滑膜成纤维细胞焦亡在类风湿关节炎发病机制中的作用及中医药对其干预探讨

李志婷 姜刚刚 田杰祥 漆文霞 邹芳霞 王钢

【摘 要】 滑膜成纤维细胞是类风湿关节炎滑膜组织中的主要细胞类型，也是其发展过程中的关键效应细胞，可通过产生细胞因子、趋化因子和基质降解分子以及迁移和侵入关节软骨，破坏关节。细胞焦亡是一种伴随强烈炎症免疫反应的程序性细胞死亡方式，可保护宿主免受微生物感染，但过度的细胞焦亡则会引发疾病。而中医药从整体观出发，采用辨证论治原则，灵活施治，药理活性广泛，作用持久，治疗前景广阔。因此，从滑膜成纤维细胞角度探讨其焦亡的作用机制及中医药的干预作用对于类风湿关节炎的治疗意义重大。

【关键词】 类风湿关节炎；滑膜成纤维细胞；焦亡；发病机制；中医药

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种慢性、侵袭性、自身免疫性疾病，可致关节畸形，甚至关节功能完全丧失［1］。病理特征是滑膜组织过度增生、血管翳形成和软骨、骨的侵蚀，典型的临床表现为关节肿胀、疼痛、晨僵和畸形对称，常伴有其他器官受累［2］。RA常发生在40～60岁，女性患病率约为男性的4倍［3］。我国RA的患病率为0.2%～0.4%，欧美国家可达1%［4］。目前，RA的发病机制尚不完全清楚，致残率较高，预后差，易反复发作，给患者和社会带来沉重的经济负担。中医药治疗RA历史悠久，方法灵活多样，可缓解患者关节及全身不适症状，安全性较高。越来越多的证据表明，滑膜成纤维细胞（FLS）细胞焦亡与RA的发生和发展密切相关。本文就有关FLS细胞焦亡在RA发病机制中的作用及中医药对其干预作用展开综述，以期为RA诊治及研究提供新的思路和方向。

1 细胞焦亡的概念及机制

细胞死亡是基本的生物属性过程。迄今为止发现的细胞死亡方式有凋亡、坏死、自噬和焦亡。细胞焦亡是一种程序性细胞死亡的形式，其特征是细胞肿胀和气泡从质膜上突出，这是由Gasdermin家族蛋白介导的［5］。Gasdermin是一个蛋白质家族，具有重要的功能性Gasdermin N结构域，有成孔活性［6］。在没有激活信号的情况下，Gasdermin N端结构域和C端结构域相互连接并形成自抑制结构；在N结构域和C结构域被半胱天冬酶切割后，这两部分被分离，N结构域被解除抑制。然后，N端裂解结合到细胞膜，寡聚并形成孔，导致细胞成分泄漏，这是区别于其他细胞死亡方式的关键和独特的焦亡过程［7］。本质上，焦亡是一种促炎症过程，因为其细胞溶解活性介导炎症介质的过度释放，从而诱导和加重炎症。2001年，COOKSON等［8］提出了pyroptosis一词，该词来自希腊词根pyro（火/热）和ptosis（坠落），用于描述促炎性、程序性细胞死亡方式。这是焦亡一词首次被提出，它区分了自噬和凋亡（细胞死亡的非炎症性程序）。细胞焦亡主要由Gasdermin介导，炎症小体激活的Caspase-1和其他途径激活的Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11等可以对Gasdermin进行切割。Gasdermin-N与细胞膜脂结合，使细胞涨大，直至细胞破裂，细胞质内容物泄露并伴随强烈炎症免疫反应的程序性细胞死亡方式［9］。活化的Caspase-1对白细胞介素（IL）-1β和IL-18的前体进行切割，形成有活性的IL-1β和IL-18，并释放至细胞外，刺激炎症细胞，形成炎性反应。

