甲状腺相关眼病免疫相关发病机制的研究现状与进展△

马超 刘薇 李凯军 何剑峰

甲状腺相关眼病(thyroid associated ophthalmopathy，TAO)是一种危及视力且损伤外观的特异性自身免疫性疾病，25%～50%的Graves病患者会出现眼部临床表现[1]，眼部病变表现是由结缔组织活化导致眼外肌和眶周软组织增大引起[2]。其特征表现包括上眼睑退缩、水肿、眶周组织红斑和眼球突出。尽管多数患者病情轻微，常呈自限性，但仍有5%～15%的患者出现病情进展加重，这部分患者可以进展至暴露性角膜炎、角膜溃疡或视神经病变，从而影

响患者容貌和视力，甚至导致失明[3-5]。TAO占眼科眼眶疾病的20%，是成人患病率最高的眼眶疾病，其发病机制复杂，是一种与遗传、自身免疫和环境等因素有关的多因素参与的疾病。本质是患者自身免疫功能紊乱引起的器官特异性自身免疫疾病，细胞免疫和体液免疫共同参与了疾病的发生和发展。由于其发病机制不完全清楚，疾病的诊断和治疗也面临极大的挑战，本文将对 TAO 现阶段的免疫相关发病机制研究进行综述。

由于免疫耐受的存在，机体不对自身组织和器官产生免疫反应，但在抗原刺激、环境和遗传等因素影响下机体免疫耐受平衡失调，导致自身免疫性T细胞、B细胞被激活，继而引起一系列的眼眶炎症反应，导致眼肌纤维化、局部脂肪细胞增生和眼外肌肿胀，进而出现眼球突出等甲状腺相关眼病的临床表现[6]。而循环纤维细胞与眼眶成纤维细胞(orbital fibroblasts，OF)的关系不仅与TAO的发病相关抗原关系密切，而且与疾病的病变程度有关。

1 细胞免疫

1.1 T细胞免疫TAO患者眼眶组织和眼外肌中有大量的淋巴细胞、中性粒细胞、浆细胞浸润和黏多糖沉积，提示细胞免疫可能是TAO的主要发病机制。T细胞识别抗原依赖于双重信号的刺激，由抗原呈递细胞表面的B7分子与T细胞表面的CD28分子结合，和抗原-MHC复合物与表面受体结合的共同调控下激活，使得T细胞的活化能力增强，否则T细胞就不能发挥作用[7]。每种表型产生的细胞因子具有独特的特征模式，促进和抑制免疫反应性的因子之间的平衡决定了免疫反应的幅度和持续时间。

CD4+T细胞(Th1、Th2或Th17)在TAO的发病和病程中均发挥重要作用。Th1细胞可表达和分泌白细胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-2、γ-干扰素(interferon-γ，IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)，促进细胞毒性T细胞及巨噬细胞的活化与增殖，介导细胞毒性反应；同时可促进趋化因子配体、前列腺素E2和黏附分子分泌[8-9]。Th2细胞可表达和分泌 IL-4、IL-5和IL-10，刺激B细胞活化，产生自身抗体，参与体液免疫应答[10]。并且，Th2诱导机体过度产生B细胞和浆细胞，这两种细胞可产生抗甲状腺抗原抗体，进而导致甲状腺炎发生[11]。但是，Graves病是否偏向于Th1或Th2细胞功能亚群的问题仍然存在争议[12]。

Th17细胞参与了多种自身免疫性疾病的发病，比如多发性硬化、类风湿性关节炎等，并且在Graves病与TAO病程的发生、发展中均发挥重要作用。Fang等[13]研究表明，TAO患者在活动期时Th17细胞数量增多，伴随着TAO的缓解，Th17细胞数量逐渐下降。

Treg细胞为一类具有强大免疫抑制作用的CD4+T细胞亚型，在自身免疫性疾病的发展中起关键作用，它通过细胞间接触或是通过其分泌的细胞因子如：转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、IL-35和IL-10 等发挥负性免疫调节作用。Treg细胞膜受体可与主要组织相容性复合物(major histocompatibility complexes,MHC)Ⅱ类分子相互作用，通过其递呈促甲状腺素受体肽。因此，Treg细胞在免疫紊乱中的作用使其成为自身免疫性甲状腺疾病的基础[14]，而Treg/Th17平衡的破坏可能参与了TAO的发生与发展[15]。近期研究表明，表达IFN-γ和IL-22的Th17细胞是疾病的致病因素，并且可增加眼眶炎症反应[16-17]。且Matsuzawa等[18]报道，由于Treg细胞可抑制免疫反应，外周血Treg细胞减少可能预示TAO患者临床预后较好。

