RA中滑膜组织募集T淋巴细胞的机制
摘要：类风湿性关节炎（RA）滑膜组织中大量浸润的T细胞在滑膜病变初始和维持中有着极其重要的作用，然而滑膜组织中的T细胞是从血循环中跨越血管壁进入病灶的。病变滑膜组织中的大量炎症细胞通过产生和释放趋化性细胞因子，通过与外周血中T淋巴细胞表面相应的受体相结合，从而选择所需的自身反应性T细胞进入病变滑膜组织。本文就其机制进行描述。
关键字：类风湿性关节炎；T淋巴细胞；细胞募集。
ABSTRACT:Lots of T l cells infiltrate into the inflamed synovium and play an important role in the starting and sustaining pathological changes。But the T cell must migrate into the synovium from the peripheral blood,so the mechannism of which is very critical。Here we summarize the process of T cell recruited into the synovium,according to the recent studies。
KEY WORDS: rheumatoid arthritis;T lymphocites; recruitment;
类风湿性关节炎(RA )是以关节及关节软骨损伤为特征的慢性自身免疫性疾病。其基本病理改变为滑膜炎,在病变部位大量的炎性细胞形成异位的淋巴样微结构，例如生发中心，其中的各种炎性细胞及其所产生的炎症因子构成局部病变微环境，在这一微环境中，各种因素相互影响，从而维持着基本的病理改变。其中作为主要的细胞成分之一，T细胞在病灶中大量浸润，然而其在RA病理生理过程中的作用一度被质疑，[1]因滑膜中的大量炎症因子非源于T细胞；但随着研究的进一步进展，其在RA中的作用正逐渐被认识，如在早期RA病人滑膜组织中的炎性细胞因子来源于T细胞[2]，而T细胞也与病变部位的其他细胞（如单核-巨噬细胞）相互接触的方式调节其他细胞生成炎性细胞因子而促进炎症[3]。由上我们可以发现T细胞通过浸入滑膜组织而发挥其病理生理作用。为了维持病变滑膜组织的细胞结构，从而维持基本的病理改变，进而维持关节及关节软骨持续损害，病变滑膜组织通过分泌一系列的细胞因子以募集T细胞进入滑膜组织。多种因素参与了此过程，因此广泛深入地理解这些因素及其相互作用，对于更好地防治RA有着极其重要的意义。为此我们整理相关对这一机制进行描述。
一、滑膜组织募集T淋巴细胞的过程
病变滑膜组织中的细胞产生大量的趋化性细胞因子表达于病变滑膜组织的高内皮静脉内皮细胞上，当外周血自身免疫性T淋巴细胞经过高内皮静脉(High endothelial venules ,HEVs)处，其表面标志与内皮细胞上相互分子相互作用，并发生一系列信号转导，致T细胞形态和功能发生改变，穿越血管壁进入血管下层，并在组织中继续迁移，直至达到相应的位置。其中最为重要的过程是其跨越血管内皮（TEM）的过程，其由以下四步组成：滚动（Tetherring/rolling）,活化(activation),稳固粘附(Firm adhesion),跨越(Transmigration)。大量的分子物质参与滑膜组织募集T细胞，其按其作用可分为参与滑膜募集T细胞的因素和调节参与滑膜募集T细胞的因素。
二、参与滑膜募集T细胞的主要因素
1、毛细血管后微静脉
淋巴结深皮质区的毛细血管后小静脉由高立方形内皮细胞组成 ,来自血液的淋巴细胞可以由此进入淋巴组织 ,参与淋巴细胞的再循环 ,这种小静脉称为高内皮小静脉（high endothelial venules,HEVs）。高内皮静脉生理状态下存在于淋巴组织参与淋巴细胞归巢，正常情况下滑膜组织中缺乏 HEVs,但慢性炎症可使活化的内皮细胞为 HEVs。内皮细胞激活的机制是局部产生的细胞因子（如 IFN 、IL-1、TNF等）上调E及P选择素，VCAM-1及ICAM-1和其他粘附分子。其内皮细胞管内侧高表达粘附分子及趋化性细胞因子，对选择性粘附T淋巴细胞起重要作用。
2、粘附分子
2.1 选择素
