細(xì)胞因子在結(jié)締組織病相關(guān)間質(zhì)性肺病發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展

劉一平 顏菲 張榕 （中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，沈陽 110001）

結(jié)締組織病（connective tissue disease，CTD）是一類以免疫介導(dǎo)的器官功能障礙為特征的系統(tǒng)性自身免疫性疾病，以結(jié)締組織和血管慢性炎癥為主要特征。肺臟因含有豐富的膠原和血管而成為最易受累的器官之一［1］。間質(zhì)性肺病（interstitial lung disease，ILD）是其最常見的臨床表現(xiàn)，也是導(dǎo)致CTD患者死亡的主要原因。據(jù)國外報(bào)道，約70%S系統(tǒng)性硬化病（systemic sclerosis，SSc）、10%～47%類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）和6%～24%系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）患者可發(fā)生肺間質(zhì)纖維化；而我國CTD繼發(fā)ILD整體發(fā)病率目前仍不清楚［2］，CTD-ILD的確切發(fā)病機(jī)制尚不明確。根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果，多種因素啟動(dòng)先天與適應(yīng)性免疫導(dǎo)致多種炎癥細(xì)胞因子分泌增多，促使肺泡上皮細(xì)胞損傷進(jìn)而導(dǎo)致纖維化形成可能是CTDILD發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，但細(xì)胞因子在CTD-ILD發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用的方式尚不明確，本文將就此方向進(jìn)行綜述。

1 固有免疫細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子

1.1 巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞 根據(jù)巨噬細(xì)胞活化方式不同將其分為經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞（M1）和替代激活巨噬細(xì)胞（M2），然而傳統(tǒng)巨噬細(xì)胞分類中M2的名稱已迅速擴(kuò)大到基本包括所有其他類型巨噬細(xì)胞。因此建議將激活的巨噬細(xì)胞分為3個(gè)亞類：經(jīng)典激活型巨噬細(xì)胞、創(chuàng)傷愈合型巨噬細(xì)胞和調(diào)節(jié)型巨噬細(xì)胞［3］。經(jīng)典激活型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，如IL-1和IL-6。Th1細(xì)胞或NK細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ和抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α可刺激經(jīng)典激活型巨噬細(xì)胞，進(jìn)一步參與肺纖維化發(fā)生。Th2細(xì)胞或粒細(xì)胞產(chǎn)生的IL-4可促進(jìn)創(chuàng)傷愈合型巨噬細(xì)胞活化，從而促進(jìn)創(chuàng)傷愈合型巨噬細(xì)胞在釋放促纖維化介質(zhì)和膠原沉積方面發(fā)揮作用［4］。研究表明，在多發(fā)性肌炎（polymyositis，PM）/皮肌炎（dermatomyositis，DM）/臨床無肌病性皮肌炎（clinically amyopathic dermatomyositis，CADM）中，經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞和創(chuàng)傷愈合型巨噬細(xì)胞失衡可能是導(dǎo)致快速進(jìn)展型ILD（RP-ILD）和慢性ILD病理生理學(xué)差異的原因［5］。

NK細(xì)胞在自身免疫性疾病中起重要作用。NK細(xì)胞通過細(xì)胞接觸或細(xì)胞因子釋放影響CD4+Th細(xì)胞分化為Th1、Th2、Th17和Treg細(xì)胞參與RA發(fā)病［6］；SLE中NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞可被沉積的免疫復(fù)合物激活并在腎臟浸潤［7］。目前認(rèn)為NK細(xì)胞及巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)失衡可能參與CTD-ILD發(fā)生發(fā)展，因此探討NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等固有免疫細(xì)胞及其相關(guān)細(xì)胞因子在CTD-ILD發(fā)生發(fā)展中的作用尤為重要。

