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造成类风湿关节炎的“凶手”有哪些?

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类风湿关节炎(RA)是一种以累及关节为主的炎症性、全身性自身免疫疾病。我国RA发病率约为0.3%~0.6%,致残率高,如果不及时有效诊治,约有70%的患者会发生不可逆的关节破坏、畸形和功能丧失。目前,RA发病机制仍不明确,研究RA相关的发病机制对RA治疗、预后具有重要意义。研究发现,RA的发生与分子信号通路异常、免疫紊乱、环境以及遗传等因素相关。

分子信号通路异常

研究发现,分子信号通路异常在RA的发病过程中起着重要的作用。与RA相关的分子信号通路有Toll样受体(TLR)信号通路、JAK-STAT信号通路、Wnt/β-catenin信号通路、3-磷酸肌醇激酶(PI3K)与蛋白激酶B(PKB/ATK)信号通路、程序性死亡因子1(PD-1)及其配体1(PD-L1)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号传导通路、骨形态发生蛋白(BMPs)信号通路以及Hippo信号通路。

TLR信号通路

TLRs是一种主要表达于树突状细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞等表面的膜结合蛋白,具有病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs)。当PAMPS或DAMPS与TLR结合后会上调炎性因子和趋化因子,进而激活细胞内的信号转导通路。TLR2和TLR4在RA的发病中起重要作用,早期阶段,活化的TLR2促进血管发生炎症细胞黏附与侵袭;而活化的TLR4在发病后期加速金属蛋白酶介导的破骨细胞形成。此外,TLRs信号通路中髓样分化因子88(MyD88)的死亡结构域缺失可导致下游白细胞介素(IL)-1受体相关激酶的招募活动受限,使IL-6、IL-12及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)作用减弱。

JAK-STAT信号通路

JAK家族是一类非跨膜的酪氨酸激酶,其中,JAK3可以与IL-2、IL-4、IL-7等受体复合物中的γ链结合并发生二聚化,从而激活JAK激酶。活化的JAK激酶与转录激活因子(STAT)结合,催化STAT发生磷酸化,活化的STAT蛋白以二聚体的形式,进入细胞核内与DNA靶序列特异性结合,调节相应基因表达。当JAK3在病理状态下,如缺失或功能紊乱时,可造成淋巴细胞增殖功能缺陷,最终导致细胞免疫功能紊乱或丧失等。STAT3是RA炎症反应中重要的转录因子和关键性致病因子,可以抑制FLS的凋亡,促进基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、MMP-9、MMP-3、IL-6的表达和血管的生成,也参与慢性关节滑膜炎症、细胞凋亡以及关节软骨和骨破坏过程。正常情况下,活化的STAT3能被细胞因子信号抑制因子3(SOCS3)终止,但在RA患者中细胞因子IL-6和STAT3异常表达,导致IL-6受体和表皮生长因子受体不能被SOCS3抑制。

MAPK信号通路

MAPK信号通路主要包括JNK/SAPK、细胞外调节蛋白激酶(ERKs)、p38/MARK、ERKs/MAPK 4个亚通路。ERK的主要功能是参与细胞增殖、分化和抑制细胞凋亡。p38蛋白激酶包括MKK3和MKK6,磷酸化的MKK3/6在RA内膜衬里高度表达,可加重骨破坏和关节炎动物模型滑膜的炎症。另外,破骨细胞的形成和分化也受MAPKs的影响,NF-κB受体活化因子(RANK)及其配体(RANKL)介导破骨细胞激活,最终导致骨质破坏。

BMPs信号通路

BMP-2可介导成骨细胞分化软骨,再促进骨生成,或作为破骨细胞分化因子参与骨重建。研究表明,BMP-2、BMP-6和BMP-7在RA患者的滑膜组织以及TNF-α转基因小鼠关节炎模型和胶原诱导的关节炎模型中均有上调,并在RA患者的滑液中得到证实,其水平升高与疾病的严重程度相关。此外,RA患者体内大量的炎性细胞因子抑制了BMP-4和BMP-5的表达,导致RA软骨修复障碍。

Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin信号通路活化后不仅引起TNF-α、IL-1等炎症因子的表达,还可参与调节FLS中的炎性反应,最终导致滑膜细胞增生,破坏关节功能。Wnt/β-catenin信号通路除了具有调控骨细胞成熟、分化和凋亡的作用外,还可直接促进骨形成。研究表明,与正常人相比,RA患者血清中Wnt/β-catenin通路中的抑制因子DKK-1的表达显著升高,抑制DKK-1可能成为RA治疗的靶点。

PD-1/PD-L1信号通路

PD-1/PD-L1属于B细胞表面受体CD28超家族,mPD-1和mPD-L1是PD-1/PD-L1信号通路中的主要分子。在活化的CD4+T细胞表面,mPD-1与其配体结合后促使酪氨酸抑制基序招募SHP-1和SHP-2分子,传导抑制信号,抑制CD4+T和CD8+T细胞的增殖,降低IL-2、γ干扰素等细胞因子的合成;促进IL-10等细胞因子的分泌,下调炎症反应强度。PD-L1通过与T细胞表面PD-1受体结合抑制PI3K/AKT通路的激活,导致细胞因子合成减少,从而抑制T细胞增殖。

PI3K与PKB/ATK信号通路

PI3K/AKT信号通路被炎症因子激活后,可调控FLS细胞增殖、活化炎症因子相关信号通路,释放大量TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎因子,持续诱发FLS异常增殖和炎症反应。有研究发现,miR-146可以抑制PI3K/AKT通路的激活,起到抑制炎症反应的作用。

Hippo信号通路

破骨细胞是RA发病过程中的重要参与者。Hippo信号通路中核心效应分子-哺乳动物不育系20样激酶1/2(MST1/2)不仅可以降低TLR诱导的炎症因子的表达,影响造血干细胞的基因位点及破骨细胞前体细胞的发育,还可以抑制核转录因子κB的活性,从而抑制破骨细胞分化,说明MST1激酶可能作为上游免疫调节因子调节自身免疫稳态,当其表达降低时会出现自身免疫失衡,导致RA发病。此外,T细胞活化可促进破骨细胞的分化、发育进而导致骨结构的破坏,而MST1激酶对T细胞及其亚群的分化发育起着至关重要的作用。

研究发现,MST1激酶在RA患者血清中的表达水平显著低于SLE患者组及健康对照组,且其表达水平与骨侵蚀程度呈负相关

免疫紊乱

免疫系统紊乱是RA发生的重要因素之一,主要是自身抗原被抗原提呈细胞(APC)呈递给活化的CD4+T细胞,启动特异性免疫应答;同时活化T细胞、巨噬细胞等向滑膜迁移,多种炎症因子(如TNF-α、IL-17等)分泌增多,浸润关节滑膜,出现滑膜炎症、关节软骨、骨和关节囊破坏,最终导致关节畸形和功能丧失。

抗原

自身抗原刺激机体产生自身抗体从而导致机体调节功能紊乱在RA的发生过程中具有关键作用。以往研究发现了三类自身抗原,一是来源于关节的蛋白聚糖、II型胶原、人软骨细胞糖蛋白-39(HCgp-39)等;二是与人具有高度同源的微生物抗原,如EBV反式作用子、HSP60、大肠杆菌dnaJ等;三是转录后修饰抗原,如瓜氨酸化修饰的filaggrin和免疫球蛋白G等。研究发现,滑膜组织蛋白质的瓜氨酸化抗原与相应的自身抗体结合形成IC,刺激产生炎症反应,最终导致关节组织的破坏。

抗原提呈细胞

抗原提呈细胞能够摄取和处理抗原随之递呈给Th细胞进而启动机体免疫反应,人类外周血中的树突细胞(DC)主要包括DC1和DC2,通常认为DC1具有较强的抗原递呈功能,主要影响Th0细胞向Th1细胞亚群分化,而DC2则以产生细胞因子为主,主要刺激产生Th2细胞亚群。多项研究表明,DC在各种免疫性疾病中都起重要作用。研究发现,在活动性RA患者的滑膜液及滑膜周围组织表达与DC分化有关的分子明显增多,而抗风湿药制剂可抑制DC的分化和功能也间接证实了DC在风湿病中的作用。

