肥大细胞在类风湿关节炎中作用的研究进展

安阳，刘辰晓，陈广洁

(上海交通大学医学院 免疫学与微生物学系，上海 200025)

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种以关节滑膜的炎性改变为典型特点的自身免疫性疾病[1]。其全球发病率大约为0.5%，女性发病率约为男性的2～3倍。RA患者的滑膜组织受损，进而引起关节内的炎症反应，持续的炎症反应导致软骨损伤和骨侵蚀，随后导致关节功能受损。RA病灶中发生过度免疫应答的原理已较清楚，滑膜局部细胞因子微环境以及滑膜增生的发生机制也都已有合理解释，但与RA发病有关的免疫细胞(如肥大细胞)在RA中的具体致病机制、免疫细胞间的相互作用(如肥大细胞和T细胞的相互作用)对RA发病的影响等还未完全明确，尚有较大研究空间，笔者也将在后文具体阐释相关研究进展。

肥大细胞是一种非增殖、长期存活、定居于特定组织中的免疫细胞，其在固有免疫和适应性免疫中都发挥着重要作用。许多研究表明，肥大细胞与RA的发生发展关系密切，关节滑膜中肥大细胞的数量与炎症反应严重程度、自身抗体阳性率、疾病活动程度等密切相关[1]。

1 肥大细胞的表型和功能

肥大细胞起源于CD34+CD117+骨髓多能造血祖细胞，它的前体细胞以不成熟的状态进入血液循环，并在特定的外周组织中完成其组织特异性的分化和成熟[2]。肥大细胞具有广泛的组织分布，主要存在于宿主和外部环境的接触面，如皮肤、呼吸道黏膜和胃肠道上皮组织等处。

肥大细胞表达MHCⅠ类和Ⅱ类分子，有一定的抗原提呈作用。肥大细胞还能表达多种表面受体和细胞质受体，可对各种刺激做出反应。这些受体可大致分为以下几类：(1)CD117，其配体为干细胞生长因子(stem cell factor，SCF)；(2)Fc受体(Fc receptor， FcR)，包括FcεRⅠ和FcγRⅠ等；(3)模式识别受体 (pattern recognition receptor， PRR)，包括TLR和NOD样受体等；(4)细胞因子受体，包括IL-1、IL-33、IFN-γ受体等；(5)生长刺激表达基因2(growth stimulation expressed gene 2，ST2)蛋白受体家族；(6)组胺受体，包括H1-4受体；(7)G蛋白偶联受体，包括腺苷受体、前列腺素(prostaglandin，PG)E2受体、鞘氨醇-1-磷酸受体、补体成分3a(complement component 3a，C3a)、补体成分5a(complement component 5a，C5a)受体、趋化因子受体、神经肽受体和抗菌肽受体等[3]。

肥大细胞参与炎症发生、伤口愈合、凝血、急性过敏反应等过程。配体和受体的结合将影响肥大细胞的发育、增殖和存活，诱导其分泌细胞因子、趋化因子和生长因子等。肥大细胞主要通过脱颗粒的方式释放上述介质，颗粒内含有丰富的血管活性胺(如组胺)和蛋白酶等，这些物质释放后可介导血管舒张、增加毛细血管通透性、杀灭细菌和中和外毒素等过程。肥大细胞释放的免疫成分类型取决于刺激的类型以及肥大细胞的表型，因此，不同活化状态的肥大细胞可分泌不同的储存中或新合成的介质[4]。

2 肥大细胞在RA中的作用

2.1 肥大细胞在RA中的类型肥大细胞参与RA的病理过程，通过对抗原做出应答，释放多种细胞因子，招募其他免疫细胞，进而造成局部组织炎症、水肿、新血管形成和组织重塑。

RA是一种异质性疾病，每个RA患者的临床表现、药物反应、病理过程都不尽相同，而根据关节滑膜肥大细胞的计数可以将早期RA分为3个亚型：纤维瘤(低肥大细胞密度)、髓样(中肥大细胞密度)和淋巴样(高肥大细胞密度)[1]。肥大细胞密度与CRP、ESR、28处关节疾病活动度评分(disease activity score 28，DAS28)呈正相关[1]。

根据表达的蛋白酶种类的不同，肥大细胞可被分为类胰蛋白酶和糜蛋白酶阳性肥大细胞(tryptase- and chymase-positive mast cell，MCTC)和类胰蛋白酶阳性肥大细胞(tryptase -positive mast cell，MCT)。MCTC表达类胰蛋白酶和糜蛋白酶，而MCT仅表达类胰蛋白酶。两类肥大细胞在RA中都有明显增加，但MCT与MCTC的比值因RA亚型而异(MCT∶MCTC在纤维瘤中为1∶6、淋巴样中为1∶2)，并且MCT与滑膜炎症反应程度显著相关，提示MCT在RA急性炎症反应中的潜在作用[1]。