1.2 B细胞免疫B细胞通过产生针对促甲状腺激素受体(thyroid stimulating hormone receptor，TSHR)的特异性激活自身抗体在自身免疫性甲状腺疾病中起重要作用，导致甲状腺激素的产生和分泌增加[19]。B细胞的活化、分化和产生抗体的过程也需要双重信号的刺激，第一信号是由B细胞的受体与抗原结合时产生；第二信号由B细胞表面的CD40与T细胞上的CD40配体相互作用产生[20]。利妥昔单抗是针对B细胞的单克隆抗体，对TAO活性的显著改善强调了B细胞在自身免疫炎症中起关键作用，并且可诱导和维持TAO的活化[21]。B细胞最初产生IgM，随着病情发展可以转换为产生IgG或IgE。甲状腺内B细胞有丝分裂反应减少，但是它具有自发地分泌抗TSHR抗体的作用；尽管循环中的B细胞也可产生相同的抗体，但是甲状腺内的B细胞仍然被认为是这些抗体的主要来源[22]。B细胞不仅可以分化为浆细胞产生抗体，也可作为抗原呈递细胞，并通过MHC Ⅱ类分子将这些抗原的片段呈递给CD4+T细胞[23]，引起T细胞的活化和分泌多种细胞因子，如IL-6、TNF-α等。Tang等[24]研究表明，TAO患者的OF受到细胞因子特别是TNF-α和IFN-β的刺激后可以产生大量的B细胞活化因子，并且OF可通过抑制B细胞活化因子受体抗体来促进B细胞的增殖。

B细胞不仅参与促炎症反应，而且也在调节免疫反应中发挥作用。近期研究将Breg细胞鉴定为具有免疫应答抑制能力的特定B细胞亚群[25]。Breg细胞可在慢性感染期间通过产生IL-10来抑制Th1细胞免疫应答，并且可通过抑制树突细胞产生促炎症细胞因子，从而间接抑制Th1和Th17细胞的分化。因此，针对Breg细胞的研究可对TAO发病机制和病变过程有新的理解，可能对TAO今后的诊断和治疗有辅助作用。

Weerd等[26]研究表明，Graves病患者外周血中活化的T细胞和CD5+B细胞数量增加。因此T、B细胞共同参与TAO患者疾病的发生和发展[27]。一方面B细胞是有效的抗原提呈细胞，并为T细胞活化提供帮助。另一方面逃避了中枢耐受的自身反应性T细胞可识别甲状腺-眼眶共同抗原，通过渗入眼眶和眼外肌肌束膜，由分泌的细胞因子刺激局部黏附分子来参与TAO的发生与发展。这些细胞因子刺激OF合成和分泌糖胺聚糖，由于糖胺聚糖吸水性强，可导致眶周组织水肿、眼球突出和眼外肌肿胀；并且这些细胞因子也可刺激OF和眼眶前脂肪细胞向脂肪细胞的分化和增殖[28]。近期研究表明，OX40/OX40L共刺激分子通过增强T细胞活化和增殖来增强Graves病患者中T细胞依赖性B细胞介导的免疫应答，可能成为Graves疾病治疗的潜在靶点[29]。

