细胞因子在结缔组织病相关间质性肺病发病机制中的作用研究进展

刘一平 颜菲 张榕 （中国医科大学附属第一医院，沈阳 110001）

结缔组织病（connective tissue disease，CTD）是一类以免疫介导的器官功能障碍为特征的系统性自身免疫性疾病，以结缔组织和血管慢性炎症为主要特征。肺脏因含有丰富的胶原和血管而成为最易受累的器官之一［1］。间质性肺病（interstitial lung disease，ILD）是其最常见的临床表现，也是导致CTD患者死亡的主要原因。据国外报道，约70%S系统性硬化病（systemic sclerosis，SSc）、10%～47%类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）和6%～24%系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）患者可发生肺间质纤维化；而我国CTD继发ILD整体发病率目前仍不清楚［2］，CTD-ILD的确切发病机制尚不明确。根据现有研究结果，多种因素启动先天与适应性免疫导致多种炎症细胞因子分泌增多，促使肺泡上皮细胞损伤进而导致纤维化形成可能是CTDILD发病的中心环节，但细胞因子在CTD-ILD发病机制中发挥作用的方式尚不明确，本文将就此方向进行综述。

1 固有免疫细胞及相关细胞因子

1.1 巨噬细胞、NK细胞 根据巨噬细胞活化方式不同将其分为经典活化巨噬细胞（M1）和替代激活巨噬细胞（M2），然而传统巨噬细胞分类中M2的名称已迅速扩大到基本包括所有其他类型巨噬细胞。因此建议将激活的巨噬细胞分为3个亚类：经典激活型巨噬细胞、创伤愈合型巨噬细胞和调节型巨噬细胞［3］。经典激活型巨噬细胞产生促炎细胞因子，如IL-1和IL-6。Th1细胞或NK细胞产生的IFN-γ和抗原呈递细胞产生的TNF-α可刺激经典激活型巨噬细胞，进一步参与肺纤维化发生。Th2细胞或粒细胞产生的IL-4可促进创伤愈合型巨噬细胞活化，从而促进创伤愈合型巨噬细胞在释放促纤维化介质和胶原沉积方面发挥作用［4］。研究表明，在多发性肌炎（polymyositis，PM）/皮肌炎（dermatomyositis，DM）/临床无肌病性皮肌炎（clinically amyopathic dermatomyositis，CADM）中，经典活化巨噬细胞和创伤愈合型巨噬细胞失衡可能是导致快速进展型ILD（RP-ILD）和慢性ILD病理生理学差异的原因［5］。

NK细胞在自身免疫性疾病中起重要作用。NK细胞通过细胞接触或细胞因子释放影响CD4+Th细胞分化为Th1、Th2、Th17和Treg细胞参与RA发病［6］；SLE中NK细胞和巨噬细胞可被沉积的免疫复合物激活并在肾脏浸润［7］。目前认为NK细胞及巨噬细胞调节失衡可能参与CTD-ILD发生发展，因此探讨NK细胞和巨噬细胞等固有免疫细胞及其相关细胞因子在CTD-ILD发生发展中的作用尤为重要。

1.2 集落刺激因子（colony-stimulating factor，CSF）巨噬细胞CSF（M-CSF）和粒细胞-巨噬细胞CSF（GM-CSF）作为Th17细胞因子参与调节巨噬细胞功能。研究发现重度ILD的SKG小鼠模型中，GM-CSF通过调控T细胞分化和中性粒细胞募集诱导二者分泌IL-6、IL-1β、IL-17A，阻断IL-6、IL-1β、IL-17A 3种细胞因子后发现，SKG小鼠ILD中起关键作用的是GSF-CSF而非IL-17A和IL-6，明确了GM-CSF在ILD中发挥的作用［8］。此外，研究表明依赖GM-CSF的巨噬细胞可在人中性粒细胞弹性蛋白酶刺激下上调蛋白酶激活受体-2（PAR-2）和IL-13表达并激活星状细胞，这一机制在慢性炎症相关纤维化中起关键作用［9］。另外，ILD进展期抗合成酶综合征（antisynthetase syndrome，ASS）患者与ILD无进展期患者相比，前者血清GM-CSF水平显著升高，提示GM-CSF可能参与CTD-ILD发病，或可作为CTD-ILD重要的生物标志物［10］。