B细胞也被认为在RA的发病中起着重要的作用。滑膜细胞B细胞分泌的类风湿因子(RF)是一种能识别免疫球蛋白FC片段的IgM抗体,在形成免疫复合物后经B细胞的抗原提呈作用增强局部的炎症反应。研究发现,调节性B细胞的数量与RA的活动度呈负相关。

自然杀伤(NK)细胞

NK细胞不仅是人体中重要的免疫细胞,具有杀伤效应靶细胞的作用,在RA的发病中也起着重要作用。最近的研究发现,该类细胞可引起自身T细胞或B细胞的增值活化,分泌细胞因子,从而激发免疫应答反应。研究表明,RA患者关节滑液中NK细胞能够诱导CD14+单核细胞分化成破骨细胞。

T淋巴细胞

RA患者的滑膜组织中出现了大量的T细胞,表明T细胞是RA发病的主要参与者。Th1/Th2和Th17/Treg群之间的平衡与失衡与疾病的发生、发展及转归也密切相关。在RA患者的血清与关节液中,平衡向Th1细胞和Th17细胞倾斜,导致Th1和Th17细胞分泌的炎症因子水平升高,Th2细胞与Treg细胞分泌的抗炎因子降低。Th17细胞分泌的IL-17和TNF-α可以诱导金属酶(MMPs)以及破骨细胞的产生。

中性粒细胞

中性粒细胞是RA滑膜液中含量最丰富的细胞,其活化产物增加引起关节软骨降解。研究表明,中性粒细胞的活化产物数量与病情活动度呈正相关。电镜形态证据表明中性粒细胞在滑膜-软骨翳结合部位的大量聚集可能导致了骨质的破坏。

成纤维样滑膜细胞

成纤维样的滑膜细胞(FLS)是关节组织中最主要的细胞之一。研究表明,与非疾病的关节及其他组织中的成纤维细胞相比,RA患者中的FLS具有明显增值趋势,这是造成关节破坏的重要因素之一。

环境因素

在环境因素中,细菌(如牙周病原菌、肠道菌群、分歧杆菌)及病毒感染被认为是RA发病的重要原因之一。研究发现,牙周致病菌可能通过促进分泌TNF-ɑ、IL-6、IL-β和IL-17加速RA的发生并加重症状;肠道细菌如幽门螺旋杆菌(Hp),可能是因Hp尿素酶刺激Th1细胞产生IgM型类风湿因子(RF)、抗SS-DNA抗体和抗磷脂抗体,进而导致RA发病;分歧杆菌热休克蛋白65(HSP65)与人体热休克蛋白60(HSP60)具有相似的抗原表位,分歧杆菌感染后可能诱导自身T细胞攻击自身抗原,进而导致RA等自身免疫疾病。此外,风寒、湿冷、疲劳、外伤、吸烟及精神刺激等因素也会导致类风湿关节炎的发生。

遗传因素

RA的发病与遗传因素密切相关,家族中若有类风湿关节炎患者,则直系亲属患病的几率比普通人更高一些。研究发现,RA的遗传易感性与人类白细胞抗原(HLA)DR抗原基因密切相关,含该基因的人群对RA的易感性增高。

小结

多个细胞信号通路以及免疫系统在RA的发病机制中相互交错,又彼此联系,形成复杂的网络。RA的发病机制错综复杂,临床表现也复杂多样,因此,需要根据RA患者的具体情况制订个体化治疗方案。

参考文献:

[1] 闫慧明, 张雪, 安燕, 等. 分子信号通路在类风湿关节炎发病机制中的研究进展. 风湿病与关节炎,2020, (9)09: 76-80.

[2] 封昱辰, 刘金武, 马宁宁, 等. Hippo信号通路参与类风湿关节炎发病机制的研究进展. 兰州大学学报(医学版), 2020, (46)01: 63-66.

[3] 韩海燕, 沈敬华. 类风湿关节炎发病机制的研究进展. 世界最新医学信息文摘, (19): 66-67+69.

[4] 谢岩,林翊萍. 类风湿关节炎与感染相关研究进展.中国免疫学杂志,2020.

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