巨噬细胞在类风湿关节炎中的作用

何泓朴 许冠华 林 进 陈伟钱

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种慢性自身免疫性疾病，可引起关节炎症和残疾。RA发病机制复杂，至今仍未被完全阐明。巨噬细胞是一种固有免疫细胞，主要分为M1和M2型，M1型巨噬细胞具有促炎作用，而M2型巨噬细胞抑制炎性反应，参与血管生成、组织重建和修复。疾病RA早期阶段，即可发现滑膜衬里层巨噬细胞数量增加，滑膜巨噬细胞浸润程度与关节破坏程度相关[1]。M1型巨噬细胞通过抗原递呈激活T细胞，同时还分泌多种炎性细胞因子，例如白细胞介素(interleukin, IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)，募集更多免疫细胞，激活成纤维样滑膜细胞，促进炎性反应。RA炎症消退阶段，M2型巨噬细胞发挥抑制炎性作用[2]。本文重点关注巨噬细胞的起源、极化以及在RA发病中的作用，探索新的致病机制以及可能的靶向药物。

一、巨噬细胞的起源

根据巨噬细胞的来源，可分为组织驻留巨噬细胞(tissue-resident macrophages，TRMs)和由造血干细胞分化而来的巨噬细胞，即骨髓来源的巨噬细胞(bone marrow-derived macrophages，BMMs)[3]。在正常生理条件下，TRMs保持较低程度的分化增殖状态，维持内环境稳态。当TRMs耗尽，在炎症或生理应激的条件下，大量外周血单核细胞通过血液进入组织，以TNF-α和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，INOS)为代表的相关基因表达上调，分化为促炎性巨噬细胞[4]。

二、巨噬细胞的极化

巨噬细胞极化方向主要有M1型和M2型两种。M1型巨噬细胞具有促炎作用，可被微生物产物如LPS或细胞因子如干扰素-γ(interferon-γ，IFN-γ)和TNF-α激活，共刺激分子MHC-Ⅱ、CD80和CD86表达升高，抗原递呈能力增强，促进T细胞激活；而M2型巨噬细胞抑制炎性反应，参与血管生成、组织重建和修复，在IL-4、IL- 13、IL-10等细胞因子的刺激条件下，自身产生IL-10和精氨酸酶1(arginase1，ARG1)、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)、转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)[5]。体外实验发现，骨髓单核细胞向巨噬细胞分化依赖粒细胞-吞噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)。

1.M1型极化的信号通路：M1型巨噬细胞的极化涉及众多转录因子，其中NF-κB起关键作用，NF-κB调控包括IL-1、TNF-α、IL-6等多种促炎性细胞因子表达，是M1型极化的关键转录因子[5]。IFN-γ可激活Janus激酶(janus kinase, JAK)-信号转导和转录激活因子(signal transducers and activators of transcription，STAT)1信号通路，促进M1型极化[6]。Notch信号通路也参与巨噬细胞向M1型极化，研究发现，小鼠骨髓来源的M1型巨噬细胞Notch信号通路被激活，使用Notch抑制剂可减少TNF-α诱导的M1型巨噬细胞数量，并提高M2型巨噬细胞的数量，进而改善小鼠关节损伤[7]。

2.M2型极化的信号通路：M2型极化涉及多个转录因子。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物2和STAT6通路共同诱导转录因子IRF-4，促进巨噬细胞向M2型极化[8]。IL-4和IL-13可激活STAT6，促进巨噬细胞向M2型极化，STAT6乙酰化可抑制M2型极化[9]。去乙酰化酶1(sirtuin 1，SIRT1)激活促进IL-10等M2型相关基因高表达，还可通过下调CCL2、INOS等M1型相关基因的表达和NF-κB的活性，提示SIRT1促进巨噬细胞向M2型极化，发挥抗炎作用[10]。此外，研究表明过氧化物酶体增殖体激活受体γ(peroxisome-proliferator activated receptor γ，PPARγ)参与M2型极化。

除了经典M1型和M2型分法，还可根据其细胞表面标志物和功能差异进一步细分[2, 11]。M2型可进一步分为M2a、2b、2c、2d，具体表型如表1所示。M2a型具有抑制炎症和促进伤口愈合的作用，M2b型具有免疫调节作用，M2c型具有抑制炎症、吞噬作用和组织重塑作用，M2d型具有促进伤口愈合和血管生成作用。