1.3 TNF-α TNF-α主要由巨噬细胞和中性粒细胞产生，通过激活NF-κB家族转录因子参与炎症反应发生的同时促进成纤维细胞增殖并分泌大量胶原，进而导致肺纤维化发生和发展，在ILD中发挥重要作用［11］。BELLAMRI等［12］发现特发性肺间质纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者血清TNF-α水平与CXCL13呈显著正相关，且在肺组织巨噬细胞中，TNF-α通过激活NF-κB和JAK/STAT通路控制CXCL13基因表达，表明TNF-α有助于CXCL13合成及肺纤维化形成。

1.4 趋化因子 趋化因子是最大的细胞因子家族，根据结合受体不同可分为4类：CXC、CC、C和CX3C。CX3CL1（Fractalkine）主要由内皮细胞合成，可在巨噬细胞中表达，具有调节炎症、免疫细胞-内皮细胞相互作用和炎症反应特性。研究发现IL-1β和IFN-γ可联合诱导肺成纤维细胞可溶性CX3CL1表达，提示肺成纤维细胞可能是CX3CL1的重要细胞来源，以及CX3CL1在肺部炎症和纤维化中起一定作用［13］。博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型中，肺成纤维细胞和M2-巨噬细胞通过调节CX3CL1-CX3CR1轴发挥促纤维化活性［14］。另一项研究也发现SSc-ILD患者Ⅱ型肺泡上皮细胞和气道上皮细胞均有CX3CL1表达，且与抗拓扑异构酶Ⅰ抗体和肺纤维化发生相关［15］。以上研究表明CX3CL1参与肺纤维化过程，但具体作用机制仍有待研究。

CCL18在肺泡巨噬细胞中高表达，对单核细胞、T细胞具有选择性趋化作用，可能通过促进肺泡巨噬细胞和成纤维细胞相互激活参与肺纤维化。蛋白激酶C-α、Sp1和ERK1通路以及Smad3和TGF-β等多条信号通路均参与CCL18相关纤维化进程，但研究表明CCL18刺激的T淋巴细胞浸润对健康肺脏有轻微促纤维化作用，而对炎症性纤维化肺组织有抑制其纤维化发展作用［16］。

干扰素诱导蛋白-10（interferon-inducible protein-10，IP-10）由IFN-γ激活的单核细胞、成纤维细胞和内皮细胞表达，具有诱导趋化、凋亡、组织修复以及抗血管生成作用。IP-10可通过抑制肺成纤维细胞趋化在博莱霉素诱导的肺损伤中发挥抗纤维化活性［17］。另外，TGF-β1诱导产生的IP-10可能作用于TGF-β信号下游，负向调节肌成纤维细胞标志物激活，减弱α-SMA过表达，抑制纤维化，可能导致IPF患者IP-10产生减少［18］。研究认为，与ASS患者相比，抗MDA5阳性患者IP-10浓度显著升高，预后更差，IP-10是抗MDA5阳性无肌病性皮肌炎相关ILD（amyopathic dermatomyositis-associated ILD，ADMILD）最显著的危险因素［19］。其原因可能是抗MDA5抗体可能通过调节MDA5水平进而以STAT1依赖和STAT1非依赖方式正向调节TNF-α诱导的IP-10表达，组织中招募的Th1淋巴细胞可能通过增加IFN-γ和TNF-α产生，正反馈环刺激IP-10分泌促进ILD发展［20］。因此，IP-10在ILD中的作用机制仍需进一步研究。

