类风湿关节炎与滑膜新生血管

郝晓圆(综述),李鸿斌(审校)

(内蒙古医科大学附属医院风湿免疫科，呼和浩特 010050)

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性炎症性疾病，其主要病理改变是滑膜细胞呈进行性增生，破坏关节腔的正常结构，最终使关节僵硬、畸形。动物实验证明[1],抑制滑膜新生血管可以减少关节炎患者病情活动度的得分。陈勇等[2]的临床研究表明，关节血流信号丰富的患者同比其他患者病情活动度大，因此抑制新生血管生成是延缓病情进展不容忽视的环节。

1 新生血管的形成

RA患者关节滑膜内皮衬里细胞释放基质降解酶，消化底层的基膜和细胞外基质，使内皮细胞聚集，经过内皮细胞不断的呈芽式增殖和迁移形成管腔，管腔相互交织融合形成毛细血管襻，毛细血管源源不断地输送白细胞以及炎性因子促进新生血管的形成。各种介质组成了一个复杂的互动网络，持续地调节了血管的生成。有研究证实[3]，缺乏滑膜衬里细胞的基因剔除小鼠，尽管炎症和骨破坏持续存在，但滑膜免受侵蚀，说明滑膜细胞在形成血管的过程中起到了举足轻重的作用。

2 影响滑膜血管生成的因素

2.1促性滑膜血管生成

2.1.1低氧环境 低氧环境能诱导新生血管，RA患者的微环境是发炎、低氧分压。一项敏感的微电极技术[4]测定RA患者关节滑膜腔比正常人的氧分压更低，缺氧可使体外培养的RA成纤维样滑膜细胞缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)和血管内皮生长因子的信使RNA(vascular endothelial growth factors mRNA,VEGF mRNA)及蛋白的表达增加，且与缺氧时间呈正相关[5],进而促使滑膜衬里的碱性成纤维细胞分泌HIF-1α诱导内皮细胞的迁移和入侵、分泌基质金属蛋白，最终破坏关节软骨及潜在的软骨下骨。

2.1.2血管内皮生长因子 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factors,VEGF)是一种血小板源性的特异性作用于血管内皮的多功能因子，正常组织中表达很低，当发生炎症或低氧时异常表达，VEGF通过与受体特异性结合发挥生物学效应，目前已在血管内皮上检出两种高度特异性受体：fam酪氨酸激酶受体和含有激酶插入式的受体，VEGF与特异性受体结合后促进新生血管形成，新生的毛细血管又源源不断地输送白细胞及相关制炎因子到病灶。原位杂交技术显示[6]，RA滑膜VEGF与炎症程度呈正相关，而不伴有炎症的RA滑膜组织未见表达。

2.1.3碱性成纤维细胞因子 碱性成纤维细胞因子是一种相对分子质量为18×103的多肽分子，具有强烈的缩血管作用，在体外能刺激细胞增殖、迁移，诱导纤溶酶及胶原酶活性。碱性成纤维细胞生长因子的作用有：①促进成纤维细胞增殖；②促进内皮细胞增殖；③促进新生血管生成。有研究表明，碱性成纤维生长因子可促进RA滑膜细胞产生HOXD9蛋白，诱导端粒酶的合成与激活，并诱导滑膜细胞fas相关死亡域转换酶抑制蛋白的合成，进而促进滑膜细胞过度增生肥厚[7-9]。

2.1.4白细胞介素8 白细胞介素8(interleukin-8,IL-8)来源于单核细胞和巨噬细胞，是一种多效细胞因子，在RA滑膜中呈高表达，一方面直接诱导白细胞游出，上调血管内皮黏附分子，促使血管内皮迁移和形成；另一方面间接诱导内皮成纤维细胞生成，通过特异性地与受体结合，使炎性反应呈级联瀑布式反应，且滑膜、血清中含量与红细胞沉降率、C反应蛋白呈正相关，可通过IL-8来判断疾病活度[10]。