表1 巨噬细胞分型、标志物和功能

三、巨噬细胞在RA中的作用

RA关节衬里层中可见成纤维细胞样滑膜细胞(fibroblast-like synoviocytes, FLS)和巨噬细胞样滑膜细胞(macrophage-like synoviocytes，MLS)，其中MLS可能来源于骨髓。衬里下层由滑膜巨噬细胞(synovial macrophages，SMs)、血管和其他细胞组成。巨噬细胞具有吞噬作用参与稳态的维持和组织修复；M1型巨噬细胞通过抗原递呈促进T细胞活化，分泌细胞因子促进炎性反应，参与RA发病过程；而M2型巨噬细胞和TRMs具有抑炎作用。

1.巨噬细胞的促炎作用：促炎巨噬细胞表达MHC-Ⅱ、TLR、Fcγ受体(Fc gamma receptors，FcγR)，通过抗原递呈作用促进T细胞活化并激活B细胞产生抗体。M1型巨噬细胞还分泌细胞因子IL-1、TNF-α等，招募炎性细胞，刺激FLS和诱导破骨细胞活化，促进炎性反应和骨破坏，导致RA关节滑膜炎症和骨侵蚀。滑膜M1型巨噬细胞分泌趋化因子 CXCL4、CXCL7，招募单核细胞和中性粒细胞，还分泌大量基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)，促进滑膜炎症和关节软骨组织破坏[12]。有研究发现肝素结合性表皮生长因子样生长因子(heparin binding EGF-like growth factor，HBEGF)阳性的炎性巨噬细胞亚群在RA组织中富集，可上调FLS细胞的表皮生长因子受体，进而增强其侵袭力，促进组织破坏[13]。

2.巨噬细胞的保护作用：M2型巨噬细胞和TRMs在RA中起保护作用。滑膜衬里层存在一种趋化因子受体CX3CR1阳性TRMs，形成免疫屏障，具有抗炎作用，并通过CX3CR1-单核细胞局部增殖维持其数量[14]。TRMs抑制IL-1介导的炎性反应，并分泌骨保护素(osteoprotegerin, OPG)减轻关节破坏[15]。TRMs还可诱导FLS的修复表型，并限制免疫细胞的招募和激活[16]。研究表明，TRMs具有krupppel-样因子2/4驱动的转录组程序，促进凋亡细胞摄取，并防止细胞凋亡产生的核酸引起 TLR激活，在组织修复和稳态维持中发挥重要作用[17]。有研究发现，并非所有TRMs都发挥抗炎作用，根据Mer酪氨酸激酶(mer tyrosine kinase，MerTK)和CD206的表达分为促炎MerTK-CD206-型和抗炎MerTK+CD206+型[16]。采用K/BxN血清诱导性关节炎模型，发现非经典Ly6C-单核细胞分化为M1型巨噬细胞，随着关节炎症进展，这群细胞还会向M2型巨噬细胞转化，而滑膜组织内TRMs在整个炎症过程都表达M2型标志[18]。

有研究表明，M2型巨噬细胞的抗炎活性在大量TLR2配体存在时有所下降，但细胞表面标志物没有明显变化，这提示经典M1/M2模式不能完全代表炎症条件下巨噬细胞的功能[19]。近年来研究显示，RA患者存在脂肪组织巨噬细胞(adipose tissue macrophages， ATMs)，分泌TNF-α、IL-1、IL-6等炎性细胞因子，参与炎性反应，且随着疾病好转ATMs也相应减少，提示ATMs可能参与RA发病过程[20]。

总之，巨噬细胞的促炎作用与其抗原递呈和分泌促炎介质相关，而其抗炎作用包括屏障作用、吞噬凋亡细胞和分泌抗炎介质(图1)。

图1 巨噬细胞在RA中的作用

四、巨噬细胞相关治疗靶点

目前临床已使用的多种RA治疗药物对巨噬细胞有抑制作用，可有效改善病情。然而，仍然存在难治性RA患者对这些药物疗效不佳，且有多种不良反应，并不能完全满足临床实际应用的需求。因此，针对新的治疗靶点的研发显得尤为迫切。鉴于巨噬细胞在RA发病机制中的重要作用，针对巨噬细胞相关靶点的研究将给我们带来更多希望。