2 适应性免疫及相关细胞因子

2.1 淋巴细胞 Treg可通过分泌炎症因子，如TGF-β和血小板衍生生长因子-B（PDGF-B）等促进肺纤维化；另一方面，Treg可通过多种机制抑制肺纤维化，如促进损伤后肺泡Ⅱ型上皮细胞增殖，抑制肺泡上皮细胞分泌CXCL-12，从而抑制肺成纤维细胞募集等［21］。Th1细胞在肺损伤反应中的作用由肺纤维化启动，而Th2细胞在随后的重塑和细胞外基质沉积中发挥作用。肺纤维化形成与Th2细胞的强烈反应密切相关。Th2细胞可分泌细胞因子发挥促纤维化作用，而Th1细胞通过分泌IFN-γ和IL-2发挥抗纤维化活性［22-23］。

2.2 白细胞介素

2.2.1 IL-6 IL-6是由人体多种细胞合成的促炎细胞因子，通过经典信号转导通路和反式信号转导通路参与炎症反应发生。研究证实IL-6与JUN通路有关，通过诱导促纤维化基因和免疫抑制基因表达诱导纤维化，即肺成纤维细胞中高表达的转录因子JUN通过增加IL-6表达和分泌，进而上调免疫检查点基因PD-L1和CD47表达，CD47和PD-L1增加又促使肺成纤维细胞中JUN被激活，三者形成正反馈环路在纤维化形成中发挥作用［24］。另有研究发现特发性肺纤维化人肺成纤维细胞以旁分泌方式分泌IL-6，以反式信号转导方式，通过IL-6/STAT3/Smad3轴促进细胞反应，进而影响正常人肺成纤维细胞生存，导致纤维化疾病发生［25］。

2.2.2 IL-17 IL-17与IL-17RA/RC受体复合物结合促使ACT1和TRAF6接头蛋白募集，激活NF-κB和MAPK通路，导致促炎细胞因子/趋化因子产生以及细胞增殖和分化［26］。持续性或重复性肺损伤情况下，IL-17表达增加扰乱肺泡上皮细胞动态平衡，使细胞外基质增多；IL-17还可通过TGF-β1激活ERK1/2和Smad2/3进而诱导肺泡上皮细胞发生上皮-间质转化；同时IL-17可刺激肺成纤维细胞NFκB活化进而促进其增殖，共同促发纤维化［27］。研究表明，博莱霉素处理的小鼠肺成纤维细胞IL-17R表达增加，外源性IL-17通过与IL-17R结合也可促进肺成纤维细胞增殖、平滑肌肌动蛋白表达和胶原产生，进一步明确了IL-17在肺纤维化中的作用［28］。IL-17还通过自噬调节肺纤维化。研究发现，肺泡上皮细胞同时表达IL-17和IL-22受体，IL-22诱导肺泡上皮细胞自噬，IL-17抑制自噬［29-30］。因此IL-17/IL-22轴在调节自噬等动态平衡过程中扮演复杂的角色，调节纤维化进程。

2.2.3 IL-10 IL-10作为抑炎因子通过JAK/STAT通路促使细胞因子信号转导抑制因子3（SOCS3）表达，降低TNF-α和IL-1β表达，还可影响基质金属蛋白酶-9（MMP-9）、诱导型一氧化氮合酶和IFN-γ等下游效应因子表达，进而调节炎症和纤维化发生发展。IL-10既能抑制固有免疫应答，又能抑制获得性免疫应答，但在肺纤维化中的作用仍存在争议。研究发现IL-10可显著降低博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺内TGF-β产生，并抑制肌成纤维细胞增殖和胶原合成进而抑制纤维化［31］。也有研究发现，IL-10长时间过表达会诱导肺组织中Th2细胞相关介质，如CCL2、CCL3和CCL5上调，并可能通过CCL2/CCR2轴募集成纤维细胞以及促进M2巨噬细胞激活，促进肺纤维化发展［32-33］。

