趋化因子CXCL10及其受体CXCR3与Graves病

胡天一综述，刘戈力审校

（1.天津市公安医院儿科，天津300042；2.天津医科大学总医院）

趋化因子及其受体是免疫系统的重要组成部分，它们在自身免疫性疾病的发病过程中起着重要作用。它们诱导不同白细胞亚群的趋化性，也是机体免疫防护功能的终点效应因子[1]。趋化因子的主要功能是召集白细胞到炎症部位，但是他们在肿瘤生长、血管发生和器官硬化中也起重要的作用[2-3]。趋化因子的趋化活性可以介导免疫细胞的定向移动和活化，在格雷夫病（Graves病）的形成过程中,趋化因子及其受体参与淋巴细胞在甲状腺组织的浸润、定位及活化，是Graves病发生发展中的一个重要因素。近年来，大量研究证据表明趋化因子10（CXCL10）及其受体CXCR3与Graves病的发生、发展有着最为密切的关系，在Graves病的发病过程中起重要作用，现将近年的研究进展综述如下。

1 干扰素（IFN）-γ诱导的CXCL10

趋化因子是一群低分子量的肽类即分泌型肝素结合蛋白，其结构具有同源性。目前，已经发现50多种趋化因子，它们分子前端有4个保留的半胱氨酸，根据前两个半胱氨酸间是否有其他氨基酸插入被分成CC、CXC、C及CX3C共4个亚族。目前研究较多的是CXC、CC两个亚类。在CXC类趋化因子亚族中，包含14个不同成员，基因编码位于人类染色体4q21.22，少数除外[4]。大多数CXC趋化因子成员促进朝向中性粒细胞和淋巴细胞的趋化性，在它们之中，独一无二地保留了对血管再生控制的活性[5]。根据它们分子中第一个半胱氨酸前有无ELR（谷氨酸-亮氨酸-精氨酸序列）构型而分为ELR-CXC趋化因子和非ELR-CXC趋化因子。CXCL10属于非ELRCXC趋化因子。CXCL10在淋巴细胞、单核/巨噬细胞及成纤维细胞和多种组织上皮细胞中由IFN-γ诱导而合成。CXCL10主要趋化已活化的T淋巴细胞和单核细胞，在慢性炎症、自身免疫性疾病和肿瘤等多种疾病的病理过程中起重要作用。此外，CXCL10在过敏性炎症过程中对嗜酸性粒细胞的趋化作用也已被证实[6]。

2 CXCL10的受体CXCR3

趋化因子密码信息的传递是由有7个跨膜结构域的特异性细胞表面G蛋白偶联受体介导的，目前人类趋化因子受体由20个不同的受体组成，一般说来，一种受体不止结合一种趋化因子，一种趋化因子也不止结合一种受体。但是由IFN-γ诱导的趋化因子CXCL10除外，它只与趋化因子受体CXCR3结合而发挥作用，CXCR3基因定位于染色体Xp13，cDNA全长1 104 bp，编码348个氨基酸，分子量约为41kU。CXCR3的氨基酸序列具有典型G蛋白偶联受体的结构，包含7个跨膜的结构域，有3个N-糖基化位点。CXCR3在体内由循环中的T细胞、B细胞、自然杀伤细胞中表达，在T细胞中，主要是Th1辅助细胞表达[7]，随后研究发现CXCR3不仅由免疫细胞表达，而且由多脏器病变的实质细胞及炎症细胞如血管内皮细胞、血管外膜细胞、人肝星形细胞、人肾小球系膜细胞、活化的淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞等表达。当机体发生炎症、自身免疫疾病或肿瘤时，表达CXCR3的细胞在CXCL10的趋化下向炎症浸润灶聚集，参与炎症或自身免疫反应。另外，CXCL10与CXCR3基因编码的一种CXCR3选择性剪接变异体CXCR3B结合后可介导抑制血管生成，从而抑制多器官肿瘤的生长[8]。