2.1.5基质金属蛋白酶诱导因子(CD147) 基质金属蛋白酶诱导因子属于免疫球蛋白超家族,是一种跨膜糖蛋白，其相对分子质量为58×103；其膜外结构中有两个免疫球蛋白结构域，故又属免疫球蛋白超家族。基质金属蛋白酶诱导因子广泛地表达于人肿瘤细胞、血管内皮细胞、外周血细胞的表面，能诱导成纤维细胞产生基质金属蛋白，分解软骨及邻近骨组织。RA的主要病理改变是滑膜新生血管及血管翳侵蚀关节软骨，破坏骨组织，类似于“肿瘤样”生长，呈进行性发展，VEGF和HIF-1α是近年来研究的比较明确的促进血管新生的重要因子。有研究显示[11]，用免疫组织化学法分析基质金属蛋白酶诱导因子与VEGF和HIF-1α表达水平呈显著正相关,基质金属蛋白酶诱导因子诱导了VEGF和HIF-1α的产生，小分子RNA转染成纤维细胞后，VEGF和HIF-1α的生成大大地减少，磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B可能参与了这一过程,因此基质金属蛋白酶诱导因子的抑制作用可能会成为新的治疗靶点。

2.1.6转化生长因子β 转化生长因子(tranforming growth factor-β,TGF-β)是一种双向、多效的细胞因子，其本质是蛋白质，主要表达于滑膜组织的衬里层及衬里下层的成纤维细胞、巨噬细胞、血管内皮细胞。转化生长因子可以结合到细胞表面的TGF-β受体而激活，具有广泛的生物学功能，可促进单核巨噬细胞活化、趋化、浸润，促进成纤维细胞生长分化与细胞间质合成，促进血管形成，促进炎症与组织修复活性；又可抑制IL-1、IL-6的合成与致炎活性，下调干扰素α、干扰素γ、IL-2R与人类白细胞抗原的表达，干扰免疫细胞的分化发育，不仅具有抑制炎症的活性，还具有趋化性质，刺激细胞产生IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子和其他炎性细胞因子到炎症部位[12-13]。它的免疫抑制功能是通过抑制T细胞和B细胞的增殖和活化实现的[14-15]

2.1.7肿瘤坏死因子α 肿瘤坏子因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)来源于单核巨噬细胞、淋巴细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞、成纤维细胞、肥大细胞，在有感染和炎症时出现，TNF-α在众多促血管生成炎性介质中扮演重要角色。RA患者血清中存在大量的TNF-α,免疫组织化学分析提示，TNF-α存在于滑膜衬里细胞层，尤其是血管翳与软骨交界处，它是通过自分泌或旁分泌的方式作用于受体，经过多种信号转导途径介导炎性反应呈级联放大瀑布式的展开，最终导致关节软骨的破坏、血管翳的形成[16]。目前已成功研制并应用于临床的TNF的抗体，其疗效已被大家广泛认可，尤其是传统药物治疗无效以及年轻患者，远期疗效好于甲氨蝶呤。TNF-α是目前研究得比较成熟的靶向治疗方案。TNF的抑制剂具有可用性,它可以彻底改变RA患者的预后[17]。

2.1.8IL-17家族 IL-17是一把“双刃剑”，当发生急性炎性反应时，可以快速地分泌出来保护机体不受外源有害物质的危害，而当人体出现由于多种遗传和环境因素所导致的慢性炎症时，它们又会加速多种慢性疾病的病程，RA就属于后一种。一方面，IL-17通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B途径刺激微血管内皮细胞迁移；另一方面，通过诱导产生的基质蛋白酶能够破坏细胞外基质，引起骨质吸收。此外，抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路，能显著降低IL-17诱导的微血管形成数目。

2.2抑制新生血管形成

2.2.1内皮抑素 内皮抑素是一种内源性抗血管物质，特异性地抑制血管新生，可有效地缓解RA的病情进展。在促炎和促血管新生的链式过程中，各种炎性细胞共同参与了这一过程，TNF的作用尤为重要，而内皮抑素是通过特异性地抑制TNF诱发c-Jun氨基末端激酶的活化和依赖c-Jun氨基末端激酶的促血管生成因子IL-8、TNF-α、VEGF等的基因表达而抑制内皮细胞的增生和迁移。Yin等[18]直接将表达内皮抑素的慢病毒载体在发病前注射入TNF转基因小鼠的关节，8周后注射关节组织学检查显示，内皮抑素降低了关节滑膜组织的血管密度和平均关节指数，改善了滑膜增生和侵蚀性关节炎的进程，防止了关节破坏。