2.2.4 其他 IL-27可抑制Th1、Th2、Th17和Treg相关炎症细胞因子产生，在炎症性疾病中起重要作用［34］。研究表明，IL-27既可直接抑制JAK/STAT和TGF-β/Smad1信号通路，也可通过调节T细胞分化和IL-17等细胞因子分泌间接抑制JAK/STAT和TGFβ/Smad1信号通路，抑制成纤维细胞增殖及分化，抑制肺纤维化形成，为ILD治疗提供了新的治疗思路［34-35］。IL-35是IL-12家族新成员，可调节CD4+T细胞功能，抑制效应T细胞增殖和Th17细胞发育，是一种潜在的自身免疫性疾病治疗剂，既可通过抑制Th17基因转录因子RoRα和RoRγt活化直接抑制IL-17表达，也可通过上调IFN-γ表达阻止TGF-β与其受体结合进而抑制下游级联信号Smad3磷酸化，间接阻止Th17细胞分化，发挥抑制肺纤维化作用［36-37］。因此，IL-35在CTD-ILD发生发展中的作用值得深入研究。研究发现，CTD-ILD患者血清IL-9水平明显升高，并认为IL-9水平与肺受累发生率和肺功能恶化相关［38］。此外，二氧化硅诱导的肺纤维化小鼠支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中，IL-9水平升高明显，使用IL-9中和抗体后，不仅纤维化程度明显降低，且BALF中炎症因子IL-1β、IL-6、IL-12、CCL-2、CXCL-1和TNF-α水平均有所降低［39］。因此，IL-9可能成为预测CTDILD的生物标志物或治疗靶点。

2.3 IFN-γ IFN-γ是Th1型细胞因子，在肺泡上皮细胞中通过促进Fas/FasL介导的肺泡上皮细胞凋亡发挥促纤维化作用［40］；通过抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞分化发挥抗纤维化作用，并可能通过拮抗TGF-β1作用抑制胶原和α-平滑肌肌动蛋白表达［41］。推测IFN-γ在ILD发生过程中对肺泡上皮细胞与肺成纤维细胞的作用不同。此外，免疫组化显示，肺和肺门淋巴结内有大量IFN-γ阳性组织细胞浸润，提示IFN-γ可能参与DM-ILD发病，尤其是RP-ILD进程，IFN-γ在CTD-ILD中的作用机制仍有待研究［39］。

2.4 TGF-β TGF-β/Smad是一种多向信号通路，在炎症、伤口愈合和纤维化中发挥重要作用。TGF-β通过激活Smad2诱导肺泡上皮细胞上皮-间质转化及间充质细胞介导的细胞外基质产生，通过激活Smad3参与肺成纤维细胞增殖分化［42-43］。研究表明，TGF-β可通过PI3k-Akt-mTOR通路影响转录激活因子4（ATF4）上调肺成纤维细胞丝氨酸/甘氨酸合成途径酶表达，调节肺成纤维细胞代谢，参与肺纤维化过程［44］。TGF-β不仅通过促进成纤维细胞增殖、分化等参与肺纤维化过程，还通过调节Treg促进IP-10产生发挥抑制肺纤维化作用。研究表明，骨髓间充质干细胞可致敏TGF-β1下游信号转导，调节IL-6/STAT3激活，从而刺激Treg扩张，促进抗纤维化IP-10产生，进而抑制纤维化进程［45］。另外，研究发现可通过抑制TGF-β受体Ⅰ表达下调Wnt/β-catenin信号通路，抑制肺纤维化发生，证实了TGF-β在CTD-ILD中的作用［46］。

3 细胞因子的临床意义

在CTD-ILD发病机制研究中探索细胞因子可否作为CTD-ILD的血清生物标志物仍是近年研究重点。细胞因子在CTD-ILD中的临床意义如表1所示，另外，CTD-ILD作为风湿性疾病的常见和严重并发症，仍缺乏有针对性、有效的早期诊断和治疗方法，针对细胞因子的生物制剂仍在进行临床前或临床研究，这都需要更好地理解CTD-ILD的发病机制，以及多种细胞因子在CTD-ILD发病机制中的作用及其相互作用，以期为CTD-ILD提供个体化和精确化的治疗。

表1 常见细胞因子在CTD-ILD发病机制中的作用Tab.1 Role of common cytokines in pathogenesis of CTD-ILD