趋化因子CCL21在类风湿关节炎发病中作用的研究进展

吴娟，段晓玲，谢璠，石宇红

桂林医学院附属医院，广西桂林 541000

类风湿关节炎(RA)是一种破坏性极强、易致残的慢性自身免疫性疾病，可导致关节炎症聚集和骨质破坏及关节变形。RA的发病机制较复杂，但多数学者认为与炎症有一定关联。RA的临床表现包括关节表现和关节外表现。炎性细胞因子聚集关节介导关节炎症导致骨关节侵蚀[1]。这些与白细胞的募集有关，但白细胞又需趋化因子的协助穿过内皮细胞进入滑膜组织和液体[2]。据全基因组相关研究显示，趋化因子CCL21是RA的易感基因，具有与RA和银屑病性关节炎相关的多种基因多态性[3]。趋化因子CCL21是Nagira最先发现的一种新型稳态趋化因子。既往研究发现，趋化因子CCL21 可趋化免疫细胞迁移靶器官参与炎症反应、促进血管新生，与RA的进展甚至是RA继发肺间质病变的进展有一定联系[4～7]。现就趋化因子CCL21在RA中的研究进展综述如下。

1 趋化因子CCL21及其受体CCR7的概述

趋化因子是一种趋化性细胞因子，能协调包括免疫细胞在内的细胞在体内的协调定位，趋化因子在机体中发挥重要作用，如在免疫反应的启动、免疫细胞介导的感染和疾病中的病理生理募集等[8]。趋化因子是最大的细胞因子家族，由人和小鼠的40个内源性成员组成。目前趋化因子约有48种，近年来，根据功能将趋化因子分为炎性趋化因子、稳态趋化因子、双功能趋化因子[2]，炎性趋化因子如CXCL8和CCL2通常只在炎症条件下表达，它们的产生可在促炎性细胞因子如IL-1和TNF-α[9]的刺激下被诱导，在免疫系统效应细胞募集过程中扮演重要的诱导、趋化作用;稳态趋化因子如CCL19、CCL21主要是指导造血、淋巴细胞和树突状细胞归巢等重要生理过程和机体组织的正常免疫监视,与炎症趋化因子不同，它们只与某一单一的受体结合;双功能趋化因子参与正常免疫防御，只有在炎症条件下才上调。然而，趋化因子只有与趋化因子受体结合才能正确发挥其生物学功能[8]。趋化因子受体是视紫红质样7种跨膜受体γ亚家族中最大的分支,趋化因子受体在所有类型的免疫细胞上均有表达差异，可划分为两组：G蛋白偶联趋化因子受体，激活百日咳毒素敏感的Gi型G蛋白的信号和非典型趋化因子受体，通过以G蛋白的方式清除趋化因子来抑制炎症[10]。一般来说，趋化因子只与他们自己类的受体结合，但在一个给定的亚家族中，由于存在大量的混杂，就意味着许多趋化因子可结合多种趋化因子受体。

趋化因子CCL21即次级淋巴组织趋化因子(SLC)，又称 Exodus-2或 6Ckine，是Nagira最先发现的一种新型的稳态趋化因子。Nagira发现编码人的CCL21的mRNA在淋巴结、阑尾、脾脏等次级淋巴组织高表达。CCL21与特定的受体CCR7结合才能发挥生物学功能。CCL21 可趋化淋巴细胞、巨噬细胞和T细胞等多种免疫细胞，介导应激反应、感染、血管形成及树突细胞成熟等多种生理及病理过程[4～7]。

