瘦素對類風濕關(guān)節(jié)炎主要效應細胞的調(diào)控作用研究進展

黃鑫鑫，吳春莉，王振，李霞，魏晶

大連醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院免疫學教研室，遼寧大連 116044

瘦素主要由脂肪組織按照體脂質(zhì)量比例產(chǎn)生，并與體重指數(shù)呈正比[1]。有研究指出，瘦素可作為能量平衡的負反饋信號，通常被認為是肥胖、代謝及自身免疫之間的紐帶[2]。它不僅可以維持能量平衡，還參與免疫和炎癥反應的調(diào)節(jié)、骨形成、生殖(人類青春期的開始)、造血(血細胞的形成)、血管生成(新血管的發(fā)育)和傷口愈合等其他多種生理功能[3]。類風濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種全身性慢性炎癥性疾病，主要表現(xiàn)為滑膜增生伴成纖維樣滑膜細胞增生、自身抗體生成、血管生成、淋巴細胞等炎性細胞浸潤、受累關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞等[4-5]。雖然導致RA病理過程的分子及細胞機制尚未闡明[6-7]，但目前研究已證實T細胞、成纖維樣滑膜細胞及巨噬細胞是RA的主要效應細胞。本文綜述了瘦素對RA主要效應細胞的免疫調(diào)控作用，旨在通過探究瘦素對RA免疫細胞及基質(zhì)細胞的調(diào)控作用及機制，為以瘦素為靶標的RA相關(guān)研究提供思路和借鑒。

1 瘦素及其受體

Zhang等[8]于1994年成功克隆了肥胖基因(obese gene，Ob)，該基因的編碼產(chǎn)物瘦素是由167個氨基酸組成的細胞因子結(jié)構(gòu)類似物。作為脂肪家族最具代表的脂肪因子，瘦素主要由脂肪組織產(chǎn)生，是激素類物質(zhì)，其他組織(如胃、肺、腸、大腦等)也可產(chǎn)生，其循環(huán)濃度與體內(nèi)脂肪儲存含量相關(guān)[9]，同時能量攝入量也會影響瘦素的分泌，短期禁食可減少其分泌[10]。多種細胞因子，如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和IL-1β均對瘦素分泌具有促進作用[11]。已經(jīng)證實，瘦素在長期的體重控制中發(fā)揮關(guān)鍵作用，可進入血液循環(huán)參與糖、脂肪及能量代謝的調(diào)節(jié)，減少食物的攝入量，增加能量利用[12-13]，從而使體重減輕；而瘦素含量偏低的人體重會有所增加，其原因是大腦缺乏體內(nèi)脂肪充足的信號，因此機體會繼續(xù)增加能量的攝入，表明瘦素可通過向大腦提供信號來調(diào)控代謝過程，進一步達到控制體重的目的[14]。此外，肥胖也可能與瘦素抵抗相關(guān)，與2型糖尿病患者的胰島素抵抗類似，瘦素抵抗現(xiàn)象可能與瘦素循環(huán)水平升高，以及外源性瘦素不能有效減少食物攝入和體重有關(guān)[15]。

瘦素除作為能量代謝的調(diào)控分子[16]外，對生殖、免疫、造血、骨代謝、傷口愈合及血管再生等過程也具有一定影響。作為促炎脂肪因子，瘦素可能與超重或肥胖人群的“低級別炎癥狀態(tài)”相關(guān)。在免疫系統(tǒng)中，瘦素對固有免疫細胞、適應性免疫細胞具有調(diào)控作用[17]，可增強自然殺傷(NK)細胞的細胞毒性，激活中性粒細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞等，從而維持或加重炎癥狀態(tài)[18]；瘦素也可參與調(diào)節(jié)CD4+T細胞向輔助性T細胞(T helper cell，Th)1和Th2細胞的分化，并能促進CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell，Treg)增殖及刺激B細胞產(chǎn)生促炎因子等[19]。本課題組的研究表明，RA患者血清瘦素水平升高與RA疾病活動性評分DAS28、類風濕因子和抗環(huán)瓜氨酸肽抗體呈正相關(guān)[20]，表明瘦素在RA中可能發(fā)揮潛在促炎作用。此外，如圖1所示，在RA患者血清及關(guān)節(jié)液中升高的瘦素也能影響RA主要效應細胞的功能，且多數(shù)研究者認為其在RA中發(fā)揮促進疾病發(fā)展的作用。