3 CXCL10与Graves病

3.1 在Graves病CXCL10产生的部位 Graves病人中CXCL10的产生部位到底是在甲状腺滤泡细胞[9]、甲状腺内的淋巴细胞或者是人免疫反应的其它活跃部位[10-11]一直有争议。近年一前瞻性病例对照研究观察了Graves病甲状腺功能亢进（甲亢）病人、服用甲巯咪唑（MMI）达到甲状腺功能（甲功）正常的病人以及甲状腺切除术后3 d和术后1个月的病人，分别收集他们的血清标本，测定血清CXCL10的水平，发现Graves病人甲功亢进时比服用MMI达到甲功正常时血清CXCL10的水平升高，更有意义的是在甲状腺切除术后3 d血清CXCL10的水平减少，而在甲状腺切除术后1个月与术后3 d比较血清CXCL10的水平没有更进一步的减少[12]。另一项研究发现在应用放射性碘治疗的甲亢病人中血清CXCL10浓度也减少[13]。这两个发现说明在甲状腺切除术后或131I消融甲状腺组织后去除了甲状腺内的大部分淋巴细胞或甲状腺细胞导致CXCL10的分泌减少使血清CXCL10的水平下降，证实了在Graves病人中产生CXCL10的主要部位是甲状腺滤泡细胞及甲状腺内的淋巴细胞[14]。

3.2 CXCL10水平在Graves病中的变化 在2002年首先观察到Graves病人中血清CXCL10水平比健康对照组有意义地升高[15]，即使在两组之间有大量的重叠数据。血清CXCL10的浓度与Graves病人的病程明显相关，在Graves病初期CXCL10水平高，在Graves病缓解期，CXCL10在甲状腺和血清中减少，这种现象与甲状腺内IFN-γ的mRNA表达减少相平行。甲亢的Graves病人的血清CXCL10的水平比甲功正常和甲状腺功能低下（甲低）的Graves病人有意义地增高。未治疗的甲亢的Graves病人的血清CXCL10的水平比已用MMI治疗的甲亢的Graves病人有意义地增高。未治疗的甲亢的Graves病人的血清CXCL10的水平与经过前期MMI治疗复发的甲亢的Graves病人的血清CXCL10的水平比较无不同。用MMI治疗甲功正常Graves病人和药物治疗处于缓解期的病人血清CXCL10的水平比较无不同。这个回顾性研究证实了Graves病人的血清CXCL10的水平增高，与疾病的甲亢阶段强烈相关，用MMI治疗甲功恢复后减少[13]。在Graves病人中，血清CXCL10的水平在50岁以上的人中有意义地增高，这些人超声波显示甲状腺低回声模式，血流增加。Domberg[16]研究在Graves病人中，血清CXCL10水平与 TSH 水平、FT3、FT4、TRAb、TPOAb、TGAb 的滴度无关。但观察到血清CXCL10的水平升高主要在有很强的TRAb阳性的Graves病人中。

更进一步研究发现，血清CXCL10的高水平与疾病活动性的标志物有很强的联系，如甲状腺血流。Corona[17]研究Graves病人血清CXCL10的水平有意义增加同时伴有甲状腺血流增加，血清CXCL10的水平与甲状腺动脉最大收缩速度和甲状腺容量相关，表明CXCL10在甲状腺内血管发生的调节中起重要作用。在炎症进程中新血管的发生是由血管发生因子和血管稳定因子之间的平衡来调节的[5]。在Graves病的甲状腺，新血管的发生极大地归于由甲状腺滤泡细胞产生的与甲状腺刺激抗体反应的局部血管内皮生长因子的高浓度。CXCL10结合CXCR3的剪接变异体B后会发挥血管稳定效应，但是此作用容易被极强大的血管发生因子的优势作用所克服。

3.3 在Graves病血清CXCL10增高的影响因素 一项前瞻性研究论述了高血清CXCL10水平的根本原因并不是甲亢引起的，而是由自身免疫、炎症进程所决定的这个问题[18]，研究包括Graves病甲亢和毒性弥漫性甲状腺肿大（甲肿）甲亢病人，在Graves甲亢病人诊断时和用MMI治疗3个月后评价，发现Graves病甲亢病人血清CXCL10的水平经MMI治疗甲功正常以后明显下降。毒性弥漫性甲肿甲亢病人基础血清CXCL10的水平低于Graves甲亢病人，毒性弥漫性甲肿甲亢病人用MMI治疗随机甲功正常后显示一个轻度的循环CXCL10的水平降低，但无意义。因此认为，在Graves甲亢病人用MMI治疗后循环CXCL10浓度的减少不是由甲功恢复正常而来的，是间接由药物的免疫调节行为所导致的。而且，经过准确的性别和年龄匹配，在健康个体、毒性弥漫性甲肿甲亢病人、甲状腺癌接受左甲状腺素钠（L-T4）治疗者的血清CXCL10的水平是相似的，另外一个关于Graves病的最近的研究也证实了这些结果[12]。综合这些因素表明在Graves病甲亢并不是决定血清CXCL10的水平升高的本质因素，而是在干扰素-γ诱导下炎症细胞分泌增多引起的。