1.2 集落刺激因子（colony-stimulating factor，CSF）巨噬細(xì)胞CSF（M-CSF）和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞CSF（GM-CSF）作為Th17細(xì)胞因子參與調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能。研究發(fā)現(xiàn)重度ILD的SKG小鼠模型中，GM-CSF通過調(diào)控T細(xì)胞分化和中性粒細(xì)胞募集誘導(dǎo)二者分泌IL-6、IL-1β、IL-17A，阻斷IL-6、IL-1β、IL-17A 3種細(xì)胞因子后發(fā)現(xiàn)，SKG小鼠ILD中起關(guān)鍵作用的是GSF-CSF而非IL-17A和IL-6，明確了GM-CSF在ILD中發(fā)揮的作用［8］。此外，研究表明依賴GM-CSF的巨噬細(xì)胞可在人中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶刺激下上調(diào)蛋白酶激活受體-2（PAR-2）和IL-13表達(dá)并激活星狀細(xì)胞，這一機(jī)制在慢性炎癥相關(guān)纖維化中起關(guān)鍵作用［9］。另外，ILD進(jìn)展期抗合成酶綜合征（antisynthetase syndrome，ASS）患者與ILD無進(jìn)展期患者相比，前者血清GM-CSF水平顯著升高，提示GM-CSF可能參與CTD-ILD發(fā)病，或可作為CTD-ILD重要的生物標(biāo)志物［10］。

1.3 TNF-α TNF-α主要由巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生，通過激活NF-κB家族轉(zhuǎn)錄因子參與炎癥反應(yīng)發(fā)生的同時(shí)促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖并分泌大量膠原，進(jìn)而導(dǎo)致肺纖維化發(fā)生和發(fā)展，在ILD中發(fā)揮重要作用［11］。BELLAMRI等［12］發(fā)現(xiàn)特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者血清TNF-α水平與CXCL13呈顯著正相關(guān)，且在肺組織巨噬細(xì)胞中，TNF-α通過激活NF-κB和JAK/STAT通路控制CXCL13基因表達(dá)，表明TNF-α有助于CXCL13合成及肺纖維化形成。

1.4 趨化因子 趨化因子是最大的細(xì)胞因子家族，根據(jù)結(jié)合受體不同可分為4類：CXC、CC、C和CX3C。CX3CL1（Fractalkine）主要由內(nèi)皮細(xì)胞合成，可在巨噬細(xì)胞中表達(dá)，具有調(diào)節(jié)炎癥、免疫細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用和炎癥反應(yīng)特性。研究發(fā)現(xiàn)IL-1β和IFN-γ可聯(lián)合誘導(dǎo)肺成纖維細(xì)胞可溶性CX3CL1表達(dá)，提示肺成纖維細(xì)胞可能是CX3CL1的重要細(xì)胞來源，以及CX3CL1在肺部炎癥和纖維化中起一定作用［13］。博來霉素誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化模型中，肺成纖維細(xì)胞和M2-巨噬細(xì)胞通過調(diào)節(jié)CX3CL1-CX3CR1軸發(fā)揮促纖維化活性［14］。另一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)SSc-ILD患者Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞和氣道上皮細(xì)胞均有CX3CL1表達(dá)，且與抗拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ抗體和肺纖維化發(fā)生相關(guān)［15］。以上研究表明CX3CL1參與肺纖維化過程，但具體作用機(jī)制仍有待研究。

CCL18在肺泡巨噬細(xì)胞中高表達(dá)，對(duì)單核細(xì)胞、T細(xì)胞具有選擇性趨化作用，可能通過促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞相互激活參與肺纖維化。蛋白激酶C-α、Sp1和ERK1通路以及Smad3和TGF-β等多條信號(hào)通路均參與CCL18相關(guān)纖維化進(jìn)程，但研究表明CCL18刺激的T淋巴細(xì)胞浸潤對(duì)健康肺臟有輕微促纖維化作用，而對(duì)炎癥性纖維化肺組織有抑制其纖維化發(fā)展作用［16］。