趋化因子受体CCR7是一种包含7个跨膜结构域的G蛋白连接的细胞表面受体，并通过异三聚体G蛋白及其下游效应器参与信号转导。CCR7与其配体协同调节了免疫应答的启动和免疫耐受的诱导。既往认为CCR7是一种有效的白细胞趋化受体，在免疫应答的启动中起重要作用，后来对趋化因子CCR7又有了新的认识，认为CCR7是免疫细胞(如T细胞和树突状细胞)向次级淋巴器官归巢的调节因子。然而，CCR7在这些细胞中的共同作用是促进迁移[1]。促进T细胞和抗原呈递树突状细胞向淋巴结的各种亚群的结构转移。CCR7的独家配体是 CCL19、CCL21，分别介导不同的生理学功能。CCL19、CCL21 均为稳态趋化因子，CCL19、CCL21主要在淋巴器官和淋巴管表达[11]。CCR7主要在T细胞、B细胞、活化的NK细胞和树突细胞表面表达[12～15],调控了免疫细胞的归巢。CCR7控制着携带抗原的树突状细胞和T细胞向淋巴结的归巢，在淋巴结中启动适应性免疫反应，此外，CCR7亦引导T细胞向炎症的滑膜迁移，从而导致RA的形成[16]。以往研究结果表明，CCL19和CCL21在诸多自身免疫性疾病中起重要作用，如多发性硬化、动脉粥样硬化和RA。研究发现，在RA患者外周血及滑液中CCL21/CCR7高表达[1，11]。体外动物实验研究发现，用缺乏CCR7的小鼠诱导关节炎，由于第三淋巴组织的发育和组织受损，减少了关节炎的发生，说明CCR7及其相应的配体在RA患者发病中发挥重要作用。而且在RA动物模型中阻断趋化因子及其受体已证明可降低疾病的严重性及并提高治疗效果[2]。

2 趋化因子CCL21在RA发病中的作用

2.1 促进炎症因子向滑膜组织迁移 RA是一种以血管生成为特征的慢性炎症性疾病，依赖于内皮细胞的活化、迁移和增殖，趋化因子CCL21在此疾病的发病中起重要作用[17]。趋化因子CCL21主要在淋巴管高内皮小静脉及T细胞富集区基质细胞表达[11]，类风湿滑膜组织的内皮细胞亦可产生CCL21，其中CCR7表达的效应T细胞被保留在炎症的滑膜中，以促进疾病的进展。CCL21是一种RA的易感基因，能同时吸引T细胞和巨噬细胞，促进骨髓和T细胞的致病活性。CCR7及其配体CCL21控制T细胞和树突状细胞向淋巴结内T细胞启动和启动适应性免疫反应的区域归巢[8]。既往大量数据已证实，RA患者关节滑膜内皮细胞和血管周围滑膜浸润可检测到CCL21高表达，猜测这些趋化因子可将幼稚的T细胞吸引到炎症部位，以促进疾病的进展。研究证实，缺乏CCR7的小鼠表现出淋巴细胞和树突状细胞向幼稚的T细胞区迁移的缺陷[16]。并且发现CCR7缺乏的小鼠可对胶原诱导性关节炎完全抵抗，使用CCR7阻断剂后对胶原诱导性关节炎的治疗效果理想，其中CCR7的免疫中和或敲除通过减少CD3+幼稚T细胞数量和提高调节性T细胞的频率来保护小鼠免受胶原诱导性关节炎的影响[18]。在体外实验发现，通过CCL21或CCR7的中和作用，RA患者滑膜液诱导的单核细胞趋化减少[19]。CCL21招募CCR7+树突状细胞和T细胞到淋巴组织和非淋巴组织如关节滑膜内[20]，调节免疫细胞浸润，此外，滑膜内表达的CCL21通过激活CCR7+内皮细胞迁移可促进血管生成，进一步加速疾病的进展。这些发现表明，CCL21刺激免疫细胞迁移促进RA疾病的进展。