1.3 TAO中的循环纤维细胞与OFOF是TAO眼部症状的主要靶点，其在发病过程中既是靶细胞又是效应细胞[28]。近期研究表明，OF分为CD34+和CD34-两种，而CD34+OF在健康人眼眶中无，而在TAO患者眼眶中约占OF的30%，并且TAO患者的CD34+OF与CD34+循环纤维细胞具有相同的细胞表型，并且在CD34+OF受到向脂肪细胞诱导的条件时表现出TSHR表达增加，这与循环纤维细胞检测到的水平相同，所以CD34+OF可能来源于CD34+循环纤维细胞的迁移[30-31]。由于CD34+OF与CD34+循环纤维细胞具有相同的表面标志物和相似的分泌蛋白，目前认为CD34+OF来自于CD34+循环纤维细胞。不仅CD34+OF来源于CD34+循环纤维细胞，而且CD34+OF可接受CD34-OF的调节。IL-1受体抗体可竞争性结合IL-1受体，从而阻断受体后信号转导，从而影响TAO患者的疾病发展。Li等[30]报道，CD34+OF单独培养时可分泌IL-1受体抗体，这与循环纤维细胞相同，但是在与CD34-OF共同培养时则分泌的IL-1受体抗体较前下降，因此CD34-OF可能对其分泌IL-1受体抗体有抑制作用。另外有研究指出，分离纯化CD34+OF与CD34-OF后，CD34+OF较CD34-OF的Tg、TSHR和甲状腺过氧化物酶的mRNA水平明显上升[32-33]。这说明循环纤维细胞进入眼眶后可能发生表型的改变，CD34-OF可能产生下调与纤维细胞相关的炎症因子，参与TAO患者眼眶炎症反应。

2 与TAO相关的自身抗原

2.1 TSHRKriss等[34]率先在1976年提出甲状腺和眼眶受累组织之间存在共同抗原，而OF表达的TSHR是目前被公认的交叉抗原。TSHR不仅在患者的眼眶结缔组织和眼外肌中表达，而且在体外培养的OF和正常眼眶脂肪组织中低表达，但在TAO患者眼眶组织中高表达[35]。TSHR刺激免疫球蛋白作为甲状腺功能亢进的主要原因已被充分证实，并且显示其与TAO的临床活性和严重性密切相关，在TAO发病机制中起主要作用[36]。抗TSHR抗体也与TAO的活动性、严重性以及治疗效果相关，这可能与结缔组织生长因子导致的组织纤维化有关[37-39]。并且血清TSHR水平与TAO的临床活动度以及严重程度相关，通过检测血清中TSHR水平可以预测TAO患者的预后[40]。

2.2 胰岛素样生长因子1受体胰岛素样生长因子1受体(insulin-like growth factor 1 receptor，IGF-1R)通过与IGF-1结合发挥作用，参与多种细胞的生长、分化、增殖及代谢等过程。TAO患者的OF表达高水平的IGF-1R[41]，并且这些患者的IgG对OF表达IL-16和趋化因子起到诱导作用，而这些细胞因子可诱导T细胞活化和转移，使得自身免疫反应可以持续进行；但是阻断IGF-1R则会抑制自身免疫过程，这表明IGF-1R参与了TAO的发展[42]。此外，TAO患者的IgG可促进OF合成透明质酸，这些患者的OF表面相比健康人具有更高水平的IGF-1R表达。近期研究表明，因TSHR与IGF-1R存在交叉抗原，TSHR抗体可激活IGF-lR，促进IGF-1的产生[43]。

2.3 IGF-1R和TSHR的相互作用G蛋白偶联受体和受体酪氨酸激酶之间的相互作用(或反式激活)是一个已经建立的信号机制。TSHR和IGF-1R信号转导之间的相互作用可在TAO患者的眼眶前脂肪细胞和原代培养的OF中发现[44]。Krieger等[45]发现TAO患者的OF同时被TSH和IGF-1刺激时，OF对TSH的敏感性将增加10倍以上，且二者对透明质酸的分泌有协同增加作用。有研究者提出TSHR和IGF-1R均是涉及TAO的相同抗原，并且发病机制可能涉及自身抗体的产生，这种自身抗体可以结合并刺激TSHR和IGF-1R[46]。尽管已经报道了可以合成用于抑制IGF-1R结合和激活的抗体，TAO患者血清中是否存在直接结合并激活IGF-1R的抗体还有争议[47-48]。研究表明，特定的IGF-1R激酶抑制剂部分抑制由TSH、单克隆促甲状腺抗体和M22(抗TSHR的一种单克隆抗体)对TAO患者OF的刺激[49]。IGF-1R自磷酸化是IGF-1R信号转导机制的主要启动步骤，但由于TSH和M22均不能激活IGF-1R的自磷酸化，所以推测通过TAO患者血清TSHR和IGF-1R之间的相互作用导致TAO患者OF活化，这对TAO的发病机制可能有了新的理解。