干擾素誘導(dǎo)蛋白-10（interferon-inducible protein-10，IP-10）由IFN-γ激活的單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，具有誘導(dǎo)趨化、凋亡、組織修復(fù)以及抗血管生成作用。IP-10可通過抑制肺成纖維細(xì)胞趨化在博萊霉素誘導(dǎo)的肺損傷中發(fā)揮抗纖維化活性［17］。另外，TGF-β1誘導(dǎo)產(chǎn)生的IP-10可能作用于TGF-β信號(hào)下游，負(fù)向調(diào)節(jié)肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物激活，減弱α-SMA過表達(dá)，抑制纖維化，可能導(dǎo)致IPF患者IP-10產(chǎn)生減少［18］。研究認(rèn)為，與ASS患者相比，抗MDA5陽性患者IP-10濃度顯著升高，預(yù)后更差，IP-10是抗MDA5陽性無肌病性皮肌炎相關(guān)ILD（amyopathic dermatomyositis-associated ILD，ADMILD）最顯著的危險(xiǎn)因素［19］。其原因可能是抗MDA5抗體可能通過調(diào)節(jié)MDA5水平進(jìn)而以STAT1依賴和STAT1非依賴方式正向調(diào)節(jié)TNF-α誘導(dǎo)的IP-10表達(dá)，組織中招募的Th1淋巴細(xì)胞可能通過增加IFN-γ和TNF-α產(chǎn)生，正反饋環(huán)刺激IP-10分泌促進(jìn)ILD發(fā)展［20］。因此，IP-10在ILD中的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

2 適應(yīng)性免疫及相關(guān)細(xì)胞因子

2.1 淋巴細(xì)胞 Treg可通過分泌炎癥因子，如TGF-β和血小板衍生生長因子-B（PDGF-B）等促進(jìn)肺纖維化；另一方面，Treg可通過多種機(jī)制抑制肺纖維化，如促進(jìn)損傷后肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞增殖，抑制肺泡上皮細(xì)胞分泌CXCL-12，從而抑制肺成纖維細(xì)胞募集等［21］。Th1細(xì)胞在肺損傷反應(yīng)中的作用由肺纖維化啟動(dòng)，而Th2細(xì)胞在隨后的重塑和細(xì)胞外基質(zhì)沉積中發(fā)揮作用。肺纖維化形成與Th2細(xì)胞的強(qiáng)烈反應(yīng)密切相關(guān)。Th2細(xì)胞可分泌細(xì)胞因子發(fā)揮促纖維化作用，而Th1細(xì)胞通過分泌IFN-γ和IL-2發(fā)揮抗纖維化活性［22-23］。

2.2 白細(xì)胞介素

2.2.1 IL-6 IL-6是由人體多種細(xì)胞合成的促炎細(xì)胞因子，通過經(jīng)典信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和反式信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與炎癥反應(yīng)發(fā)生。研究證實(shí)IL-6與JUN通路有關(guān)，通過誘導(dǎo)促纖維化基因和免疫抑制基因表達(dá)誘導(dǎo)纖維化，即肺成纖維細(xì)胞中高表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子JUN通過增加IL-6表達(dá)和分泌，進(jìn)而上調(diào)免疫檢查點(diǎn)基因PD-L1和CD47表達(dá)，CD47和PD-L1增加又促使肺成纖維細(xì)胞中JUN被激活，三者形成正反饋環(huán)路在纖維化形成中發(fā)揮作用［24］。另有研究發(fā)現(xiàn)特發(fā)性肺纖維化人肺成纖維細(xì)胞以旁分泌方式分泌IL-6，以反式信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式，通過IL-6/STAT3/Smad3軸促進(jìn)細(xì)胞反應(yīng)，進(jìn)而影響正常人肺成纖維細(xì)胞生存，導(dǎo)致纖維化疾病發(fā)生［25］。

