研究已經確定了結節病的遺傳易感性。不同種族和種族的個體變異患病率與發病率表明遺傳背景與疾病有關。在日本患者的案例中, Ina等[15]報道，與對照組相比，結節病患者的人類白細胞抗原(HLA)-A1, Bw46, Cx46, DRw8, DRw9和DRw52等位基因的頻率顯著增加。在這些等位基因中, HLA-DRw52是最常見的。 Ishihara等[19]在日本結節病患者中進行HLA Ⅱ類基因分型，并報告DR52組抗原相關等位基因(HLA-DRB1*11, DRB1*1和DRB1*14)和DRB1*08等位基因的頻率在患者組中較高，表明這些等位基因的DRB1分子上的共同特異性氨基酸殘基可能對結節病具有易感性。

除遺傳背景外，免疫反應在結節病的發展中起著至關重要的作用。在最初的步驟中，抗原呈遞細胞通過主要組織相容性復合物將某種抗原呈遞給CD4+T淋巴細胞。這些激活的淋巴細胞產生促炎細胞因子，如IL-2、IL-12和IL-18, 其促進巨噬細胞的積聚[12]。免疫活化的巨噬細胞形成上皮樣肉芽腫。超過60%的結節病在2～5年內消退[12]。在這些病例中, Th2細胞因子如IL-10的表達被認為是誘導并有助于抑制免疫反應以介導解決肉芽腫形成。其余患者患有慢性疾病，因為Th1細胞因子的上調持續存在，如TNF-α和IL-8。在結節病中，除了Th1和Th2免疫應答外, Th17免疫的作用也正在被研究[19]。在患有結節病的患者的肉芽腫內部及周圍和血液中發現了到Th17細胞。此外，作為Th17途徑的主要細胞因子的IL-23和促進幼稚T細胞分化為Th17細胞的轉化生長因子-β在結節病肉芽腫的皮損中上調，在結節病中也檢測到在Th17途徑中起重要作用的信號轉導和轉錄激活因子3[19]。

結節病的獨特組織病理學特征是“裸結節”，其由具有少量淋巴細胞浸潤的上皮樣肉芽腫組成。在早期病變處，肉芽腫的外周區域可見中度淋巴浸潤。然而，當肉芽腫達到成熟時，這些淋巴細胞消失。一種可能的解釋是，在早期病變中, Th1型免疫應答導致M1巨噬細胞積聚和淋巴細胞浸潤，而在成熟病灶中, M1巨噬細胞轉化為M2巨噬細胞并因此減少淋巴細胞浸潤。結節病患者有時會在創傷性瘢痕區域出現病變。在這些病例中，玻璃、沙子或土壤等外來物質經常污染皮膚，導致Th1細胞因子的持續上調，這可能導致對外來物質的過度免疫反應并形成上皮樣肉芽腫。

一些環境因素及感染因子作為結節病的潛在觸發因素被提出。Barnard等[20]對結節病進行病例對照病原學研究，發現工人患結節病風險升高。就感染因子而言，分枝桿菌和丙酸桿菌屬是導致疾病的的主要因素[20-24]。這些研究表明，多種因子可以是抗原性的并且可以激活免疫應答，在一定的遺傳背景下導致結節病的發生。特別是在日本，通過厭氧細菌培養和聚合酶鏈反應，在結節病患者的組織樣本中檢測到高度的痤瘡丙酸桿菌，因此被認為是日本患者中最合理的致病因素[25-27]。

4 環狀肉芽腫

環狀肉芽腫是最常見的非感染性肉芽腫疾病，其表現為環狀紅斑，最初由Colcott和Fox于1895年描述，后來由Radcliffe-Crocker于1902年正式命名[28]。通常，擴大的離心皮損以環形或弓形排列。該疾病有許多臨床類型，包括局限型、泛發環型、播散丘疹型、非典型泛發型、皮下型和穿通型[29-31]。環狀肉芽腫的常見類型，如泛發型、播散性丘疹和非典型泛發型環狀肉芽腫，據研究[32-37]報道與糖尿病、惡性腫瘤、甲狀腺疾病、脂質異常、類風濕性關節炎和病毒感染等全身性疾病相關。研究[38-39]顯示，在已痊愈的帶狀皰疹部位也會發生環狀肉芽腫。除這些疾病外，此前研究[40-47]還報道過別嘌呤醇、聚乙二醇、干擾素-α、托吡酯和TNF-α抑制劑(英夫利昔單抗、阿達木單抗和依那西普)等藥物誘發的環狀肉芽腫。