2 FLS在RA中的发病机制

正常关节滑膜内膜主要由2种类型的滑膜细胞组成：FLS（也称为B型滑膜细胞）和巨噬细胞样滑膜细胞（也称为A型滑膜细胞）。这种纤细的结构位于一层结缔组织上，称为下层结缔组织，除脂肪细胞、巨噬细胞和血管外，下层还含有成纤维细胞［10］。长期以来，滑膜内膜衬里层一直被认为是一种松散细胞结构，由于缺乏紧密连接、桥粒和真正的基底膜等典型的黏附结构，被视为一种无效屏障。随着认识的不断深入，研究发现，内膜衬里层FLS附近有一层巨噬细胞结构，起源于亚衬层的间质巨噬细胞，表达与紧密连接相关的蛋白质，因此被认为是关节屏障［11］。FLS通过产生透明质酸和其他关节润滑剂，如润滑素（也称为蛋白多糖4），直接促进滑液成分。滑液可为下面的关节软骨提供营养，其还含有蛋白质、血浆以及数量较少的白细胞。由于软骨缺乏自身的血液供应，这些白细胞被认为通过滑膜内膜衬里层进入滑液。此外，FLS还通过产生基质成分（如纤维连接蛋白、胶原、tenascin、蛋白多糖和层粘连蛋白）和细胞外基质降解酶［如蛋白酶、基質金属蛋白酶（MMPs）和组织蛋白酶］，帮助形成和维持滑膜细胞外基质，从而保证关节活动得以正常进行［12］。

RA的发病机制目前尚不完全清楚，仍在不断完善和更新中，其涉及多种细胞，如FLS、T细胞、B细胞、单核细胞/巨噬细胞和破骨细胞等。每种细胞类型在RA的发病演变中具有独特、复杂且相互交织成网的特点。在RA病程中FLS发挥了重要的作用。首先，FLS与T细胞、B细胞及巨噬细胞相互作用促进了RA的演变进程。FLS通过多重效应机制参与T细胞的免疫功能，RA中的FLS充当T细胞的抗原呈递细胞，可以内化含有胍氨酸肽的中性粒细胞胞外陷阱，然后将这些肽类呈递给适应性免疫细胞以放大局部炎症反应［13］。RA中的FLS可以通过产生IL-6、血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）、CXC-趋化因子配体12（CXCL12）及B细胞激活因子（BAFF）而延长B细胞的寿命，有助于B细胞的分化和活化，进而产生多种自身抗体［14］。巨噬细胞是IL-1β和肿瘤坏死因子（TNF）的主要来源，而内膜中的FLS是IL-6的主要来源，这些细胞因子相互协作，形成恶性炎症循环，导致滑膜增生、淋巴细胞流入和效应蛋白的产生。其次，RA关节软骨和骨支持结构的破坏在很大程度上可归因于FLS介导的作用。在RA中，FLS的数量显著增加，导致滑膜衬里层的疏松细胞结构迅速转变为具有侵袭性、增生性组织，衬里层细胞增殖，最终形成血管翳［15］。此外，FLS也是RA中MMPs和组织蛋白酶的主要来源，一方面，活化的RA-FLS介导MMPs的过度产生，如MMP-1、MMP-3和MMP-13增加MMPs的表达，降解软骨细胞外基质，阻断关节软骨营养供应，破坏关节组织的含胶原蛋白结构，进而造成骨破坏［16］。另一方面，FLS分泌多种趋化因子，可招募巨噬细胞、T细胞、B细胞迁移而增强炎症反应，间接破坏骨骼和关节。研究发现，RA患者的滑膜组织样本中，新发RA（即症状出现后 < 1周）患者，MMPs在滑膜内膜衬里层中的表达较高［17］。此外，RA-FLS的增殖与疾病持续时间、巨噬细胞浸润滑膜的数量以及软骨侵蚀的严重程度相关。