圖1 瘦素對RA主要效應細胞的免疫調(diào)控作用Fig.1 Immunomodulatory effect of leptin on RA main effector cells

瘦素發(fā)揮作用的主要方式是通過與其受體(Ob receptor，ObR)結(jié)合啟動下游信號轉(zhuǎn)導[21]。ObR屬于Ⅰ型細胞因子受體，由位于4號染色體上的糖尿病基因編碼，下丘腦、脂肪組織、固有及適應性免疫細胞上均可檢測到其表達[18,22]。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并鑒定了6種ObR的異構(gòu)體：ObRa、ObRb、ObRc、ObRd、ObRe、ObRf。這些異構(gòu)體細胞外結(jié)構(gòu)域同源，但不同選擇性剪接使其細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域存在一定差異[23]。ObR的長異構(gòu)體ObRb主要作用于大腦中的瘦素信號傳導通路，包含信號轉(zhuǎn)導所需的所有元件，能夠充分激活酪氨酸激酶/信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子(Janus tyrosine kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)胞內(nèi)信號通路；而短異構(gòu)體ObRa和ObRc被認為參與了瘦素在血腦屏障的運輸[24]。ObRe是一種可溶性ObR，完全由胞外結(jié)構(gòu)域組成，是人血漿中主要的瘦素結(jié)合蛋白[25]。

2 瘦素對RA主要效應細胞的作用

2.1 對T細胞亞群及功能的影響 在RA微環(huán)境下，瘦素可直接調(diào)控多種免疫細胞的生物學功能[26]。有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素缺乏小鼠可表現(xiàn)為細胞免疫缺陷和淋巴結(jié)萎縮[27]，CD4+T細胞在RA基本病理變化中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[28]，且已證實瘦素可影響CD4+T細胞的活化、增殖和細胞因子分泌等功能[29]，抑制瘦素可導致小鼠和人體內(nèi)CD4+T細胞總數(shù)減少[30]。Siegmund等[31]比較了瘦素缺乏ob/ob小鼠與野生型抗原誘導的關(guān)節(jié)炎小鼠T細胞增殖的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者的抗原特異性T細胞增殖明顯降低；此外，瘦素還可通過上調(diào)CD4+T細胞Bcl-2基因表達、抑制細胞凋亡的方式參與RA的疾病進展[32]。

根據(jù)CD4+T細胞的功能特征，可將其分為Th1、Th2、Th17、Tfh、Treg等亞群，瘦素可通過上調(diào)Th1分泌的炎性細胞因子TNF-α和γ干擾素(interferon-γ，INF-γ)促進細胞免疫應答的效應[31,33]，并可與雌二醇通過協(xié)同作用促進Th1細胞增殖、抑制Th2細胞增殖，而雄激素則通過抑制瘦素的產(chǎn)生間接下調(diào)Th1細胞介導的免疫應答，從而緩解RA的癥狀[34]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素表達水平降低與Th2分泌細胞因子能力降低及Th1細胞數(shù)量升高有關(guān)，瘦素刺激后的外周血單核細胞及過敏性鼻炎患者的鼻上皮細胞中均可檢測到Th2型細胞因子比例明顯上調(diào)[35]。瘦素是能量代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在關(guān)于胞內(nèi)代謝對細胞功能調(diào)控作用的研究中發(fā)現(xiàn)，RA炎癥微環(huán)境中的Th1細胞增殖依賴高糖酵解效率[36]，瘦素可通過上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白來調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，影響活化T細胞功能[37]，但瘦素能否通過改變RA患者T細胞代謝影響其功能及具體機制尚未明確。

Foxp3+CD25+CD4+Treg在維持免疫耐受和抑制效應T細胞損傷方面具有關(guān)鍵作用。已有研究證實，RA患者Treg細胞的免疫抑制功能減弱，與效應T細胞比較，ObR在Treg細胞中高表達，利用單克隆抗體中和瘦素可促進RA Treg細胞增殖，增強其免疫抑制功能[38]。此外，也有研究指出，瘦素可能參與了初始T細胞向Th17細胞的分化，但瘦素在該過程中發(fā)揮直接作用還是間接作用仍需深入探討[39]。