組織學上，環狀肉芽腫表現為膠原蛋白降解，黏蛋白沉積，中央為漸進性壞死區，周圍可見多量的組織細胞和不等量的淋巴細胞呈柵狀排列[48]。是否膠原蛋白降解首先發生，然后巨噬細胞浸潤進行細胞外重塑，或者是否炎癥反應直接誘導膠原蛋白變性正在討論中。盡管環狀肉芽腫的確切病因和發病機制仍然知之甚少，但最近的研究表明，細胞介導的超敏反應可能在環狀肉芽腫的發展中起重要作用。Fayyazi等[49]研究了環狀肉芽腫中T淋巴細胞和巨噬細胞中促炎細胞因子，如IFN-γ和TNF-α以及基質金屬蛋白酶(MMP), 如MMP2和MMP9的表達。原位雜交結合免疫熒光顯示大量浸潤的CD3+淋巴細胞表達IFN-γ。巨噬細胞產生TNF-α、MMP2和MMP9。此外，在壞死性區域內觀察到許多凋亡的巨噬細胞。這些結果表明，產生IFN-γ的Th1淋巴細胞有助于共表達TNF-α的巨噬細胞的活化，這些經典激活的M1巨噬細胞可以作為效應細胞起作用，通過MMP引發基質降解。TNF-α拮抗劑已用于治療環狀肉芽腫并顯示有效，表明Th1介導的免疫反應在環狀肉芽腫的發病機制中起重要作用[49-51]。觀測黏蛋白沉積對于診斷環狀肉芽腫是必不可少的，并且其可能在肉芽腫形成中起關鍵作用。Mocan等[52]證實，黏蛋白-1肽激活巨噬細胞并使M1極化發生轉變。此外，細胞外基質糖胺聚糖透明質酸，是皮膚中黏蛋白沉積的主要成分之一，可以通過Toll樣受體或CD44強烈激活巨噬細胞[53]。因此，黏蛋白沉積可能通過激活巨噬細胞參與環狀肉芽腫的組織發生。作為免疫調節的其他證據，在環狀肉芽腫中的柵欄狀組織細胞中觀察到彌漫性的CD123+漿細胞樣樹突狀細胞[54]。這些漿細胞樣樹突狀細胞的浸潤在環狀肉芽腫中比在類脂質漸進性壞死(NL)和類風濕結節中更密集。除免疫反應外，細胞外基質重塑是環狀肉芽腫的關鍵特征。研究[55]證實，浸潤性巨噬細胞顯示M2巨噬細胞可被因子XⅢ-A+激活。M2巨噬細胞通常由Th2主導的反應誘導，例如IL-4刺激。與經典激活的M1巨噬細胞不同, M2巨噬細胞在組織修復和再生過程中起著至關重要的作用[56]。該報告與先前報道的研究[50, 57]存在一些爭議，因為之前報道中的浸潤性巨噬細胞顯示出M1表型。這種差異可以通過環狀肉芽腫病程中M1/M2極化的變化來解釋。在早期階段, Th1主導的免疫反應誘導M1巨噬細胞的浸潤，并且在引發基質降解后，連續地誘導M2巨噬細胞促進組織再生。實施進一步的研究對于闡明環狀肉芽腫的確切組織發生是必不可少的。

5 類脂質漸進性壞死

NL是一罕見的真皮結締組織變性疾病[58], 其組織病理學特征為皮膚硬化，膠原變性和水平排列的柵欄樣肉芽腫。臨床上, NL顯示出明顯但不規則的紅斑或斑塊，伴有中央萎縮和突出的毛細血管擴張，通常在雙側脛骨上，也可發生于雙足部[59]、上肢[60]、軀干[61]和頭面部[62]、會陰部[63]。肉芽腫病變和膠原退化的水平定向機制尚不清楚。受影響皮膚的區域變化可能會影響這種獨特的水平呈現方式。脛骨的組織學特征，特別是在成人中，由于重力和淤積，可能在真皮中顯示出明顯的橫向硬化。因此，巨噬細胞和其他炎癥細胞只能橫向擴散，從而產生這種獨特的特征。NL的病因尚不清楚，由于NL被認為與糖尿病有關，糖尿病微血管病變可能是主要的合理病因之一[64-65]。自20世紀60年代, NL和糖尿病之間的關系一直存在爭議。研究[66-69]報道，超過60%的NL患者患有糖尿病或葡萄糖代謝異常。然而，最近的回顧性研究無法重現這種明確的相關性。O'Toole等[70]報道，只有11%的NL患者患有糖尿病, 18%有糖尿病家族史, 11%有葡萄糖耐量異常。盡管發病率低于原始研究，NL在糖尿病患者中肯定比健康對照者中更常見。

就巨噬細胞極化而言，在壞死膠原周圍的肉芽腫浸潤中觀察到M2巨噬細胞[55]。退化的膠原可以觸發巨噬細胞的M2極化以促進組織重塑。然而，類似于環狀肉芽腫，是否首先發生膠原蛋白降解，然后是細胞外重塑的巨噬細胞浸潤，或者炎癥反應是否直接誘導膠原蛋白變性，仍在探討中。NL早期至晚期巨噬細胞表型的系列分析可能是有用的。

6 小 結

由于已經提出了巨噬細胞極化的概念，臨床對肉芽腫類疾病的認識已經極大發展，然而，由于研究設計的限制，組織學機制研究的進展非常緩慢。基于實驗模型的進一步基礎研究對于闡明肉芽腫病的組織病理學和發病機制是必不可少的。