成纤维样滑膜细胞在类风湿性关节炎发病机制中的作用

伍沙沙 王延 徐婷 刘晓龙 钱海兵

【关键词】 类风湿关节炎;成纤维样滑膜细胞;炎症;血管生成;骨破坏;中医药

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）以持续性滑膜炎和血管生成为特征，导致滑膜增生及骨骼和软骨的渐进性破坏，晚期可造成关节变形甚至残疾，影响世界近1%的人口，其患病率为0.5%～1.0%，男女比例约为1∶3[1-2]。目前，临床治疗RA的药物主要为改善病情抗风湿药（DMARDs）、非甾体抗炎药（NSAIDs）、镇痛药、类固醇和免疫抑制剂，但这些药物均有许多潜在的不良反应[3]，且免疫制剂价格昂贵，限制了其长期应用，因此，寻求补充和替代药物治疗RA是当前的研究热点。目前，RA的病因尚不清楚，其发病机制可能是遗传、环境及免疫因素之间复杂的相互作用导致免疫系统失调和自身免疫耐受缺失，但慢性炎症反应和关节损伤的机制正不断得到认识。成纤维样滑膜细胞（FLS）是除T淋巴细胞和B淋巴细胞外，RA发生、发展的一个重要关键因素，在RA炎症反应和关节损伤方面起着非常重要的作用。它可通过产生大量促炎细胞因子、趋化因子和基质金属蛋白酶（MMPs），引起滑膜增生、炎症反应、大量血管新生、软骨基质崩解、骨破坏等。

1 FLS的生物学特征

RA病理检查累及滑膜组织、软骨和骨。大部分关节表面都有滑膜覆盖，正常情况下滑膜是一层薄薄的结缔组织。在关节中，滑膜附着于骨和软骨表面，并靠近软骨附近的骨膜部位，主要由A型滑膜细胞（巨噬细胞来源）和B型滑膜细胞（成纤维细胞来源）组成。FLS由2～3层细胞组成，占正常人滑膜中全部滑膜细胞的75%～80%。FLS被证实是形成正常滑膜组织的关键因素，它们具有建立三维复杂滑膜衬里结构的内在能力，其特征是致密滑膜衬里的多细胞组织和滑液成分的产生[4]。在RA病理过程中，健康的2～3层衬里结构转变为血管状结构，增生性滑膜衬里含有较多数量的活化FLS和巨噬细胞，延伸到关节间隙，附着于软骨表面（软骨-血管连接处），侵入和降解软骨基质，促进关节破坏。大量研究证明，FLS在RA发病机制中占重要地位[4-5]，而通过阻断滑膜增生和骨质侵蚀可以阻断病情的进一步发展[6]。

2 FLS介导的炎症反应

RA一个基本病理改变是滑膜炎，可见滑膜细胞增多明显，并且含有大量的FLS。FLS表达一系列炎症介质如Toll样受体（TLRs），包括TLR2、TLR3、TLR4和TLR9，其中TLR3占主导地位[7]。表达的这些TLR的激活以细胞-细胞接触依赖性和炎性细胞因子依赖性方式，加剧了炎性辅助性T细胞1（Th1）和辅助性T细胞17（Th17）的扩增，从而诱导更多的γ干扰素（IFN-γ）和白细胞介素（IL）-17积累，并且导致核转录因子-κB（NF-κB）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和IRF3通路的活化[8-9]。

FLS会不断产生许多炎性细胞因子，如IL-6、IL-1β、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等，同时这些炎症因子可以诱导或加速FLS转化和迁移。TNF-α是一种同三聚体的促炎细胞因子，在许多慢性炎症中扮演关键角色，在RA中占主导作用[10]。TNF-α能诱导前列腺素E2和白三烯的合成，这两种分子可以促进关节炎中的骨吸收和软骨吸收。TNF-α通过诱导细胞增殖与凋亡影响RA的发病[11]。TNF-α能促进人类FLS细胞IL-6及IL-1β的表达和分泌，并促进p38 MAPK的磷酸化及NF-κB转位[12]。TNF-α不仅能通过激活蛋白-1增加RA患者FLS中的血管生成素-1 mRNA的表达，促进血管生成及滑膜增生，也可以促进基质细胞以及成骨细胞的表达，并且可调节破骨细胞的形成，通过自分泌机制促进破骨细胞的分化，直接使破骨细胞参与炎性骨侵蚀[13]。

