氧化应激及炎症反应在类风湿关节炎中的研究进展

2016-05-14郭锦晨刘健万磊汪元周巧黄旦宋倩

风湿病与关节炎 2016年9期

郭锦晨　刘健　万磊　汪元　周巧　黄旦　宋倩

【摘要】类风湿关节炎的病因与发病机制仍不清楚，一般认为是环境因素、遗传易感因素及免疫系统紊乱等各种因素综合作用的结果。有研究发现炎症反应和氧化应激产物在类风湿关节炎的发病及病理进展中起着重要作用。因此，抗氧化应激及抗炎症反应药物对治疗类风湿关节炎有着广泛的应用前景。

【关键词】关节炎，类风湿；氧化应激；炎症反应；免疫；综述

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是以关节滑膜慢性炎症为主的异质性、系统性、自身免疫性疾病，其病理特征主要是炎性细胞浸润、滑膜细胞增生，临床表现主要为局部关节的疼痛、肿胀、晨僵、类风湿结节、关节软骨破坏、贫血等[1]。RA在我国患病率约为0.20%～0.34%，发病机制至今未明，国内外研究表明，BTLA参与的体液免疫、机体氧化与抗氧化能力失衡、多种细胞因子等在RA的发病中发挥着极其重要的作用[2]。近几年研究发现，炎症反应和氧化应激均存在于RA的发病及病理过程中，且对RA的病理机制影响颇大。本文将对RA这一领域的研究进展进行综述。

1 RA与氧化应激

氧化应激是指人体组织在遭受各种有害刺激时，组织或细胞内自由基的产生与机体的抗氧化防御之间存在着严重失衡，活性氧在机体或组织细胞内蓄积，可引起一系列的细胞毒性反应，从而进一步导致组织损伤的过程[3]，是很多疾病发生的生理病理基础。生理状态下，机体组织内自由基的产生与清除维持在动态平衡，有效的抗氧化防御体系可以将自由基浓度稳定在一定生理性低水平。当机体组织的自由基过度产生或者抗氧化防御体系功能受损时，机体将处于氧化应激状态[4]。体内存在的清除氧自由基的天然酶系统，主要有超氧化物歧化酶（SOD）、一氧化氮合酶（NOS）、过氧化氢酶（Cat）和谷胱甘肽-过氧化物酶（GSH-Px），SOD为专一的超氧阴离子自由基的清除剂，Cat和GSH-Px主要清除氧自由基的前体或脂质过氧化物[5]。SOD的活力情况可间接反映机体组织清除氧自由基的能力，丙二醛（MDA）是脂质过氧化的产物，MDA含量可以代表脂质过氧化（LPO）水平，LPO水平既可反映自由基产生的强度，又可体现机体损伤的强度，两者的含量可体现出体内氧自由基的代谢水平[6]。

氧化损伤主要由活性氧物质（ROS）和活性氮物质（RNS）所致，它们是细胞代谢过程中产生的含氧或含氮的活性产物，是机体组织在代谢过程中产生的有害自由基，可通过脂质过氧化等途径诱导组织细胞损伤，引起氧化应激[7]。活化的巨噬细胞分泌大量的超氧阴离子是RA患者体内ROS的主要来源，H2O2和次氯酸（HClO）及机械运动诱导滑膜关节的缺血再灌注导致ROS的产生。ROS的大量生成可影响抗氧化酶的活性，使抗氧化酶清除自由基和阻止新的自由基产生的能力降低。自由基参与RA关节滑膜的炎性病变和骨质的破坏过程中，可破坏软骨细胞、降解胶原和蛋白聚糖，从而直接或间接参与滑膜与骨质的损伤。特别是处于RA活动期时，机体组织内的天然酶SOD、GSH明显减少，以致机体组织的抗氧化能力降低，自由基过量产生，ROS水平过度升高，机体组织出现脂质过氧化，不能及时有效地清除如MDA等脂质过氧化的代谢产物，这些物质可直接或间接地参与关节滑膜与骨质的破坏。RA患者机体组织内的抗氧化酶及其他抗氧化剂受损或消耗，可使自由基产生增加同时抗氧化能力减弱[8]，过量的氧自由基抑制软骨细胞的增殖，促进软骨细胞凋亡。