选择素包含E，P及L选择素。其作用可归纳为（1）降低T细胞在血管壁滚动速度，从而使T细胞表面分子物质与内皮细胞上对应分子物质有足够的时间相接触;（2）当选择素与其配体相结合后，可诱导T细胞内的趋化性细胞因子受体表达于细胞表面（如CXCR4[4]）。但选择素所介导的粘附是一种不稳定的粘附，如果没有继发的整合素的介导的稳固粘附，那么淋巴细胞将继续沿着管壁滚动不能最终完成跨越血管壁。有人在对基因敲除E，P及L选择素小鼠的研究中发现，其并不能阻止慢性关节炎的发生及病变的严重性，只起到延缓白细胞在组织中的聚集。PSGL-1为三种选择素主要受体。Kazuyuki Atarashi等[5]研究发现PSGL-1介导的滚动，能诱导T细胞内信号传导诱导LFA-1活化。
2.2 整合素及免疫球蛋白基因超家族
选择素家族参与T细胞粘附于内皮的起始阶段,而整合素和免疫球蛋白超家族则是稳定T细胞和内皮细胞之间的相互作用的重要因素,整合素分子还参与滑膜中淋巴细胞与细胞外基质的相互作用,使炎症细胞在RA的滑膜中聚集。其作用通过两个信号途径实现的[6]：一方面，在趋化性细胞因子的诱导下，细胞内信号通过整合素传导，使其活化，从而调节整合素与细胞外配体的亲和力，整合素发生簇集，从而形成稳定粘附，这是由内向外的信号传导过程(inside-out signaling);另一方面，整合素与配体结合后把胞外信号传人细胞内，导致细胞骨架重组，对细胞迁移进行调控，这是由外向内的信号传导过程(outside-in signaling)。目前对整合素所介导的信号传导进行了深入的研究，发现多种信号转导蛋白参与其信号传导过程。参与的整合素主要有LFA-1，VLA-1及VLA-4，它们在血管内皮上的配体是免疫球蛋白超家族成员(ICAM-1，ICAM-2，VCAM-1)。α4整合素也能介导淋巴细胞在血管壁滚动。有人[7]在应用LFA-1基因敲除小鼠诱导关节炎的研究中,发现LFA-1基因的缺失彻底地抑制了胶原诱导关节炎发生。近年[6]α4整合素拮抗剂（Natalizumab）在多发性硬化及炎性肠病应用取得了良好的临床疗效，但未有其在RA应用的研究报道。
3、趋化性细胞因子及其受体
趋化性细胞因子及其受体是目前研究的热点，趋化性细胞因子控制着渗出T细胞的选择性以及被选择T细胞的稳固粘附。同时趋化性细胞因子在细胞迁移中提供化学趋化梯度，从而确定了细胞迁移的方向。趋化性细胞因子由滑膜组织中细胞产生，T细胞则表达趋化性细胞因子受体。大量的趋化性细胞因子参与了T细胞的募集，其中主要有MCP-1/CCL2,MIP-1α/CCL3、MIP-1β/CCL4、RANTES/CCL5, CCL18、IP-10/CXCL10、ITAC、SDF-1 /CXCL12、CXCL16、MIG/CXCL19及fractalkine / CX3CL1等。而病变滑膜中的T细胞主要表达受体有：CXCR3、CCR4、CCR5、CCR6、CX3CR1、CXCR4及CCR7等[8、9]。Toshihiro Nanki等[10]用单个细胞RT-PCR法检测滑膜细胞趋化性细胞因子受体mRNA发现CXCR4基因表达高于其他趋化性细胞因子，流式细胞仪检测T细胞表面趋化性细胞因子受体也有相同的结果.一种趋化性细胞因子可以有多种趋化性细胞因子受体，而一种趋化性细胞因子受体也可有多种趋化性细胞因子，但CXCL12目前只发现一种受体CXCR4。T细胞可以同时表达多种趋化性细胞因子受体。值得指出的是研究[11]发现滑膜中的T细胞表达CCR7，CCR7正常情况下表达于中央记忆T细胞（central memory T cell），参与T细胞归巢淋巴组织，从而分化成记忆性T细胞，在健康人群CCR7不表达于效应记忆T细胞（effector memory T cell），而在RA病人中存在大量表达CD4+CD28-T细胞，研究发现RA中部分CD4+CD28-T细胞共同表达CCR7及CCR5，因而同时具有向滑膜组织及淋巴组织迁移的能力，而IL-12能通过上调CCR5表达，调节CD4+CD28-T细胞向滑膜组织迁移。面对众多的趋化性细胞因子，在体外单个趋化性细胞因子TRANSWELL试验中，上述趋化性细胞因子均能趋化T细胞；但有学者[12] 在同时检测多个趋化性细胞因子对T细趋化作用研究中发现CCL5, CCL2 和 CXCL12趋化T细胞中的能力最强，其中CCL2为最强。CCL18则趋化naiveT细胞。T细胞表面趋化性细胞因子受体与细胞极化后的类型相关[13]，如CXCR3和CCR5表达在Th1细胞上，而CCR4及CCR3则表达在Th2细胞上，而滑膜组织内聚集的T细胞主要为表达CXCR3及CCR5的Th1细胞。近年来很多学者[14]研究趋化性细胞因子及其受体在RA中的病理作用，采用单个趋化性细胞因子(受体)基因敲除小鼠和应用趋化性细胞因子(受体)拮抗剂发现多种趋化性细胞因子及其受体的单一阻断均能减轻关节病变，但同时有学者[15]认为这些结果是存在局限，指出这些数据并不能代表长期效应，因为众多的趋化性细胞因子及其受体有可能在一定时间后代偿其他趋化性细胞因子及其受体被拮抗后的效应。
