类风湿关节炎发生发展中TNF-α信号通路与CD4+T细胞的关系

黄 蓓，汪庆童，刘亢亢，姜 玲，魏 伟

(安徽医科大学临床药理研究所，抗炎免疫药物教育部重点实验室，抗炎免疫药物安徽省工程技术研究中心，安徽合肥 230032)

类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一种可以导致多个关节破坏、以滑膜组织的慢性炎症为特点的自身免疫病，T细胞是RA各个阶段的主要参与细胞。虽然效应阶段是造成关节破坏的主要原因，并涉及几种不同类型的细胞、细胞因子和其他因素，但T细胞仍是幕后直接的操纵者［1］。CD4+T细胞通过分泌不同细胞因子，发挥不同的免疫作用。大部分活化的CD4+T细胞产生促炎细胞因子，刺激单核细胞，巨噬细胞和成纤维样滑膜细胞，使这些细胞活化并产生大量的炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、前列腺素E2(PGE2)等，这些细胞因子又进一步增加细胞黏附分子和其他细胞因子的表达。TNF-α是RA病理反应中重要的炎性细胞因子，通过结合特异性受体TNF受体1(TNF receptor 1，TNFR1)或TNFR2来发挥致炎作用。TNFR1表达在大多数组织和细胞上，而TNFR2仅表达在免疫细胞上［2］，参与调节淋巴细胞的增殖、分化、活化与凋亡。本文主要对在RA发生发展中TNF-α及其信号转导通路和CD4+T细胞各亚群功能的关系的主要作用作一综述。

1 TNF-α及其信号转导通路

TNF-α可以通过旁分泌和自分泌的形式调节细胞和体液免疫，并在早期的RA中扮演了重要的角色。在分子水平上，TNF-α通过结合受体TNFR1和TNFR2调控细胞的增殖、分化和凋亡。TNFR1有死亡区域(death domain，DD)，主要介导细胞的凋亡;TNFR2没有死亡区域，主要通过募集TNF受体相关因子2(TNF receptor associated factor 2，TRAF2)，激活转录因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)和 c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)，参与调节细胞的功能。过量的TNF-α不仅可以使其信号通路发生异常，还可以和其他促炎性细胞因子刺激破骨细胞分化和活化，而引起骨丢失，刺激滑膜成纤维细胞和软骨细胞产生降解软骨的蛋白酶［3］，导致RA患者滑膜中免疫细胞的持久招募、活化、滞留和生存，最终导致关节和软骨的破坏，而这一结果将会继续推动和维持由趋化因子、细胞因子和生长因子组成的复杂网络的恶性循环。

2 CD4+T淋巴细胞及其亚群

CD4+T淋巴细胞是机体免疫系统中主要的效应细胞，在不同的细胞因子微环境中，初始CD4+T可以分化为辅助性T细胞1(Th1)、Th2、Th17和调节性 T细胞(Treg)等亚群。活动性RA是由Th1/Th2、Th17/Treg细胞比例失衡导致的结果。

3 TNF-α与CD4+T淋巴细胞各亚群的关系

3.1 TNF-α对Th1细胞的影响RA关节中T细胞主要为Th1细胞，其主要功能是参与细胞免疫。当CD4+T淋巴细胞分化成Th1的初期，TNF-α就会通过其下游信号分子TRAF2激活JNK、NF-κB和p38丝裂原激活蛋白激酶 (p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)。并且研究发现Th1型细胞因子IFN-γ和IL-2的持续分泌依赖p38MAPK的活化［4］。而活化的Th1细胞继续产生TNF-α，异常表达的TNF-α信号转导通路可以明显促进Th1型细胞因子的产生并通过NF-κB的活化阻止Th1细胞的凋亡［5］。RA发病可能是优先启动了Th1细胞的活化，虽然Th1细胞已被证实在炎症中发挥重要作用，但有研究发现Th1细胞并没有参与RA所有发病过程。