2.2 肥大细胞在RA中的激活

2.2.1 肥大细胞通过FcR被激活 研究表明，IgG可通过FcγRⅠ促使肥大细胞分泌TNF-α、PGD2，免疫复合物还可能通过FcγRⅠ和FcγRⅡ刺激滑膜肥大细胞产生组胺等物质，而人滑膜肥大细胞不表达FcγRⅢ，中和FcγRI和FcγRII的单克隆抗体可显著抑制IgG引起的组胺释放[5]。有关FcγR的激活在介导自身抗体的致病中的作用的研究表明，阻断免疫复合物与特定FcγR的相互作用将干扰慢性炎症过程。同时，通过调节DC的活性FcγR还可控制在识别出存在于DC表面的抗原肽之后是引发免疫应答还是引起免疫耐受[6]。

2.2.2 肥大细胞通过TLR被激活 TLR的异常激活可能导致过度的炎症反应，故TLR家族在自身免疫性疾病的发展中可能起关键作用。大多数TLR信号通路涉及的衔接蛋白髓样分化因子88(myeloid differentioction factor 88, MyD88)在基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的合成中必不可少，而MMP在滑膜炎症以及软骨和骨骼的破坏中起着重要作用，故TLR可能参与RA中的炎症和组织破坏过程[7]。

人肥大细胞表达TLR1～TLR9，其中，TLR2、TLR4、TLR8能够诱导肥大细胞产生TNF-α。RA的关节内和疾病起始关节外部位存在蛋白质的过度瓜氨酸化，蛋白质中精氨酸的瓜氨酸化会因为形成了自身蛋白的新表位而打破免疫耐受，诱导机体产生抗自身抗原的抗体如抗环瓜氨酸肽抗体(anti-cyclic citrullinated peptide antibody，ACPA)。ACPA-IgG免疫复合体可以通过与FcγRⅡA结合激活肥大细胞，而联合刺激FcγRⅡA与TLR能够诱导人肥大细胞释放促炎症介质IL-8，说明了两者对增强肥大细胞释放炎症因子的协同作用。同期研究还发现，体外培养肥大细胞时，通过TLR配体介导的细胞因子释放并不依赖肥大细胞的脱颗粒过程，且诱导的细胞因子应答类型取决于被触发的TLR类型[8]。

2.2.3 肥大细胞通过细胞因子受体等其他受体被激活 早期的研究表明，促炎因子如TNF-α、IL-1β、IL-1Ra都可能与滑膜肥大细胞的激活有关[9]。而新近研究显示，在RA患者的滑膜中，IL-33也能够激活肥大细胞并介导IL-10和组胺的释放，同时也通过抑制中性粒细胞产生免疫调节作用。IL-33还能刺激肥大细胞过表达FcγRⅡA，起到正反馈激活肥大细胞的作用[10]。IL-6是RA致病机制中的中心细胞因子之一，同时也是人肥大细胞体外分化所需的主要刺激物之一[11]。

最近的研究还显示，其他物质如神经肽P物质能够通过Mas相关G蛋白偶联受体X2激活RA滑膜中的肥大细胞[12]。

2.3 肥大细胞对RA的直接作用激活的肥大细胞首先会以脱颗粒的方式释放出预先合成的物质，其中包括肝素、蛋白酶和组胺，它们在介导RA的组织损伤中发挥重要作用。肥大细胞表达的类胰蛋白酶可通过激活MMP-3将滑膜细胞中的胶原酶原转化为活性形式，导致胶原的降解；其还可能直接水解软骨基质中聚蛋白聚糖的N端血凝素结合域，导致聚蛋白聚糖的丢失[13]。 类胰蛋白酶和糜蛋白酶也是血管生成因子，介导RA病灶的新血管形成过程[14]。

除了细胞因子和预先合成的物质外，激活的肥大细胞还会释放一些新合成的脂类物质，如白三烯(leukotriene，LT)、PG等。LTB4、PGE2和PGT2等也介导了RA中的炎症应答[15]。

2.4 肥大细胞与其他免疫细胞的相互作用对RA的影响

2.4.1 肥大细胞与B细胞的相互作用对RA的影响 B细胞在RA的致病机制中发挥着重要的作用。滑膜中的B细胞与局部自身抗体的产生、破骨细胞产生和激活、免疫复合物介导的炎症反应有关。B细胞也可以参与抗原提呈和T细胞活化，其与趋化因子的相互作用促进TNF-α的分泌，进而激活巨噬细胞[16]。研究证明，小鼠的肥大细胞可激活B细胞，人肥大细胞也能够激活初始B细胞并诱导其产生ACPA，且这一相互作用依赖于细胞间的接触，特别是肥大细胞表面CD40L分子与B细胞表面CD40的结合[1]。其他肥大细胞产物如IL-4、IL-5、IL-6、IL-13、TNF-α等，也可以影响B细胞的发育和功能，但这种相互关系在体内与RA的关系仍有待证实[17]。肥大细胞通过激活B细胞，诱导其增殖和分化，对RA中自身抗体的产生发挥重要作用。反之，B细胞合成的IgE、IgG等抗体也可激活肥大细胞，使其释放多种生物活性物质，起到促炎、抑炎或者免疫调节的功能。