三、细胞因子对滑膜组织募集T细胞的调节
众多的细胞因子参与了滑膜组织募集T细胞的调节，他们通过对粘附分子，趋化性细胞因子及其受体表达的调节，从而影响滑膜组织对T细胞的募集，其中按其作用可分为正调节细胞因子及负调节细胞因子。
1、正调节细胞因子
参与的细胞因子主要有TNF、IL-1及IL-15，其机制为：随着近年来肿瘤坏死因子抑制剂在RA病人中的应用，人们对TNF在滑膜组织募集T细胞作用的认识也越来越深入，其的主要作用[16-20]:（1）诱导内皮细胞表达粘附分子（E选择素，ICAM-1及VCAM-1）,促进T细胞与血管内皮粘附、渗透; (2) 促进某些趋化性细胞因子的合成与分泌，如在应用抗TNF-α抗体后，滑膜组织的IL-8和MCP-1表达显著减少，而滑膜RANTES、MIP-1α及MIP-1β表达却未能显著的减少，提示TNF-α选择性调节一些chemokine表达。而与之对应的是应用TNF-α抑制剂后，观察到外周血中的CXCR3+T细胞的持续聚集。（3）TNF-α还可促进滑膜细胞、巨噬细胞、纤维母细胞和软骨细胞产生IL-1及TNF-α本身。IL-15[21-23]也是目前研究较深入的细胞因子，可由巨噬细胞及内皮细胞合成并分泌，其对T细胞同时具有趋化与活化两种作用。 SCID小鼠模拟人RA模型的实验证实,内皮细胞产生IL-15能增进T细胞穿过血管内皮移向滑膜炎症部位。IL-15能诱导T细胞表达LFA-1；IL-15能促进T细胞表达CCR1、 CCR4、 CCR5、 CCR2a、CCR2b、CXCR3、CXCR4及CXCR6；IL-15能促进T细胞合成RANTES, MIP-1α, and MIP-1β，IL-8及IP-10；它还能刺激TNF-α、IL-6和IL-17等细胞因子的产生。IL-1能促进内皮细胞表达细胞粘附分子（ICAM-1，VCAM-1，E-slectin）,刺激滑膜组织细胞合成和分泌趋化性细胞因子，同时IL-1能刺激巨噬细胞合成TNF。[24]
参与的细胞因子主要有IL-10及IFN-β,其作用为IL-10能抑制单核-巨噬细胞合成TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8的合成；抑制MIP-1α及MIP-1β合成；促进可溶性TNF受体释放；抑制内皮细胞表达ICAM-1和VCAM-1[25、26]。IFN-β能下调促炎细胞因子IL-1β及TNFα表达，上调IL-10及IL-1Ra表达，下调粘附分子的表达，抑制T细胞迁移。[27]
四、
滑膜组织募集T细胞是由滑膜组织各种细胞及其所分泌的各种炎症因子相互调节下完成的，滑膜细胞产生多种细胞因子（如TNF,IFN及IL等），细胞因子又促使滑膜组织合成和分泌趋化性细胞因子以及诱内皮细胞表达粘附因子，从而募集外周血T细胞进入滑膜组织，而进入滑膜的T细胞又可以通过分泌炎症因子和以与其他细胞相接触的方式调节其他细胞合成和分泌炎症因子，从而形成循环，形成持续的T淋巴细胞及其他炎症细胞进入滑膜，从而维持关节局部的炎症。由于众多的炎症因子参与了此过程，形成了多个促炎途径，因此其单一阻断某种炎症因子，很难阻断滑膜组织对T淋巴细胞的募集。近年来TNF拮抗剂临床应用后，观察到大量原本应当浸润在滑膜组织中的T细胞聚集在外周血中，说明了TNF抑制剂药理作用之一为阻断了滑膜组织募集T细胞，然而[28]临床上只有60-70% RA 病人对TNF抑制剂起反应,而且按照ACR20标准大多数病人只表现出部分反应。又如Ernestam S等[29]研究发现滑膜中1L-15的表达不受TNF拮抗剂的影响。因此有学者[30]联合应用TNF拮抗剂，IL-1拮抗剂及OPG小鼠TNF诱导关节炎后发现，抗炎作用明显高于单个药物应用。因此也许多种炎症因子拮抗剂联合应用将成为类风湿性关节炎治疗的新方向。