2 RA与炎症反应

白细胞介素（IL）是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子，在传递信息，激活与调节免疫细胞，介导T、B细胞活化，增殖与分化及在炎症反应中发挥重要作用[9]。研究发现，IL-1、IL-6、IL-21、IL-22、IL-17、IL-23、IL-27等在RA骨破坏中有正性调控作用，可影响破骨细胞（OC）生成、分化和活化，从而参与骨破坏的调控机制；IL-4、IL-10、IL-12、IL-13、IL-32等在RA骨破坏中有负性调控作用，对OC的形成起抑制作用，参与抑制骨破坏过程。IL-21主要由CD4+ T细胞和NK细胞分泌产生，参与骨质破坏，诱导RA患者外周血单个核淋巴细胞（PBMC）激活，分泌大量促炎症细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、γ-干扰素（IFN-γ）、IL-2等。IL-23属于IL-12细胞因子家族成员，在RA患者血清中高表达，并与C-反应蛋白（CRP）、DAS28评分、X线分期呈正相关。IL-27属于IL-12家族的细胞因子，具有免疫抑制与免疫促进双重作用，研究表明，RA患者血清中IL-27水平较高[10]。IL-32是在利用基因芯片技术研究诱导IL-18高表达时发现的一种新型IL，可以诱导分泌多种炎症因子，在炎症反应及自身免疫性疾病中发挥着重要作用。IL-32亚型（IL-32γ）以JNK与核转录因子（NF-κB）信号通路为桥介，以剂量依赖形式上调趋化因子CCL5的表达，促进RA患者成纤维样滑膜细胞（RA-FLS）增殖，从而参与RA的发病过程。IL-37属于IL-1家族，由12条β链组成，具有5种不同的异构体形式。IL-37能够与Smad3形成复合物抑制促炎症因子信号传导通路中STATs1-4的磷酸化、抑制IL-1诱导的促炎症转录因子AP-1的组成部分c-Jun、抑制p38 MAPK的磷酸化，进而发挥对炎症反应的负反馈抑制作用[11]。

Th17与Treg是近年来研究发现的两类CD+ T细胞亚群。李忱等[12]认为，Th17具有明显促进炎症的作用，在RA发病中可引起组织炎性病理损伤；而Treg细胞有抑制免疫反应的作用，能够维持机体的免疫耐受。Th17与Treg两者之间对立统一，维持着机体平衡。Th17/Treg平衡失调，Th17细胞增多，Treg细胞功能障碍，均可致RA发生和进展。Th17分泌产生的IL-17是主要效应性炎性细胞因子，能够与多种细胞因子产生协同作用，具有强大的致炎作用，能够促进TNF-α分泌，进而诱导滑膜液中IL-1、IL-6等细胞因子的表达，可引起某些蛋白水解酶活动增高，如中性粒细胞蛋白酶和髓过氧化物酶等；还可诱导滑膜细胞与软骨细胞表达金属蛋白酶，促使机体组织蛋白多糖分子断裂，刺激破骨细胞的生成，加重RA患者局部关节的骨质破坏[13-14]。TCRαβT细胞分为CD4+T细胞和CD8+T细胞，CD4+T细胞又包括Th1、Th2、Treg、Th17这几个亚群，在RA患者的血清和关节滑膜液中Th1分泌的IL-1、IFN-γ水平升高，Th2分泌的IL-4、IL-10水平下降[15]，IFN-γ/IL-4比例上升，Th1/Th2平衡失调，Th1细胞大量分泌的细胞因子在RA的发病过程中主导机体的免疫炎性反应[16]。

RA滑膜组织中有大量炎性细胞浸润，如T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞等，趋化因子在这些细胞由循环穿过血管内皮外渗至炎症关节的过程扮演者重要的角色。趋化因子分为4类：CXC、CC、C、CX3C等，CCL28、CXCL13、CXCL16、CCL17等在RA的发病中主要是诱导外周血白细胞迁移至炎症关节，参与滑膜血管生成。程昉

等[17]研究发现，RA患者滑液及滑膜组织中CCL28异常高表达，IL-1β、TNF-α可激活NF-κB信号通路，增加机体组织CCL28的产生，影响RA滑膜增生导致慢性缺氧，上调某些细胞CCL28的表达。CXCL13是定向趋化B细胞的主要调节因子，除了与炎症细胞因子具有相关性之外，还参与RA滑膜炎的过程，与抗CCP抗体呈正相关，可诱导B细胞形成异常的GC，以及刺激滑膜中Tfh表达率的增多，进而促进炎症因子和自身抗体的产生[18]。孙安民等[19]研究发现，CXCL16可以激活T细胞、NK细胞和单核巨噬细胞，参与免疫应答，在RA患者体内高表达，参与RA的免疫病理过程。CCL17是CC细胞趋化因子亚家族的一员，能够高度选择性趋化Th2细胞向炎症部位迁移，活化的Th2细胞产生IL-4、IL-10等趋化因子，抑制Th1细胞的活化，减少IL-1、TNF-α的产生，发挥免疫调节作用，纠正Th1/Th2型免疫应答失衡，故推测CCL17可能对RA的病情演变有保护作用[20]。