总之，FLS是造成RA患者关节损伤的关键效应细胞。增生的滑膜组织逐渐侵入相邻的软骨、骨和肌腱，导致多个关节的破坏。

3 FLS细胞焦亡与RA

FLS细胞焦亡与RA的相关性主要体现在核苷酸结合寡聚片段样受体家族3（NLRP3）炎症小体、Caspase-1、IL-1β和IL-18以及Gasdermin D等方面。NLRP3是一种细胞溶质信号复合物，可介导炎症反应。它是一种多蛋白促炎复合物，由细胞质中的NLRP3、ASC和pro-Caspase-1组成。抑制NLRP3炎性小体已成为许多炎性疾病的重要治疗方法［18］。研究发现，NLRP3炎性小体在RA患者和胶原诱导性关节炎（CIA）小鼠的滑膜中被高度激活。目前大量研究也证实，NLRP3炎性小体的激活可促进RA的发展。当NLRP3炎性小体和细胞焦亡被过度激活时，释放的炎症介质会引起组织损伤和破坏性反应［19］。Caspase是执行启动或执行细胞程序导致炎症和细胞死亡的半胱氨酸酶。在细胞焦亡中，Caspase-1的激活可以启动DNA片段化，进而细胞内渗透压失衡，细胞膨胀，最终细胞解体产生成熟的炎症介质。IL-1β和IL-18作为细胞焦亡过程中产生的炎性介质，在RA患者的血清和关节滑液中明显升高。在滑膜细胞焦亡过程中，转化生长因子-β1可逆转琥珀酸脱氢酶的激活，从而增加琥珀酸的积累。这有助于通过缺氧诱导因子-1α组装NLRP3炎性小体，激活细胞焦亡，进而释放IL-1β和IL-18［20］。相关研究已证明，RA患者血清中的补体C1q可促进五聚蛋白3（PTX3）与CD14单核细胞的结合，导致Gasdermin D裂解、NLRP3炎性小体激活、细胞肿胀，并最终释放Caspase-1、TNF-α、IL-6及IL-1β等炎性因子，同时促进FLS焦亡。Gasdermin D作为细胞焦亡的效应器，通过形成跨膜孔和释放炎性细胞因子触发细胞焦亡［21］。IL-1β和IL-18同属于IL-1家族成员，由于结构的同源性，可以共享一些共同的信号转导途径，生物学上也有相似的炎性功能［22］。IL-1β在众多免疫反应中起促炎作用，包括先天性免疫细胞向感染部位的募集，刺激淋巴B细胞增殖并分泌抗体；IL-18则促进Th1细胞、NK细胞和细胞毒性T細胞产生γ干扰素发挥致炎作用。此外，IL-1β和IL-18作为炎性小体激活后的产物，导致炎性T细胞分化和靶器官损害，促进核转录因子-κB活化因子受体抗体（RANK）及与其配体（RANKL）之间的相互作用，进而促进RA破骨细胞过度活化，引发骨破坏［23］。WU等［24］研究发现，GSDM介导的焦亡可能导致RA-FLS的过度激活和攻击性行为，炎症介质泄漏到细胞外空间，炎症细胞从血液招募到滑膜，是软骨和骨侵蚀以及持续性滑膜炎的关键机制。ZHANG等［25］研究发现，在TNF-α等促炎细胞因子的影响下，FLS类似于肿瘤细胞一样快速增殖，因此，RA的发生与FLS的细胞增殖、存活和焦亡之间的不平衡密切相关。此外，FLS和T细胞的数量是早期RA滑膜组织中与不良疾病结局相关的免疫组织学标记物，表明这些细胞在关节损伤过程中起着致病作用。

综上所述，FLS的过度焦亡可导致关节滑膜异常增生、血管翳形成及炎性细胞浸润，使得软骨和骨侵蚀，导致关节破坏及关节功能活动的丧失。因此，积极有效抑制FLS过度焦亡，抑制滑膜增生对于RA的治疗具有十分重要的临床价值，这也为后期抗RA药物的研究及开发提供了新方向、新思路。

4 中医药对于RA滑膜细胞焦亡的干预

RA属中医学“尫痹”范畴。《素问·痹论篇》云：“骨痹不已，复感于邪，内舍于肾。”先天不足、后天失养而致肾虚，外邪入内，所谓“至虚之处，便是留邪之所”，因而肾先应之，肾虚不胜外邪侵袭，邪气乘虚而入内侵筋骨，痹阻经络，血气不行，筋骨失养，关节变形不得屈伸而致本病。肾气虚衰是导致痹证的根本原因。《素问·痹论篇》曰：“风寒湿三气杂至，合而为痹也。”说明风寒湿之邪是本病形成的重要诱因。《正体类要》载：“肢体损于外，则气血伤于内。”叶天士《临证指南医案》言：“以风寒湿三气合而为痹，然经年累月，外邪留著，气血皆伤，其化为败瘀凝痰，混处经络。”证实血瘀、痰浊也是RA发病的重要原因。因此，本病总的病机为正虚（肾虚）为本，邪盛（风、寒、湿、血瘀、痰浊）为标。

RA患者数量呈逐年上升趋势，目前治疗RA及骨破坏的药物效果不理想，亟待一种安全有效的治疗方法。中医药治疗RA有着悠久的历史和丰富的临床经验，理论系统完备，理、法、方、药自成一体，在现有治疗效果欠佳的情况下，中医药因其显著的疗效和较少的不良反应而受到越来越多的关注。中医药独特优势在于具有多种成分且在多种途径中发挥作用。研究发现，治疗RA的中药成分复杂，包括生物碱、类黄酮、萜烯、苯丙烷等，其主要药理作用与镇痛、改善炎症、调节免疫功能、保护软骨及骨、减少血管翳形成、抑制滑膜增生等有关［26］。FLS是RA患者滑膜组织中的主要细胞类型之一，是RA发展过程中的关键效应细胞，被认为是治疗RA的有效靶点。