3 其他抗原

TAO是自身免疫耐受异常疾病，与自身抗原关系密切，近期有报道说明了眼眶中的几种自身抗原：(1)脂肪特异性磷脂酶A2(adipose-specific phospholipase A2，AdPLA)：是最重要的自分泌和旁分泌的脂肪水解调控因子，AdPLA mRNA在甲状腺相关眼病患者和健康人眼眶脂肪组织中均有表达，而且TAO患者的眼眶组织中表达量明显高于健康对照组[50-51]。(2)线粒体琥珀酸脱氢酶亚单位(anti-Fp)：TAO患者眼肌炎性反应和免疫反应可导致眼肌纤维损伤及线粒体破裂，anti-Fp相应抗体是反映眼肌损伤的标志[52]。(3)碳酸酐酶1和乙醇脱氢酶1B：研究表明碳酸酐酶1和乙醇脱氢酶1B的自身抗体在TAO和Graves病患者中的高表达，是自身免疫疾病中的目标抗原，因此抗碳酸酐酶1和抗乙醇脱氢酶1B抗体作为Graves病和TAO患者潜在的临床生物标志物[53]。(4)葡萄膜自动抗原：其具有卷曲螺旋结构域和锚蛋白重复序列(uveal autoantigen with coiled-coil domains and ankyrin repeats，UACA)：UACA为Rab39A/B特异性结合蛋白[54]，并且在甲状腺和骨骼肌中双重表达，而Graves病患者经常患有眼眶病与眼肌病，所以UACA可能是与Graves病相关的自身抗原，并可能作为今后TAO诊断和治疗的研究目标和方向。

4 自噬与TAO的关系

自噬是一个主要的细胞降解过程，由内质网脱落双膜结构包裹一部分细胞质和需要降解的细胞器、蛋白等成分形成双层自噬体[55]。OF的CD90-亚群和前脂肪细胞可分化为成熟的脂肪细胞，参与TAO患者的眼眶病变。随后的研究已经阐明了自噬在分子水平的作用机制，并且已经研发了各种小鼠模型来研究自噬基因在脂肪形成中的功能作用[56-57]。Yoon等[58]证明TAO患者眼眶组织行体外分离培养时，自噬相关基因的表达在TAO患者OF中比健康对照组高，并且TAO患者OF中的自噬体的数目也高于健康对照组；而且IL-1β以时间依赖性方式增加TAO和非TAO细胞中LC3-Ⅱ和p62的蛋白质表达水平。Li等[59]发现淫羊藿苷通过抑制自噬来抑制前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞，并且这些效应是通过抑制AMPK/mTOR通路活化来介导的。自噬为细胞程序性降解的过程，这些发现也为TAO未来的诊断和治疗提供了作用靶点和研究方向。

5 总结与展望

TAO是一种甲状腺器官特异性自身免疫性疾病，其发病机制尚不十分明确，仍需不断探索。活动性TAO患者的眼眶内结缔组织和脂肪组织增加是导致大多数眼眶并发症的原因。而免疫学发病机制是目前TAO最重要的发病机制，也是目前药物治疗的主要研究方向。对免疫学发病机制的深入研究，可以指导临床对TAO患者的诊断、治疗及预后评估，并且可以对TAO采取一定的预防措施。尽管已经发现一些分子机制和信号转导通路，但是各个分子机制的调控和相互作用还需进一步研究。TSHR和IGF-1R及其相互作用的关系在TAO的发生、发展中起重要作用，可作为未来药物治疗TAO研究的方向。针对CD34+OF的来源和CD34-与CD34+OF相互作用的研究可能对TAO的诊断和治疗起促进作用。针对发病原因恢复对促甲状腺素受体和其他相关自身抗原的免疫耐受仍然是治疗TAO的最终目标，从而可避免患者使用非特异性免疫抑制和毒性药物引起的并发症。而基因、抗氧化应激和吸烟等因素也可影响TAO的发病，对这些方面的研究可更全面地理解TAO的发病机制，可帮助疾病的预防、诊断和治疗，具有重要的临床意义。