3 氧化应激及炎症反应对RA的作用

RA患者在慢性滑膜炎的发生过程中，存在着大量炎性细胞从外周血迁移，如Th1淋巴细胞、中性粒细胞和单核细胞等。这些细胞聚集在RA患者关节滑膜组织，进而产生多种炎性介质。RA患者体内存在着细胞因子平衡失调，主要表现为促炎因子IL-17、TNF-α等上升及抑炎因子IL-4、IL-35等下降，从而导致机体免疫炎症反应的发生。趋化因子受体可与相应受体结合，趋化淋巴细胞聚集在特定的组织，导致机体组织靶细胞受损，在炎性细胞迁移、浸润过程中也发挥着重要作用[21]。氧化应激是指体内活性氧产生和抗氧化防御体系之间失衡，可以产生过多自由基。RA患者的氧化应激状态可以诱发体内炎症反应，产生诸多炎症因子如TNF-α和IL-6等，对RA的发病产生重要影响。RA患者体内自由基的增多，可造成SOD系统的紊乱，从而导致机体的抗氧化能力减弱[22]，又进一步加重炎症组织损伤，以及影响RA患者滑膜分泌的金属蛋白酶，可直接破坏机体组织的软骨。研究发现，RA患者炎症指标抗CCP抗体与高氧化活性状态相关，RA患者体内氧化应激标志物升高时，在RA患者血液中可检测到抗CCP抗体。NO、过氧化物阳离子、H2O2、OHS等在炎症过程、巨噬细胞活化过程中形成，可引起RA患者的关节组织细胞损伤[23]。IgG的免疫荧光分析行为可被ROS影响改变，变性的IgG能够约束类风湿因子，并直接导致CRP的产生。而且氧化应激能够促进RA患者Th2细胞的分化而抑制Th1细胞的分化，影响Th1/Th2型免疫应答平衡，表明RA的发病过程中存在氧化应激，且氧化应激和炎症反应共同参与RA的发病过程，细胞因子失衡贯穿全程，氧化应激失调也伴随发病始末。

4 抗氧化应激及抗炎症反应药物在RA治疗中的研究

目前，对于RA的治疗，国内外具有抗氧化应激和抗炎症反应的药物研究相对滞后，未有非常优异的药物上市，为了减轻RA患者病痛，无论是中医还是西医都不断有新兴团队朝着这个方向不懈努力。五味温通除痹胶囊为安徽省中医院研发的院内制剂，姜辉等[24]研究发现，五味温通除痹胶囊中、高剂量组RA患者血清中MDA、NO的含量较模型组显著降低，SOD活力也明显升高，推断其可能通过提高机体抗氧化能力，从而减少脂质过氧化。NF-κB作为炎症细胞因子表达的主要转录因子，可以通过促进滑膜细胞增生、调节炎症反应、参与关节结构重建等在RA发病中起关键的调控作用。NF-κB的高度活化可生成大量炎性细胞因子、趋化因子、黏附分子等，其中细胞因子IL-17、IL-6释放就与NF-κB的活化有着密切的关系。研究发现，miRNA作为一类新发现的微小免疫调控因子，其表达和功能失调均与炎症反应密切相关，其中miR-155是一个强大的基因调控子，高表达在RA患者的滑膜组织，能够促进临床和实验性关节炎的炎症反应。雷公藤内酯醇TPT是雷公藤的主要活性单体。彭桉平等[25]研究发现，TPT可抑制RA患者外周血单核细胞促炎细胞因子的表达，进而通过下调miR-155表达，起到抑制RA患者外周血单核细胞的炎症反应，释放被抑制的靶标SOCS1或SHIP-1，最后下调炎症反应。新风胶囊是刘健以健脾益气、化瘀通络的治疗大法，针对风湿性疾病脾虚湿盛、痰瘀互结的病机特点研发的中药复方制剂[26-27]，药物组成为绵黄芪、薏苡仁、雷公藤、蜈蚣等药物。刘健等[28-29]研究发现，新风胶囊可能通过抑制NF-κB的异常活化，进而下调致炎细胞因子IL-17、IL-6等的水平，上调抑炎细胞因子IL-10的水平，抑制K细胞介导的体液免疫，具有抗炎和清除氧自由基作用，还具有抗凝、改善心功能[30]的功效。自身免疫性疾病与炎症细胞因子介导的JAK-STAT信号通路有着极为密切的关系，JAK抑制剂通过特异性抑制JAK-STAT信号通路，能够阻滞TNF-α、IL-1、IL-6等细胞因子的级联放大作用[31]。选择特异性阻滞JAK-STAT信号通路是一个有效可行的RA治疗途径；但我国针对JAK抑制剂的研究相对滞后，尚未见相关药物进入临床研究，这将是未来抗炎药物发展的方向之一。

5 结语

综上所述，氧化应激及炎症反应在RA发生发展中起着至关重要的作用，且共同作用，互为因果，抗氧化应激及抗炎症反应药物的研究开发目前尚处于初期阶段，尚未广泛用于临床。目前，临床上还是以非甾体抗炎药如美洛昔康、塞来昔布、双氯芬酸等，改善病情抗风湿药如甲氨蝶呤、来氟米特、羟氯喹等，糖皮质激素，植物药制剂如雷公藤多苷、白芍总苷等为主，副作用较大，对肝肾功能、胃功能损伤严重。针对基因调控因子、信号通路、细胞因子等，寻找新型小分子靶向，遏制机体组织B、T细胞活化，调控细胞免疫反应，抑制B细胞活化介导的体液免疫炎症反应，提升抗氧化、抗炎能力，减少细胞凋亡，减少氧化损伤，研究开发抗氧化应激及抗炎症反应药物迫在眉睫，且具有广泛较好的应用前景。

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