[1]Nanki T，Lipsky PE. Cytokine, activation marker, and chemokine receptor expression by individual CD4(+) memory T cells in rheumatoid arthritis synovium.Arthritis Res. 2000;2(5):415-23..
[2]Raza K, Falciani F, Curnow SJ, et al. Early rheumatoid arthritis is characterized by a distinct and transient synovial fluid cytokine profile of T cell and stromal cell origin. Arthritis Res Ther. 2005;7(4):R784-95.
[3]Kyoung-Woon Kim,Mi-La Cho, Hae-Rim Kim，et al.Up-regulation of stromal cell–derived factor 1 (CXCL12) Production in rheumatoid synovial fibroblasts through interactions with T Lymphocytes.
[4]Ding Z, Issekutz TB, Downey GP, Waddell TK. L-selectin stimulation enhances functional expression of surface CXCR4 in lymphocytes:implications for cellular activation during adhesion and migration.Blood. 2003;101:4245–4252.
[5]Atarashi K, Hirata T, Matsumoto M, et al.Rolling of Th1 cells via P-selectin glycoprotein ligand-1 stimulates LFA-1-mediated cell binding to ICAM-1.J Immunol. 2005 Feb 1;174(3):1424-32.
[6]Yoshikazu Takada, Xiaojing Ye,Scott Simon.The integrins Genome Biol. 2007; 8(5): 215.
[7]王轶楠,王世瑶，柳忠辉等. LFA-1基因敲除鼠胶原诱导风湿性关节炎发病率及程度的降低 生物工程杂志, 2006, 26(2): 34-38.
[8]Jasper J Haringman，Paul P Tak. Chemokine blockade: a new era in the treatment of rheumatoid arthritis? Arthritis Res Ther 2004, 6:93-97
[9]Nanki T, Shimaoka T, Hayashida K, et al.Pathogenic role of the CXCL16-CXCR6 pathway in rheumatoid arthritis.Arthritis Rheum. 2005 Oct;52(10):3004-3014.
[10]Nanki T, Hayashida K, El-Gabalawy HS，et al. Stromal cell-derived factor-1-CXC chemokine receptor 4 interactions play a central role in CD4+ T cell accumulation in rheumatoid arthritis synovium.J Immunol. 2000 Dec 1;165(11):6590-8.
[11]Zhang X, Nakajima T, Goronzy JJ, et al. Tissue trafficking patterns of effector memory CD4+ T cells in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2005 Dec;52(12): 3839-49.