2.2.2 IL-17 IL-17與IL-17RA/RC受體復(fù)合物結(jié)合促使ACT1和TRAF6接頭蛋白募集，激活NF-κB和MAPK通路，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子/趨化因子產(chǎn)生以及細(xì)胞增殖和分化［26］。持續(xù)性或重復(fù)性肺損傷情況下，IL-17表達(dá)增加擾亂肺泡上皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡，使細(xì)胞外基質(zhì)增多；IL-17還可通過TGF-β1激活ERK1/2和Smad2/3進(jìn)而誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化；同時(shí)IL-17可刺激肺成纖維細(xì)胞NFκB活化進(jìn)而促進(jìn)其增殖，共同促發(fā)纖維化［27］。研究表明，博萊霉素處理的小鼠肺成纖維細(xì)胞IL-17R表達(dá)增加，外源性IL-17通過與IL-17R結(jié)合也可促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞增殖、平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)和膠原產(chǎn)生，進(jìn)一步明確了IL-17在肺纖維化中的作用［28］。IL-17還通過自噬調(diào)節(jié)肺纖維化。研究發(fā)現(xiàn)，肺泡上皮細(xì)胞同時(shí)表達(dá)IL-17和IL-22受體，IL-22誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞自噬，IL-17抑制自噬［29-30］。因此IL-17/IL-22軸在調(diào)節(jié)自噬等動(dòng)態(tài)平衡過程中扮演復(fù)雜的角色，調(diào)節(jié)纖維化進(jìn)程。

2.2.3 IL-10 IL-10作為抑炎因子通過JAK/STAT通路促使細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3（SOCS3）表達(dá)，降低TNF-α和IL-1β表達(dá)，還可影響基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和IFN-γ等下游效應(yīng)因子表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)炎癥和纖維化發(fā)生發(fā)展。IL-10既能抑制固有免疫應(yīng)答，又能抑制獲得性免疫應(yīng)答，但在肺纖維化中的作用仍存在爭議。研究發(fā)現(xiàn)IL-10可顯著降低博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠肺內(nèi)TGF-β產(chǎn)生，并抑制肌成纖維細(xì)胞增殖和膠原合成進(jìn)而抑制纖維化［31］。也有研究發(fā)現(xiàn)，IL-10長時(shí)間過表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)肺組織中Th2細(xì)胞相關(guān)介質(zhì)，如CCL2、CCL3和CCL5上調(diào)，并可能通過CCL2/CCR2軸募集成纖維細(xì)胞以及促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞激活，促進(jìn)肺纖維化發(fā)展［32-33］。

2.2.4 其他 IL-27可抑制Th1、Th2、Th17和Treg相關(guān)炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生，在炎癥性疾病中起重要作用［34］。研究表明，IL-27既可直接抑制JAK/STAT和TGF-β/Smad1信號(hào)通路，也可通過調(diào)節(jié)T細(xì)胞分化和IL-17等細(xì)胞因子分泌間接抑制JAK/STAT和TGFβ/Smad1信號(hào)通路，抑制成纖維細(xì)胞增殖及分化，抑制肺纖維化形成，為ILD治療提供了新的治療思路［34-35］。IL-35是IL-12家族新成員，可調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞功能，抑制效應(yīng)T細(xì)胞增殖和Th17細(xì)胞發(fā)育，是一種潛在的自身免疫性疾病治療劑，既可通過抑制Th17基因轉(zhuǎn)錄因子RoRα和RoRγt活化直接抑制IL-17表達(dá)，也可通過上調(diào)IFN-γ表達(dá)阻止TGF-β與其受體結(jié)合進(jìn)而抑制下游級(jí)聯(lián)信號(hào)Smad3磷酸化，間接阻止Th17細(xì)胞分化，發(fā)揮抑制肺纖維化作用［36-37］。因此，IL-35在CTD-ILD發(fā)生發(fā)展中的作用值得深入研究。研究發(fā)現(xiàn)，CTD-ILD患者血清IL-9水平明顯升高，并認(rèn)為IL-9水平與肺受累發(fā)生率和肺功能惡化相關(guān)［38］。此外，二氧化硅誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中，IL-9水平升高明顯，使用IL-9中和抗體后，不僅纖維化程度明顯降低，且BALF中炎癥因子IL-1β、IL-6、IL-12、CCL-2、CXCL-1和TNF-α水平均有所降低［39］。因此，IL-9可能成為預(yù)測CTDILD的生物標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)。