IL-1β被认为在滑膜炎症中起关键作用，所以提高FLS中的IL-1β水平已被用于模拟RA中发生的滑膜增殖[14]。已知IL-1β促使许多细胞类型中促炎因子的过度表达[15]。IL-1β也是FLS产生MMPs（如MMP-3）的一种有影响的诱导剂[16]。IL-6在RA患者的血清和滑液中浓度较高，可以促进血管内皮生长因子（VEGF）的形成，从而促进内皮细胞迁移、增殖，以及血管形成;也可提高管壁通透性而介导炎症。研究证明，IL-6在调节产生IL-17的Th17和调节性T细胞（Treg）之间的平衡中起核心作用[17]。ZHANG等[18]研究发现，p53可显著降低佐剂性关节炎大鼠的滑膜炎以及IL-6水平。促炎细胞因子可以抑制FLS中的p53表达，后者显著抑制IL-6的产生。

IL-17是近年来发现的一种促炎细胞因子，可明显促进RA患者FLS增殖，且明显增加FLS分泌中性粒细胞激活肽-78、IL-8、生长相关癌基因、单核细胞趋化蛋白-1的水平[19]。研究表明，IL-4和IL-10能够抑制FLS分泌IL-6、IL-8及TNF-α等炎症因子，从而减少关节软骨的腐蚀破坏[20]。此外，新的炎症介质及其相关的细胞信号传导事件现已被证明在RA中起作用，包括IL-21、IL-22、IL-23、IL-27、IL-32、IL-33、IL-34、IL-35、IL-36、IL-37、IL-38等[21-22]。其中，IL-21诱导PI3K、STAT-3和ERK 1/2途径的激活，促进FLS分泌MMP-2、MMP-3、MMP-9和MMP-13[22]，抗菌肽LL-37可抑制软骨细胞分泌MMP-1[23]。

3 FLS介导的血管翳

滑膜血管翳是RA的另一病理特征。在RA病理過程中，FLS产生大量VEGF，可促进血管形成，而不可控的新生血管形成可以导致炎细胞浸润、滑膜组织增生，最终导致软骨和骨破坏[24]。RA中的新生血管密度及分布通常处于不均衡的状态，表浅部位的血管分布少，导致局部微环境缺氧改变，缺氧反过来又会引起血管增生，这些变化最终均会引起RA病情进展。

在低氧微环境下，FLS产生的基质细胞衍生因子-1增多，从而吸引了表达CXCR4的单核细胞募集到滑膜，并诱导单核细胞分化为组织巨噬细胞，这些巨噬细胞分泌包括IL-6、TNF-α、IL-1β和MMP-3在内的炎症因子，导致RA滑膜炎症和组织破坏[25]。缺氧诱导因子（HIF）是影响和上调VEGF表达及促进血管新生的重要因素之一，HIF在RA-FLS中表达与VGEF表达密切相关，其中HIF-1α在MMP-2和MMP-9的过度表达中起关键作用[26-27]。

4 FLS介导的骨破坏

RA是一种以进行性关节破坏为特征的炎性疾病，FLS通过侵袭性迁移和基质侵袭在RA关节损伤的病理过程中起关键作用。活化的FLS产生活性物质如MMPs，可加重关节疼痛、肿胀、骨侵蚀和软骨破坏等症状。西医学研究证明，20余种MMPs在RA患者滑膜、滑液及外周血中高表达，广泛参与了关节炎症及关节软骨的破坏过程。其中MMP-1、MMP-3参与关节损伤，MMP-3是造成关节损伤关键的蛋白酶[28]，MMP-2、MMP-9参与骨侵蚀，MMP-13可降解软骨基质中的胶原从而破坏软骨[29]。