2.2.2金属蛋白酶组织抑制因子1 RA患者滑液、滑膜及外周血均有基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)的高表达，且与病情进展相关[19]。MMPs在RA的细胞外基质降解中起着重要作用，能够降解所有的软骨成分。在病理状态下，MMPs可介导关节内炎性反应逐步加重，并使基质发生不可逆的降解，促进新生血管形成。而金属蛋白酶组织抑制因子1(tissue inhihitor of metal-loproteinase 1，TIMP1)是近年来发现的MMPs的天然抑制剂，是相对分子质量为285×103的糖蛋白，TIMP1在多个环节抑制MMPs的活性，亦可抑制新生血管形成，如阻碍MMPs介导的内皮细胞移动，抑制基质中促血管生成因子的释放，防止细胞外基质降解。张育等[20]利用带有绿色荧光的腺病毒给关节炎模型大鼠转染TIMP1，发现大鼠关节滑膜血管密度、MMPs的蛋白表达均较对照组显著减少，说明TIMP1能够通过拮抗MMPs的表达而发挥抑制关节炎的作用，同时抑制了关节炎大鼠滑膜的血管新生，从而为TIMP1作为靶点治疗RA提供了实验依据。

3 以滑膜新生血管和血管翳为靶向治疗的新进展

3.1药物治疗 传统的非甾体消炎药主要通过抑制环加氧酶，减少前列腺素的产生而发挥消炎止痛的作用，这类药不能抑制关节的破坏，一般不单独使用[21]。缓解病情的抗风湿药物具有控制关节炎症、延缓病情进展的作用。欧洲抗风湿病联盟2009治疗RA建议，甲氨蝶呤为核心药物，其作用机制是抑制二氢叶酸还原酶，使嘌呤合成受抑制，从而抑制胸腺嘧啶合成；减少中性粒细胞的趋化作用；抑制炎性细胞因子的释放；糖皮质激素具有强大的抗炎作用，它可以迅速而明显地缓解RA关节症状。研究显示，小剂量糖皮质激素有减缓RA病情进展和改善症状的作用，甚至比传统的缓解病情的抗风湿药物作用都强，且不良反应小[22]。

3.2基因治疗 腺病毒属于非整合类、线性的双链DNA无包膜病毒，感染细胞后不会将自己的DNA整合到细胞的染色体上，其优点是制备简单、可感染分裂细胞和非分裂细胞、病毒滴度及感染率高、表达时间长、可反复多次利用、安全性相对较好、可携带大量的目的基因。目前，腺病毒已广泛地应用于RA的动物实验中。王建华等[23]将反义VEGF165腺病毒转染滑膜细胞，通过诺瑟杂交(Northern-blot)的方法检测对其VEGF基因转录的影响，结果观察到转染3 d后，VEGF基因转录受到明显抑制，5 d后几乎检测不到阳性杂交信号。但这项实验是在体外进行的，体内转染有待进一步研究，可为类风湿治疗提供新的治疗思路。

3.3超声微泡技术 近年来，超声微泡技术在肿瘤血管新生方面有了长足的进步，因能在靶细胞上打孔，使得细胞膜通透性增加，已成为一种体内基因转染的新手段。超声辐射促使微泡在靶向区破裂，增加了局部的浓度，进而提高了靶器官的转染率[24]。国内一项研究表明[25]，超声击破微泡介导增强型绿色荧光蛋白转染大鼠关节滑膜组织，其荧光强度明显增强，而单纯质粒组稍有增强，这一技术安全可靠，如能探索出超声参数、微泡浓度等与转染率的最佳搭配，有望成为治疗RA的最优手段。

4 小 结

RA是多种细胞因子共同参与、相互影响作用于关节滑膜基底层细胞，使得滑膜细胞形成利于血管新生的微环境，促使新生血管呈“肿瘤样”浸润性生长，血管的新生又加快了细胞因子的生成及输送，整个过程形成了一个复杂交错的“互联网”。尽管RA的发病机制尚未完全明确，但在抑制血管新生方面取得了可喜的成绩。

[1] Szekanecz Z，Koch AE.Angiogenesis and its targeting in rheumatoid arthritis[J].Vascul Pharmacol,2009，51(1):1-7.

[2] 陈勇，黄娴倩，陈立斌，等.类风湿关节炎患者超声评估滑膜病变与血清血管内皮生长因子检测的相关性研究[J].现代实用医学，2011，23(9)：973-976.

[3] Lee DM,Kiener HP,Aqarwal SK,etal.Cadherin-11 in synovial lining formation and pathology in arthritis[J].Science,2007,315(5814):1006-10010.

[4] Konisti S,Kiriakidis S,Paleolog EM.Hypoxia-a key regulator of angiogenesis and inflammatoid in rheumatoid arthritis[J].Nat Rev Rheumatol,2012,8(3):153-162.

[5] Manabe H,Nase Y,Komiyama T,etal.Inhibition of histone deacetylase down-regulates the expression of hypoxia-induced vascular endothelial growth factor by rheumatoid synovial fibrb-lasts[J].Inflamm Res,2008,57(1):4-10.