3.2 Th1细胞对TNF-α的影响活化的Th1细胞主要分泌炎症细胞因子干扰素-γ (IFN-γ)、TNF-α、白细胞介素-2(IL-2)、IL-12、粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等，增强炎症反应。IFN-γ作为一种主要由Th1细胞产生的多效性细胞因子，可以参与调节巨噬细胞活化、诱导细胞凋亡、抑制细胞周期进程和控制Th1/Th2平衡。IFN-γ主要通过促进TNF-α的产生介导炎症反应［6］。IFN-γ调节巨噬细胞的活化需要TNF-α的参与，而TNF-α依赖性 NF-κB的激活也需要IFN-γ的存在。IFN-γ可以增强和延长TNF-α依赖的NF-κB活化，两者可能在促进NF-κB的抑制因子β(inhibitor of NF-κB β，IκBβ)的降解方面具有协同作用。IFN-γ和TNF-α的协同作用还表现在可以产生大量的促炎细胞因子，趋化因子和共刺激分子［7］。而与此相反，另一种Th1细胞产生的炎性细胞因子IL-2虽然同样可以促进T细胞的增殖，但在RA患者的外周血和滑膜T细胞中，通过依赖细胞间接触或直接培养明显地降低了TNF-α的水平［8］。此外，Th1细胞本身就可以分泌TNF-α，产生的TNF-α又与不同的Th1型细胞因子具有协同或拮抗作用。

3.3 TNF-α对Th2细胞的影响有研究报道TNF受体相关因子TRAF1、TRAF2、TRAF5和TRAF6都参与调节了Th2细胞的分化和活化，其中TRAF1、TRAF2和TRAF5可以直接与激活Th2核转录因子连接蛋白45(NFAT-interacting protein 45，NIP45)结合从而下调IL-4的产生［9-11］。而与Th1细胞不同的是，Th2细胞的活化并不需要激活p38MAPK，而是依赖 IL-4 的持续分泌［4］。

3.4 Th2细胞对TNF-α的影响有研究提出Th2细胞可细分成产生高水平TNF-α、低水平IL-10的炎性Th2细胞和产生低水平TNF-α、高水平IL-10的传统Th2细胞。而炎性Th2细胞可能会介导某些过敏性炎症疾病的发生［12］。IL-4作为Th2细胞标志性细胞因子可以促进过敏反应，抑制单核细胞和巨噬细胞产生炎性细胞因子。IL-4已被证明可以抑制人类外周血单核细胞、人肺泡巨噬细胞、小鼠骨髓的巨噬细胞和小鼠腹腔巨噬细胞的TNF-α的产生。IL-4通过多种途径抑制TNF-α的产生，比如依赖或不依赖STAT6的途径以及在翻译水平抑制 TNF-α mRNA 的表达等［13－14］。另外有研究报道IL-4还可以使TNF-α的两个受体从胞膜上脱落，RA患者的滑膜细胞体外用IL-4刺激后，可快速下调TNFRs的表达，减少TNF-α刺激引起的PGE2和基质金属蛋白酶(matrix metallo proteinases，MMP)-3 的产生［15］。

3.5 TNF-α对Th17细胞的影响TNF-α体外可以促进IL-17的产生，并驱动T细胞分化成Th17细胞亚型［16］。一些研究表明，在自身免疫病动物模型中，TNF-α抑制剂对Th17细胞及相关细胞因子表达的影响不一，比如在牛皮癣炎症模型中，TNF-α在初次刺激时可增强Th17细胞相关细胞因子的基因表达，但在重新刺激时却抑制这些细胞因子基因的转录［17］。在胶原型关节炎(collagen-induced arthritis，CIA)模型中，TNF-α抑制剂可明显降低关节炎的严重程度，减少病变关节中Th17细胞的数量，却增加了腹股沟淋巴结中Th17细胞的数量，提高IL-17的分泌。有观点认为TNF-α抑制剂主要降低了关节中趋化因子和黏附因子的表达，从而促进了病变关节中Th17细胞向外迁移。即TNF-α在CIA模型中至少扮演两个截然不同的作用:促进炎性关节中Th17细胞的聚集，减少外周淋巴器官Th17细胞数量［18］。