某些促炎细胞因子可能影响滑膜侵袭，如IL-21可以促进RA中FLS的迁移、侵袭，同时促进FLS分泌MMPs[22]。在炎症因子如TNF-α、IL-1、IL-6和IL-17的激发下，FLS表达核转录因子-κB受体活化因子配体（RANKL）增多，RANKL与破骨细胞前体细胞表面的核转录因子-κB受体活化因子（RANK）特异结合，刺激破骨细胞分化和骨吸收，最终引起关节骨质侵蚀破坏[30-31]。

5 中医药针对FLS的治疗

RA属中医学“痹证”范畴，中药治疗RA有独特的优势，具有开发利用的前景，中药提取的成分如青风藤、雷公藤等对RA有一定的疗效[32]。滑膜增殖与炎性细胞浸润是RA主要病理特征，抑制FLS增殖和分泌炎性介质、诱导FLS凋亡是治疗RA的有效方法。

5.1 单味中药 单味中药的单体成分研究较多。丹皮酚可通过抑制炎症和NF-κB信号通路减轻RA进展，通过抑制miR-155的表达和上调FOXO3，防止受TNF-α诱导的FLS增殖和细胞因子释放[33]。

紫杉醇能抑制Ⅱ型胶原诱导性关节炎（CIA）小鼠滑膜血管新生，并降低滑膜组织和外周血清VEGF、HIF-1α的表达水平[34]。白藜芦醇可抑制锰超氧化物歧化酶（MnSOD）蛋白表达上调线粒体活性氧（mtROS）水平而促进RA-FLS凋亡[35]。大黄素[36]能下调由TNF-α诱导的FLS细胞的存活率、克隆形成率，降低细胞上清液中IL-6和IL-1β的分泌，下调Bcl-2 mRNA的表达和p-IκBα、p-NF-κB p65蛋白的表达，从而抑制RA滑膜细胞增殖和炎症反应。雷公藤甲素[37]可以抑制IL-6/sIL-6R介导的FLS增殖，以及降低炎症细胞因子IL-6、IL-1β和VEGF的表达，并与JAK2/STAT3信号通路相关。

5.2 复方中药 魏赈权[38]研究发现，断藤益母汤可明显抑制FLS活力，显著下调炎症因子IL-1β、IL-6、IL-8、MMP-1、MMP-3、MMP-9表达水平，并能抑制FLS体外迁移、侵袭的功能，下调FLS中p65、IκBα、IKKα/β的磷酸化水平，作用机制可能与NF-κB信号通路有关。赵帆[39]研究发现，当归拈痛汤可显著抑制RA-FLS的增殖，通过升高FLS中凋亡相关分子Fas、FADD、Caspase-8、Caspase-3、Bax的mRNA和蛋白表达水平，下调Bcl-2的mRNA和蛋白表达水平，从而诱导RA-FLS发生凋亡，有效改善RA。HAN等[40]通过建立CIA模型并从CIA大鼠模型中分离出RA-FLS进行研究，发现使用肾通逐瘀汤的含药血清处理RA-FLS后，其迁移和侵袭能力以及IL-1β、MMP-3的分泌显著降低，而细胞凋亡率升高。肾通逐瘀汤不仅可以抑制RA-FLS从G1期到S期的转变，还能显著下调Bcl-2、CDK4、Cyclin D1、MAPK p-p38和CTGF的表达，并且使Bax、Caspase-3和PPARγ的表达水平升高，其作用机制与MAPK p38/PPAR/CTGF途径相关。

6 小结与展望

综上所述，FLS持续活化分泌炎性物质继而促进导致炎症反应的恶性循环是RA加重的原因。RA的预防和治疗需要对疾病的发病机制研究有新的突破，与炎症相关通路的研究以及遗传研究是重点。同时，开发中药作为新的治疗药物也是关键。

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收稿日期：2021-09-22;修回日期：2021-10-25