[12]Shadidi KR, Aarvak T, Henriksen JE, et al. The chemokines CCL5, CCL2 and CXCL12 play significant roles in the migration of Th1 cells into rheumatoid synovial tissue.Scand J Immunol. 2003 Feb;57(2):192-8.
[13]Norii M, Yamamura M, Iwahashi M, et al.Selective recruitment of CXCR3+ and CCR5+ CCR4+ T cells into synovial tissue in patients with rheumatoid arthritis. Acta Med Okayama. 2006 Jun;60(3):149-57.
[14]Power CA: Knock out models to dissect chemokine receptor function in vivo. J Immunol Methods 2003, 273:73-82.
[15]Haringman JJ, Tak PP.Chemokine blockade: a new era in the treatment of rheumatoid arthritis?Arthritis Res Ther. 2004;6(3):93-7.
[16]Bradley JR. TNF-mediated inflammatory disease.J Pathol.2008 Jan;214(2):149-60.
[17]Aeberli D，Seitz M，Junip P，et al. Increase of peripheral CXCR3 positive T lymphocytes upon treatment of RA patients with TNF-α inhibitors. Rheumatology 2005;44:172–175
[18]Wahid S, Blades MC, De Lord D,et al.Tumour necrosis factor-alpha (TNF-alpha) enhances lymphocyte migration into rheumatoid synovial tissue transplanted into severe combined immunodeficient (SCID) mice.Clin Exp Immunol. 2000 Oct;122(1):133-42.
[19]Wong M, Ziring D, Korin Y，et al.TNF-αblockade in human diseases:mechanisms and future directions.Clin Immunol.2008 Feb;126(2):121-36.
[20]Peter C，Taylor A，Michael，P， et al. Reduction of chemokine levels and leukocyte traffic to joints by tumor necrosis factor alpha blockade in patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2000 Jan;43(1):38-47.
[21]Perera LP, Goldman CK, Waldmann TA. IL-15 induces the expression of chemokines and their receptors in T lymphocytes.J Immunol. 1999 Mar 1;162(5):2606-12.
[22]Baslund B, Tvede N, Danneskiold-Samsoe B, et al. Targeting interleukin-15 in patients with rheumatoid arthritis:a proof of concept study.Arthritis Rheum.2005 Sep;52(9):2686-92.
[23]N Oppenheimer-Marks, R I Brezinschek, M Mohamadzadeh, et al.Interleukin 15 is produced by endothelial cells and increases the transendothelial migration of T cells In vitro and in the SCID mouse-human rheumatoid arthritis model In vivo. J Clin Invest. 1998 March 15; 101(6): 1261–1272.
[24]Kay J, Calabrese L.The role of interleukin-1 in the pathogenesis of rheumatoid arthritis.Rheumatology (Oxford). 2004 Jun;43 Suppl 3:iii2-iii9.
[25]St Clair EW.Interleukin 10 treatment for rheumatoid arthritis.Ann Rheum Dis. 1999 Nov;58 Suppl 1:I99-I102.
[26]Jorgensen C, Apparailly F, Couret I, et al.Interleukin-4 and interleukin-10 are chondroprotective and decrease mononuclear cell recruitment in human rheumatoid synovium in vivo.Immunology. 1998 Apr;93(4):518-23.
[27]van Holten J, Plater-Zyberk C, Tak PP.Interferon-beta for treatment of rheumatoid arthritis? Arthritis Res. 2002 Sep 182002;4(6):346-52.
[28]Voll RE,Kalden JR. Do we need new treatment that goes beyond tumor necrosis factor blockers for rheumatoid arthritis? Ann N Y Acad Sci. 2005 Jun;1051:799-810.
[29]Ernestam S, af Klint E, Catrina AI, et al.Synovial expression of IL-15 in rheumatoid arthritis is not influenced by blockade of tumour necrosis factor.Arthritis Res Ther. 2006;8(1):R18.
[30]Jochen Zwerina, Silvia Hayer, Makiyeh Tohidast-Akrad，et al.Single and Combined Inhibition of Tumor Necrosis Factor,Interleukin-1, and RANKL Pathways in Tumor Necrosis Factor–Induced Arthritis. Arthritis Rheum. 2004 Jan;50(1):277-290.