2.4.2 肥大细胞与T细胞的相互作用对RA的影响 CD4+T细胞是参与RA病理改变的主要亚型，其中又包括Treg、Th17等。在RA中CD4+T细胞的增殖分化明显增强。新近研究证明，肥大细胞的抗原提呈作用与CD4+T细胞的增殖分化关系密切[18]。细胞因子IL-4、IFN-γ会导致MHC II类分子在肥大细胞中的表达增强，使肥大细胞能更有效地将抗原提呈给CD4+T细胞，促进CD4+T细胞的增殖分化[19]。也有研究显示，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)能够通过一种不需要MHC II类分子提呈的肥大细胞依赖的信号通路调控CD4+T细胞的增殖分化，这可能与NAD+刺激肥大细胞释放的IFN-γ有关[20]。

在RA中可观察到Treg功能的缺陷及免疫抑制活性的降低， 而肥大细胞可以通过OX40 / OX40配体与Treg细胞直接接触以及释放组胺和 IL-6来抑制 Treg的免疫抑制作用[18]。

同时，在RA中，Th17/Treg比例也明显升高，大量增殖的Th17可促进破骨细胞的生成，继而破坏软骨组织加快骨吸收[21]，而肥大细胞可以通过间接影响DC或者通过OX40介导的肥大细胞与Treg细胞的接触影响Th17的应答。研究发现， 肥大细胞还可以通过不依赖炎症小体的途径释放IL-1β进而诱导Th17扩增[22]。激活的肥大细胞高表达的炎症因子，如IL-17、IL-1β、IL-6、GM-CSF，也可促进自反应性Th17的增殖[23]。

2.4.3 肥大细胞与其他细胞的相互作用对RA的影响 肥大细胞可以通过直接或间接的方式与成纤维样滑膜细胞(fibroblast-like synoviocyte，FLS)、破骨细胞、单核-巨噬细胞、中性粒细胞、滑膜细胞等相互作用，招募炎症细胞，激活效应细胞，进而参与RA的病理损伤过程。

滑膜肥大细胞释放的TNF-α可以作用于FLS，以诱导其增殖，并上调胶原酶和MMP的表达[24]。TNF-α还能诱导FLS释放干细胞因子，其作用于肥大细胞表面CD117后又能促进肥大细胞活化，进而形成一个闭合环路。滑膜中肥大细胞产生的肝素与类胰蛋白酶形成的复合物也可作用于FLS，上调其释放的中性粒细胞趋化因子如CXCL1、CXCL5、CXCL8，进而招募中性粒细胞[13]。肥大细胞分泌的糜蛋白酶则能通过黏着斑激酶(focal adhesion kinase，FAK)/p21途径促进FLS的增殖，促进其MMP-9、FAK和p21的表达[25]。

肥大细胞释放的TNF-α也能激活破骨细胞，其促进骨质脱矿质[26]。组胺和组胺受体4则能促进破骨细胞RANKL的表达，激活破骨细胞[27]，促进骨侵蚀。

激活的肥大细胞释放趋化因子如单核细胞趋化蛋白1和人巨噬细胞炎性蛋白1α，招募单核巨噬细胞等炎症细胞[23]。肥大细胞产生的TNF-α还能诱导邻近的巨噬细胞释放IL-1β，加重局部炎症[9]。同时，肥大细胞释放的IFN-γ能刺激巨噬细胞产生大量TNF-α，最终导致关节破坏[28]。

肥大细胞释放的IL-6可以激活中性粒细胞，进而使其释放活性氧和蛋白酶，引起组织炎症和关节破坏[29]。同时，其释放的组胺则可增加血管通透性，招募中性粒细胞至损伤部位[30]。

肥大细胞释放的TNF-α可以介导滑膜细胞内溶基质素、胶原酶、PG、GM-CSF的合成上调[29]。肥大细胞分泌的类胰蛋白酶介导的滑膜细胞中蛋白酶激活受体2的激活会血管通透性以及关节局部炎症，并且能阻止Fas介导的RA患者FLS的凋亡，导致滑膜增生和关节损伤[31]。

3 结语

综上所述，肥大细胞在RA的致病过程中发挥了多种重要的作用。滑膜局部以及被细胞因子或补体等招募至滑膜的肥大细胞通过FcR、TLR等与相应配体的结合而被激活，进而释放一系列生物活性物质如细胞因子、组胺、肝素、蛋白酶等，招募更多的免疫细胞，破坏局部软骨基质，诱导滑膜细胞增殖等。除了直接参与组织损伤，肥大细胞还会与B细胞、T细胞相互作用，参与自身抗体的产生，诱导T细胞的增殖分化等，增强机体的适应性免疫应答。当然，肥大细胞的调节作用、肥大细胞与T、B细胞的相互作用在RA中的具体作用等问题还需要更多的研究以进一步明确。