2.2 促进破骨细胞的迁移 破骨细胞是导致RA骨侵蚀的关键因素。破骨细胞前体(单核细胞和巨噬细胞)和破骨细胞被吸收到炎症的滑膜中，并被激活以引起软骨下骨的侵蚀[21]。这些细胞向关节内迁移是RA发病的重要步骤。既往有报道称，趋化因子可促进破骨细胞的迁移进而参与RA的发病。在不同的研究中[9]，包括IL-1β、IL-17和TNF-α在内的促炎性细胞因子已被证实与滑膜炎症、结缔组织破坏、关节软骨退化和软骨下骨吸收有关。Lee等[21]研究发现，在破骨细胞分化中，TNF-α、IL-1β和脂多糖均可刺激CCR7的表达，然而，CCR7对破骨细胞的形成不受影响，而是通过Rho-ROCK信号通路介导，促进破骨细胞的迁移能力，增加破骨细胞的吸收活性，对RA的骨关节侵蚀起作用。研究表明[22]，在破骨细胞分化中，IL-6、IL-23和Th17/IL-17在RA疾病进展过程中起重要作用。研究发现，CCL21诱导M1型的巨噬细胞可促进原始T细胞向TH17细胞分化，增强RA破骨细胞的生成，此外，CCL21上调了Th17促进细胞因子IL-6、IL-1β、IL-23和IL-17产生，进一步促进破骨细胞的生成[1]。McHugh等[19]通过实验证实了CCL21以髓细胞依赖的方式诱导TH17细胞极化，进而刺激破骨细胞的形成和骨侵蚀。

2.3 促进血管新生 血管翳形成是RA的重要病理表现之一。CCL21作为一种内皮细胞生长因子，可以募集内皮细胞诱导血管新生。CCL21主要由淋巴结内皮细胞表达的，并作为内皮细胞生长因子发挥作用。CCL21可诱导产生血管内皮细胞、血管生成素1和白细胞介素-8(IL-8)促进血管生生成。在RA的关节部位,CCL21通过与CCR7的结合激活PI3K/Akt-1信号通路来介导人类微血管内皮细胞的移行，此外还通过RA滑液和组织中的内皮细胞和内皮祖细胞(EPCs)的聚集来加强血管的形成，CCL21或CCR7的中和降低了RA滑液诱导人类微血管内皮细胞迁移和血管形成。拮抗CCL21/CCR7可抑制血管生成减少白细胞向病变关节的迁移，为RA的治疗提供一种新的治疗方法。低氧亦参与了血管的新生。研究发现,低氧可促进CCR7的表达，抑制CCR7可显著抑制缺氧诱导的细胞迁移和侵袭，抑制血管的新生。因此，阻断血管新生将成为RA新的治疗手段[23]。

2.4 CCL21促进RA继发肺间质病变进展 RA是一种免疫性、全身性疾病，临床表现可累及关节，亦可累及全身各个系统,常累及呼吸系统,以肺间质疾病最为常见。间质性肺疾病最终可向肺纤维化进展，趋化因子CCL21参与肺纤维化的进展。CCL21能显著调节特发性肺纤维化活检标本中表达CCR7的成纤维细胞的迁移和增殖能力；此外，靶向CCL21或CCR7在免疫缺陷小鼠模型中被证明能消除肺纤维化。CCL21可启动G蛋白非依赖的信号通路如活化MAPK信号 (p38、ERK1/2、JNK)和PI3K-Akt-NF-κB 信号参与肺间质病变的发病。其中，NF-κB已经被证实与RA继发肺纤维化有关联。有学者发现[24]，CCL21/CCR7还可通过ERK1/2信号通路激活肺组织中的上皮细胞向间充质细胞转化(EMT)，可促进EMT生物标记蛋白的表达，促进间质性肺疾病向肺纤维化进展。而且TGF-β1是一种典型的EMT刺激细胞因子[25]，研究发现TGF-β1可能刺激癌细胞表达CCR7[26],并且RA患者与TGF-β1升高有关。此外，趋化因子轴诱导肺组织中CCL21的高表达,发现在缺乏CCR7的小鼠出现血管周围性肺部炎症的概率高，并发展向肺动脉高压发展。这些迹象表明CCL21可能参与了肺疾病的进展。

综上所述，趋化因子 CCL21 可促进炎症因子向滑膜组织迁移、促进破骨细胞的迁移加速骨关节的破坏、促进血管新生，参与RA的发病，甚至与RA合并肺间质病变的进展有一定联系。趋化因子CCL21表达与RA的活动性有关，对RA的诊断有重要作用。目前国内外对趋化因子CCL21的研究较少，尤其是趋化因子CCL21在RA的作用机制较复杂，仍需大量研究来证实。