濾泡輔助性T細胞(follicular helper T cell，Tfh)是輔助B細胞產(chǎn)生抗體的關(guān)鍵細胞。更重要的是，本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可通過激活STAT1和STAT3途徑增加IL-6水平來上調(diào)RA患者外周血Tfh細胞的占比，支持了瘦素可能通過促進T細胞向Tfh分化參與RA病理過程的觀點[20]。

2.2 參與維持成纖維樣滑膜細胞“類瘤樣”特性

成纖維樣滑膜細胞(fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS)是關(guān)節(jié)滑膜處的主要細胞類型[40]，具有成纖維細胞的許多共同特征，如表達多種膠原和波形蛋白等細胞骨架絲的重要部分，也表達許多對細胞黏附有重要調(diào)節(jié)作用的分子，如鈣黏素-11、各種整合素等，最終導致關(guān)節(jié)破壞[41]。這主要是由于存在于RA微環(huán)境的FLS細胞表型發(fā)生明顯變化，喪失了接觸抑制特性，呈現(xiàn)“類腫瘤樣”生長[42]；此外，RA中異常激活的FLS細胞可輔助激活關(guān)節(jié)微環(huán)境中的其他細胞，從而加重炎癥反應和關(guān)節(jié)損傷[43]，故有研究者認為，F(xiàn)LS是RA病理變化的主要效應細胞[44]。滑膜增生肥厚并伴有FLS的遷移和侵襲，形成血管翳，可進一步損傷基質(zhì)和軟骨[45]。FLS不僅可以從所在的關(guān)節(jié)滑膜組織向該關(guān)節(jié)軟骨表面遷移，而且可通過淋巴系統(tǒng)等轉(zhuǎn)移到未受影響的關(guān)節(jié)軟骨表面，另外，F(xiàn)LS釋放IL-6、IL-8、前列腺素和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)等與炎癥反應及基質(zhì)破壞密切相關(guān)的因子，可直接或間接破壞關(guān)節(jié)軟骨及骨[46]。

FLS表達ObR，且RA關(guān)節(jié)滑液中表達升高的瘦素可通過與其受體結(jié)合來調(diào)控FLS細胞功能[47]。雖然研究者對瘦素在RA中的作用持不同觀點，但多認為瘦素對RA FLS的炎癥相關(guān)表型具有促進作用[48-49]。Sun等[50]的研究結(jié)果提示，瘦素可通過上調(diào)活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)促進RA FLS遷移，并以ROS/缺氧誘導因子-1α依賴的方式增強人臍靜脈內(nèi)皮細胞的血管生成能力。還有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可通過激活其受體和核因子κB(NK-κB)誘導RA FLS分泌IL-8[51-52]，且瘦素與IL-1β、IL-6的表達呈劑量依賴性，證實瘦素可通過激活JAK2/STAT3信號通路上調(diào)IL-6水平，干擾ObR表達則可抑制RA FLS分泌IL-6[53]。此外，瘦素與其受體結(jié)合后經(jīng)由信號轉(zhuǎn)導，還可增強IFN-γ在RA FLS中的作用[54]。

綜上所述，雖然多數(shù)研究表明，瘦素通過影響FLS功能參與RA滑膜病變，但由于RA的發(fā)病機制復雜，多種細胞、細胞因子參與其中，因此，瘦素調(diào)控RA FLS的具體機制、作用方式及信號通路仍需進一步系統(tǒng)研究。

2.3調(diào)控巨噬細胞功能 巨噬細胞是先天免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，可參與RA的發(fā)生[55]。新近研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞數(shù)量異常是包括RA在內(nèi)的多種自身免疫性疾病的特征[56]。瘦素或ObR遺傳異常的嚙齒動物體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞吞噬功能和促炎細胞因子的表達與肥胖相關(guān)，而外源性瘦素可促進其吞噬作用及細胞因子的產(chǎn)生[57]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素缺乏的肥胖小鼠巨噬細胞表型存在異常[58]。滑膜巨噬細胞對關(guān)節(jié)炎癥和骨損傷的發(fā)展至關(guān)重要，活化巨噬細胞的減少可緩解RA小鼠模型的疾病癥狀[59-60]。已經(jīng)證實，瘦素可激活巨噬細胞釋放促炎細胞因子TNF-α和IL-6[61]。在膠原誘導的關(guān)節(jié)炎小鼠中，血清瘦素/脂聯(lián)素比值與巨噬細胞的數(shù)量、單核細胞趨化蛋白-1的產(chǎn)生呈正相關(guān)[62]。瘦素還可通過JAK/STAT途徑誘導RA滑膜巨噬細胞產(chǎn)生IL-8，募集炎癥反應細胞、加重關(guān)節(jié)損傷[46]。