梁卫等［27］研究发现，风湿痹痛方可以减轻CIA大鼠的足肿胀，与雷公藤多苷类似，风湿痹痛方的潜在分子机制与CIA大鼠滑膜组织中Caspase-8、Fas和FasL的调节密切相关。武璐璐等［28］研究湖北枫杨提取物对MH7A细胞的凋亡诱导作用，结果表明，湖北枫杨提取物对MH7A细胞具有明显的抗增殖和凋亡作用。进一步的机制研究表明，湖北枫杨提取物可以上调p53、Bak、Cyt-C、Caspase-3和Bax水平，下调Bcl-2和Bcl-xL水平，并激活MH7A细胞中的Caspase-3。最近，ZHANG等［25］研究了桂枝芍药知母汤对大鼠Ⅱ型CIA的疗效，结果发现，桂枝芍药知母汤对CIA大鼠具有显著的抗炎、改善关节滑膜作用；对MH7A细胞的进一步研究表明，桂枝芍药知母汤可诱导MH7A细胞凋亡，并上调促凋亡蛋白，如Caspase-3等。彭程等［29］研究发现，独活寄生汤能够显著缓解RA动物模型大鼠关节肿胀并减少血清中类风湿因子、IL-1β及IL-18，其疗效与西药依托考昔相当；且独活寄生汤能够对炎性因子诱导的软骨细胞焦亡发挥抑制作用。此外，独活寄生汤能够显著下调软骨细胞中NLRP3、Caspase-1、ASC、IL-1β、IL-18 mRNA及蛋白水平，通过调控NLRP3/Caspase-1信号通路抑制软骨细胞发生焦亡，从而发挥对RA的治疗作用。ZHAO等［30］研究发现，与模型组大鼠相比，各用药组大鼠踝关节肿胀程度及血清IL-18、IL-1β含量均明显降低，且联合组较其他组降低幅度最大。治疗8周后，与模型组比较，各用药组大鼠软骨细胞NLRP3、Caspase-1、ACS、ASIC1a的mRNA和蛋白水平均下调。这表明益气养阴通络法可通过ASIC1a/NLRP3信号通路减弱RA软骨细胞焦亡。吴宁等［31］研究发现，由黑骨藤、见血飞、五花血藤及鸡血藤4味藤类药材组成的苗药验方“四大血”可抑制RA-FLS MH7A细胞增殖、迁移及侵袭，促进RA-FLS MH7A细胞凋亡并抑制其焦亡，减轻关节滑膜炎症反应。其分子机制可能与下调TNF-α、IL-1β、IL-18细胞因子水平，上调Bax、Fas、FasL水平，抑制Bcl-2和Caspase-1蛋白表达有关。

5 小結与展望

FLS是RA患者滑膜组织中的主要细胞类型之一，是RA发生、发展过程中的关键效应细胞，被认为是治疗RA的理想靶点。随着RA-FLS焦亡在RA中的发病机制日益充足，许多针对FLS的靶点已被确定，其中大多数虽然在临床前研究中得到验证，并进行了广泛的体外和体内研究，但仍缺乏针对FLS调节效应的临床研究。而中医药是寻找治疗RA在内的各种疾病新型药物的宝贵资源。诱导FLS细胞焦亡是中医药治疗RA的重要机制。

中医药经过反复多次临床疗效研究证实对RA的治疗效果显著。中医药能够通过单药和复方相结合的方式，多靶点、多途径发挥治疗作用；不仅能够改善RA临床症状，而且能够辅助西药增强疗效，并减少西药的不良反应，减轻炎症反应，减少并发症。因此，中医药对于RA滑膜及关节损伤治疗的机制可能是通过抑制滑膜细胞的增殖和诱导凋亡，来抑制炎症反应。今后，随着基因组学、功能基因学、代谢组学及蛋白组学研究的进展，势必为中医药治疗RA滑膜细胞的机制研究提供科学的实验方法和基础，使中医药为人体健康更好地保驾护航。

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收稿日期：2022-12-03；修回日期：2023-01-25

基金项目：国家自然科学基金项目（81860858，81960832）

作者单位：1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.甘肃中医药大学附属医院，甘肃 兰州 730000

通信作者：王钢