1.现有药物：甲氨蝶呤是RA经典治疗药物，既往认为甲氨蝶呤通过腺苷累积，抑制炎性反应。近年来研究发现，甲氨蝶呤可通过增加NF-κB抑制因子A20的表达下调巨噬细胞介导的炎性反应[21]。依那西普、阿达木单抗等抗TNF-α药物是治疗RA的生物制剂，它们通过IL-10/STAT3轴抑制M1型巨噬细胞炎性反应，上调CD163、MerTK调节巨噬细胞向M2型方向极化[22]。JAK酶抑制剂如托法替布、巴瑞替尼等，是已经被批准用于治疗RA的小分子类生物制剂。托法替布主要是JAK1、3通路抑制剂，下调巨噬细胞IL-6和TNF-α表达，抑制STAT1和STAT3磷酸化，降低RA滑膜MMPs和IFN调控基因的表达，有效改善病情[23]。乌帕替尼是JAK1高选择性的抑制剂，临床Ⅲ期试验结果显示其疗效优于阿达木单抗，其作用可能与抑制巨噬细胞介导的炎症相关。

2.研发中的药物：GM-CSF参与调控巨噬细胞的极化。MOR103是人GM-CSF单克隆抗体，在临床Ⅱ期试验中表现出良好耐受性和疗效。GM-CSF单克隆抗体TJ003234的临床Ⅰ期试验在国内处于招募阶段。白细胞介素-1受体相关激酶4(interleukin-1 receptor-associated kinase 4，IRAK4)是IL-1家族受体和TLRs必需的下游信号分子，阻断该信号可抑制TLR介导的炎症，抑制巨噬细胞产生促炎性细胞因子。PF-06650833是一种选择性IRAK4抑制剂，临床Ⅰ期试验发现，该抑制剂在健康志愿者具有良好的耐受性和安全性；Ⅱ期试验正处于招募阶段[24]。ABX464，一种小分子喹啉，可上调促炎巨噬细胞miR-124表达，抑制炎性反应；ABX464靶向作用于STAT3，抑制IL-6和TNF-α转化酶的表达，并参与维持M2型巨噬细胞表型，其在溃疡性结肠炎中已取得一定疗效，目前处于RA临床Ⅱ期试验阶段[25]。

有研究者将巨噬细胞来源的微囊包被纳米颗粒用于靶向治疗，微囊表面表达介导巨噬细胞黏附作用的关键分子Mac-1和CD44，促进纳米颗粒聚集到关节炎症位置，同时将免疫抑制剂他克莫司包裹于该纳米颗粒，他克莫司可通过Mac-1和CD44精准作用于RA关节部位，显著改善小鼠CIA模型的关节炎症[26]。

表2 与巨噬细胞相关的新型生物制剂

五、总结与展望

综上所述，巨噬细胞在RA发病中发挥重要作用，以促炎巨噬细胞占主导；而M2型巨噬细胞和TRMs在RA中发挥保护作用。外周单核细胞在刺激下可迁入RA滑膜，向M1型极化，发挥促炎作用；外周单核细胞也向M2型极化，可能和炎症消退相关。巨噬细胞通过抗原递呈，释放促炎性细胞因子，激活FLS和招募炎性细胞，还可分泌MMPs和转化为破骨细胞参与软骨和骨的破坏。巨噬细胞对关节保护和炎症消退也有重要意义，其作用包括构成免疫屏障、分泌抗炎性细胞因子和OPG以及诱导FLS修复表型并限制招募和激活炎性细胞(图1)。

TNF-α抑制剂和JAK抑制剂可阻断巨噬细胞介导的炎性反应。这些药物虽已取得良好疗效，仍存在难治性患者对这些药物疗效不佳。因此，仍需要特异性更强、安全性更好和靶向更为精准的药物。通过阻断GM-CSF，抑制促炎巨噬细胞极化的临床试验取得理想效果，但MOR103自完成Ⅱ期试验后发展陷入停滞，仍需进一步研究。随着巨噬细胞的作用机制被进一步阐明，开发新的药物成为可能，部分相关研究已进入临床试验阶段。最新研究采用纳米颗粒包裹药物，使得精准靶向治疗有了更广阔的应用前景。

综上所述，RA病理生理过程非常复杂，为这一领域提出诸多挑战。巨噬细胞在RA发病中起至关重要的作用，深入研究巨噬细胞有助于进一步阐明RA的发病机制，并探索新的治疗靶点。