[6] Giatromanolaki A，Sivridis E,Athanassou N,etal.The angiogenic pathway "vascular endothelial growth factor/flk-1(KDR)-receptor" in rheumatoid arthritis and osteoarthritis[J].Patpohol，2001,194(1):101-108.

[7] Khoa ND,Nakazawa M,Hasunuma T,etal.Potential role of HOXD9 in synoviocyte proliferation[J].Arhritis Rheum，2001,44(5):1013-1021.

[8] Tsumuki H,Hasunuma T,Kobata T,etal.Basic FGF-induced activation of telomerase in rheumatoid synoviocytes[J].Rheumatol Int,2000,19(4):123-128.

[9] Kobayashi T,Okamoto K,Kobata T,etal.Differential regulation of Fas-mediated apoptosis of rheumatoid Synovi ocytes by tumor necrosis factor alpha and basic fibroblast growth factor is associated with the expression of apoptosis-related molecules[J].Arthritis Rheumatoid，2000,43(5):1106-1114.

[10] Volin MV,Koch AE.Znterleukin-18:a mediator of inflammation and angiogenesis in rheumatoid arthritis[J].J Interferon Cytokine Res,2011,31(10):745-751.

[11] Wang CH,Yao H,Chen LN,etal.CD147induces angiogenesis through a vascular endothelial growth factor and hypoxia-inducible transcription factor：a mediated pathway in rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum,2012,64(6):1818-1827.

[12] Heldin CH,Landstrom M,Moustakas A.Mechanism of TGF-β signaling to growth arrest,apoptosis,and epithelial-mesenchymal transition[J].Curr Opin Cell Biol,2009,21(2):166-176.

[13] Taylor AW.Review of the activation of TGF-β in immunity[J].Leukoc Biol,2009,85(1):29-33.

[14] Lee G,Ellingsworth LR,Gillis S,etal.Beta transforming growth factors are potential regulators of B lymphopoiesis[J].Exp Med，1987，166(5):1290-1299.

[15] Cerwenka A,Swain SL.TGF-β1:immunosuppressant and viability factor for T lymphocytes[J].Microbes Infect，1999，1(15):1291-1296.

[16] Keystone E,Heijde D,Mason D Jr,etal.Certolizumab pegol plus methotrexate is significantly more effective than placebo plus,methotrexate in active rheumatoid arthritis:findings of a fifty-two-week,phase Ⅲ,multicenter,randomized,double-blind,placebo-controlled,parallel-group study[J].Arthritis Rhrum,2008,58(11):3319-3329.

[17] Niu X,He D,Deng S,etal.Regulatory immune responses induced by IL-1 receptor antagonist in rheumatoid arthritis[J].Mol Immunol,2011,49(1/2):290-296.

[18] Yin G,Liu W,An P,etal.Endostatin gene transfer inhibits joint angiogenesis and pannus formation in inflammatory arthritis[J].Mol Ther,2002,5(5 Pt 1):547-554.

[19] Giannelli G，Erriquez R，Iannone F，etal.MMP-2,MMP-9,TIMP-1 and TIMP-2 levels in patients with rheumatoid arthritis and psoriatic arthritis[J].Clin E1p Rheumgtol，2004，22(3)：335-338.

[20] 张育，刘晓华，顾健，等.金属蛋白酶组织抑制因子1抗关节炎大鼠滑膜炎症及血管新生的研究[J].中华风湿病学杂志，2008，12(1):65-67.

[21] American College of Rheumatology Subcommittee on Rheumatoid Atthritis Guidelines.Guidelines for the management of rheumatoid atthritis (2002update)[J].Arthritis Rheum，2002，46(2)：328-346.

[22] de Jong Z，Munneke M，Lems WF，etal.Slowing of bone loss in patients with rheumatoid arthritis by long high intensityexercise:results of a randomized,controlled trial[J].Arthritis Rheum，2004，50(4)：1066-1076.

[23] 王建华，黄华杨，尹庆水，等.反义血管内皮生长因子腺病毒基因感染对类风湿关节炎滑膜VEGF基因转录的影响[J].中华风湿病学志,2004,8(7):400-403.

[24] Koike H,Tomita N,Azuma H,etal.An efficient gene transfer method mediated by ultrasound and microbubbles into the kidney[J].Gene Med,2005,7(1):108-116.

[25] 景香香,刘洁,杨炳昂，等.超声介导击破微泡增强型绿色荧光蛋白正常大鼠关节滑膜组织[J].中国医学影像技术,2011,27(12):2407-2409.