2.3 IFN-γ IFN-γ是Th1型細(xì)胞因子，在肺泡上皮細(xì)胞中通過促進(jìn)Fas/FasL介導(dǎo)的肺泡上皮細(xì)胞凋亡發(fā)揮促纖維化作用［40］；通過抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化發(fā)揮抗纖維化作用，并可能通過拮抗TGF-β1作用抑制膠原和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)［41］。推測IFN-γ在ILD發(fā)生過程中對(duì)肺泡上皮細(xì)胞與肺成纖維細(xì)胞的作用不同。此外，免疫組化顯示，肺和肺門淋巴結(jié)內(nèi)有大量IFN-γ陽性組織細(xì)胞浸潤，提示IFN-γ可能參與DM-ILD發(fā)病，尤其是RP-ILD進(jìn)程，IFN-γ在CTD-ILD中的作用機(jī)制仍有待研究［39］。

2.4 TGF-β TGF-β/Smad是一種多向信號(hào)通路，在炎癥、傷口愈合和纖維化中發(fā)揮重要作用。TGF-β通過激活Smad2誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化及間充質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生，通過激活Smad3參與肺成纖維細(xì)胞增殖分化［42-43］。研究表明，TGF-β可通過PI3k-Akt-mTOR通路影響轉(zhuǎn)錄激活因子4（ATF4）上調(diào)肺成纖維細(xì)胞絲氨酸/甘氨酸合成途徑酶表達(dá)，調(diào)節(jié)肺成纖維細(xì)胞代謝，參與肺纖維化過程［44］。TGF-β不僅通過促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、分化等參與肺纖維化過程，還通過調(diào)節(jié)Treg促進(jìn)IP-10產(chǎn)生發(fā)揮抑制肺纖維化作用。研究表明，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可致敏TGF-β1下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)IL-6/STAT3激活，從而刺激Treg擴(kuò)張，促進(jìn)抗纖維化IP-10產(chǎn)生，進(jìn)而抑制纖維化進(jìn)程［45］。另外，研究發(fā)現(xiàn)可通過抑制TGF-β受體Ⅰ表達(dá)下調(diào)Wnt/β-catenin信號(hào)通路，抑制肺纖維化發(fā)生，證實(shí)了TGF-β在CTD-ILD中的作用［46］。

3 細(xì)胞因子的臨床意義

在CTD-ILD發(fā)病機(jī)制研究中探索細(xì)胞因子可否作為CTD-ILD的血清生物標(biāo)志物仍是近年研究重點(diǎn)。細(xì)胞因子在CTD-ILD中的臨床意義如表1所示，另外，CTD-ILD作為風(fēng)濕性疾病的常見和嚴(yán)重并發(fā)癥，仍缺乏有針對(duì)性、有效的早期診斷和治療方法，針對(duì)細(xì)胞因子的生物制劑仍在進(jìn)行臨床前或臨床研究，這都需要更好地理解CTD-ILD的發(fā)病機(jī)制，以及多種細(xì)胞因子在CTD-ILD發(fā)病機(jī)制中的作用及其相互作用，以期為CTD-ILD提供個(gè)體化和精確化的治療。

表1 常見細(xì)胞因子在CTD-ILD發(fā)病機(jī)制中的作用Tab.1 Role of common cytokines in pathogenesis of CTD-ILD