3.6 Th17细胞对TNF-α的影响Th17细胞除了产生IL-17，还可以产生 IL-6、IL-22和TNF-α等细胞因子。IL-17可以通过诱导促炎性细胞因子和MMPs的表达参与组织的炎症和破坏。IL-17还可以上调一些促进细胞活化、生长和增殖的分子的基因表达，例如 IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、GM-CSF和NF-κB等。另外，IL-17体外可以刺激 TNF-α和IL-1β的产生，进而促进其它细胞因子的产生，并与TNF-α协同促进软骨的破坏［19］。有研究报道［20］，IL-17 可以通过 TRAF6 激活转录因子NF-κB，引起免疫细胞的异常增殖。

3.7 TNF-α对Treg细胞的影响TNF-α和TNFR2在Treg细胞活化过程中发挥了重要作用。在小鼠模型中，TNF-α可通过TNFR2促进Treg细胞的扩张和活化［21］，从而发挥抑制Teffs细胞的功能。然而有研究认为，体外用较高浓度TNF-α(50 μg·L－1)刺激人正常 Treg细胞后，外源性 TNF-α 可通过TNFR2受体下调Foxp3的表达而减弱Treg细胞的抑制功能［22］，并且在RA患者中也证实，TNF-α可以通过TNFR2使Treg细胞的功能失活。临床上用TNF-α抑制剂治疗RA患者，治疗后外周血中Treg细胞百分比明显增加［23］。但在人类和鼠中，TNF-α对Treg细胞的调节出现了相反的结果，可能是在不同的情况下，TNF-α影响Treg细胞的方式不同。有研究发现［24］，当体外Treg细胞的抑制作用过度增强时，TNF-α便下调Treg的功能，并且在小鼠的Treg上也观察到这种下调现象［21－25］。但有趣的是，Treg细胞被下调数天后，其功能可以自动恢复，因为Treg上TNFR2脱落或丢失，从而逃脱了TNF-α对Treg功能的下调。在这种情况下，重新获得抑制功能的Treg细胞可以同时调节Teffs细胞和抑制TNF-α 的活性［26］。

3.8 Treg细胞对 TNF-α的影响获得性Treg(inducible Treg，iTreg)是外周成熟T细胞在持续性抗原刺激及IL-10、转化生长因子-β(transforming growth factor，TGF-β)等细胞因子诱导下产生的，主要通过分泌IL-10、TGF-β等抑制性细胞因子发挥作用。TGF-β可以有效地抑制巨噬细胞的活化，并降低其产生炎性细胞因子 TNF-α和 IL-1β等［27］。Benveniste等［28］研究发现在巨噬细胞中TGF-β可以直接从蛋白和mRNA水平上抑制TNF-α的产生，并且在不同种类的细胞中，TGF-β对TNF-α的抑制作用依赖不同的机制;而在人和鼠巨噬细胞中 IL-10可以抑制INF-γ/LPS刺激的 TNF-α蛋白的产生，但对其mRNA水平没有影响。此外，TNF-α可以促进IL-10的产生，而IL-10则抑制上调的TNF-α表达，中和IL-10后可增加TNF-α的表达，形成一个自动调整的反馈回路［29］。

4 结语

TNF-α是目前研究较多且与RA关系明确的一种促炎性细胞因子，TNF-α抑制剂在治疗RA中已经成为重要力量。CD4+T细胞亚群Th1、Th2、Th17和Treg细胞在RA的致病过程中也发挥了不同的作用。各种T淋巴细胞亚群的相互作用维持了机体的正常免疫功能，若某一细胞亚群的数量和功能发生异常，机体会出现免疫调节紊乱，并导致一系列的病理变化，其中，Th1和Th17细胞目前被认为是介导RA致病过程主要的T细胞亚群。虽然TNF-α抑制剂可有效参与调控T细胞各亚群的比例，恢复异常变化的T细胞各亚群的功能，但在临床上并不是对所有病人都有疗效，与TNF-α与CD4+T细胞各亚群及其细胞因子的复杂关系有关。因此深入探讨TNF-α及其信号通路对不同T细胞亚群的作用、明确TNF-α及其信号转导与CD4+T细胞各亚群之间的相互关系，寻找细胞因子作用的关键点将为研发安全有效的RA治疗药物提供可能的线索。

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