2.4對RA其他效應細胞功能的影響 RA另一重要特征是軟骨和骨組織的退化，可導致關(guān)節(jié)功能障礙。軟骨細胞、破骨細胞和成骨細胞也作為效應細胞，在RA的病理過程中發(fā)揮作用。破骨細胞和成骨細胞是骨組織代謝的基本功能細胞，二者通過吸收舊骨及形成新骨保持骨量的動態(tài)平衡，而骨丟失與骨穩(wěn)態(tài)的異常密切相關(guān)。瘦素是免疫系統(tǒng)和骨代謝之間相互影響、相互聯(lián)系的重要中介物，破骨細胞主要來源于單核/巨噬細胞譜系細胞的多核細胞[63]。有研究發(fā)現(xiàn)，膠原誘導性關(guān)節(jié)炎模型小鼠局部注射瘦素可明顯增強Th17細胞效應，而Th17作為B細胞κ輕鏈增強子的核因子配體受體的關(guān)鍵誘導劑，對破骨細胞生成和骨侵蝕具有促進作用[39]。而瘦素對成骨細胞功能的影響目前仍在研究中，有報道顯示瘦素不僅可通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)下調(diào)成骨細胞的活性，還可直接與成骨表面受體結(jié)合，發(fā)揮成骨作用[64]。

軟骨是滑膜關(guān)節(jié)的重要組成部分，主要由軟骨細胞組成。軟骨細胞在用趨化因子配體6和成纖維細胞生長因子-2刺激后可分泌MMPs和聚集蛋白聚糖酶，導致軟骨功能障礙[65-66]。已經(jīng)證實，瘦素可促使人和小鼠軟骨細胞分泌細胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1)，趨化中性粒細胞和單核細胞向RA炎癥關(guān)節(jié)浸潤，從而加重軟骨基質(zhì)降解[67]。瘦素對軟骨細胞增殖、細胞外基質(zhì)合成具有促進作用，因此，瘦素對骨及軟骨形成具有直接的影響[68]。瘦素還可通過促進和激活MMPs，并與其他促炎刺激因子如IFN-γ、IL-1協(xié)同作用，使軟骨細胞釋放Ⅱ型一氧化氮合酶[69-70]，導致軟骨降解。

B細胞在RA發(fā)病機制中也起著關(guān)鍵作用，已經(jīng)證實自身反應性B細胞可作為抗體產(chǎn)生細胞參與RA的發(fā)生[71]。B細胞作為專職抗原遞呈細胞，可協(xié)同刺激T細胞及其他炎癥細胞[72]，且其數(shù)量異常與RA患者的臨床癥狀具有明顯的相關(guān)性[73]。B細胞表達ObR，提示瘦素對B細胞功能具有潛在影響[74]，相關(guān)研究已證實瘦素可促進B細胞活化[27]。與標準體重小鼠比較，肥胖小鼠的B細胞數(shù)量減少，給予瘦素處理后B細胞數(shù)量明顯增加[75]。此外，瘦素也可通過抑制B細胞凋亡促進其增殖，參與抗體介導的免疫損傷[19]。

3 總結(jié)與展望

瘦素兼具影響機體代謝及調(diào)控免疫細胞功能的雙重作用，在多種自身免疫性疾病的發(fā)病過程中均起重要作用。RA作為一種較常見的自身免疫病，動物實驗及細胞層面的大量研究表明瘦素在其免疫發(fā)病機制中可能起關(guān)鍵作用。因此，瘦素有望成為監(jiān)測RA疾病活動度的指標，抑制瘦素活性或拮抗瘦素功能可能成為RA治療的潛在靶標。然而，目前的研究多源于體外實驗或動物模型，缺乏體內(nèi)數(shù)據(jù)支持，也缺乏在RA發(fā)病不同階段作用的探討，且對RA主要效應細胞的免疫調(diào)控作用多局限于現(xiàn)象觀察及功能探索，缺乏機制研究。能否通過干預瘦素的作用開發(fā)RA治療的新靶點、改善患者疾病活動度及預后等諸多問題仍需深入研究。