在Graves病中，由于自身免疫而活化的淋巴细胞能够大量分泌IFN-γ等前炎症细胞因子，为CXCL10的诱导合成提供了条件。CXCL10继而趋化T淋巴细胞等炎细胞浸润、增殖，介导抗体特异性的自身免疫反应，影响甲状腺功能或破坏腺体；活化的T淋巴细胞分泌包括IFN-γ、TNF-α和白细胞介素等在内的多种细胞因子，诱导病变甲状腺滤泡细胞表达主要组织相容性复合物（MHC）ΙΙ-类抗原，使其参与抗原识别，此外能够增强巨噬细胞、树突状细胞递呈自身抗原的能力，以及细胞间黏附分子-1、淋巴细胞功能相关抗原-3在甲状腺滤泡细胞的表达，在抗原识别、细胞增生信号转导、效应细胞与靶细胞相互作用方面起重要作用。研究表明，CXCL10在甲状腺组织中的表达受多种前炎症因子的诱导和调控，IFN-γ是最重要的。TNF-α和IL-1β对IFN-γ诱导CXCL10生成具有协同作用，IL-4可上调IFN-γ和TNF-α对CXCL10的诱导效应。Kemp等[19]研究证实，CXCL10在体外可经IFN-γ和TNF-α联合诱导而表达。在Graves病中，由于T淋巴细胞被活化而产生大量上述细胞因子，使CXCL10在病变甲状腺中显著升高。

3.4 CXCL10的变化与药物治疗的免疫调节作用

Crescioli[20]研究MMI降低人类甲状腺细胞对CX CL10的分泌。用MMI治疗的甲功正常的随机病人循环CXCL10的下降，可以归为已知的抗甲状腺药物的免疫调节作用[21]。MMI除了降低甲状腺激素产生的能力，还显示出可以干预一些Graves甲亢典型的免疫异常。MMI免疫抑制效应亮点是在用此药物治疗期间循环甲状腺抗体的下降，接近30%的Graves病人经一段药物治疗后进入延长缓解期[22]。MMI的免疫效应可能是被介导的，至少部分是趋化因子产生的行为，导致腺体内淋巴细胞增殖减少。故血清CXCL10的水平下降在长程Graves病归于抗甲状腺药物的使用。新诊断的病人和复发甲亢病人有相似的CXCL10的浓度，在甲亢复发期血清CXCL10的水平增加与Th1介导的新的免疫反应成一条线，可以作为一个用药物治疗后复发的指标。

4 CXCL10与Graves眼病（GO）

有研究表明无论眼病是否出现，血清CXCL10的水平在Graves病是相似的[23]。GO不活跃的血清CXCL10的水平与无GO的病人血清CXCL10的水平是相似的，但都比健康个体有意义地增高。活跃的GO病人比不活跃的病人血清CXCL10的水平增高可能或至少部分反应眼眶炎症的出现。CXCL10在GO最初阶段即当炎症进程是由Th1介导的免疫反应时起作用，然而在长程GO减少。在活跃的GO，淋巴细胞增殖出现，表明增加的CXCL10的产生可能是由眼眶的淋巴细胞维持的，但体外研究发现，在眼眶的CXCL10也能由非淋巴细胞产生，例如成纤维细胞和前脂肪细胞。目前缺乏可靠的参数来评价GO的活性，进一步的研究是评价是否CXCL10的测定可以服务于此目标。

5 测定CXCL10的临床意义和展望

CXC亚族趋化因子CXCL10通过与其受体CXCR3结合募集特定淋巴细胞到甲状腺，形成甲状腺免疫细胞浸润继而介导免疫反应，在Graves病的发展中具有重要作用。控制此类趋化因子对免疫细胞的趋化作用是降低有害免疫反应和炎症反应的重要策略。在治疗上可以采用抑制趋化因子的合成及活性发挥的方法，研制其相应的单克隆抗体或对趋化因子进行修饰，如利用淋巴细胞表面标记CD26/二肽基肽酶IV切除CXCL10末端的两个氨基酸，可使其与CXCR3的结合下降，失去Ca2+信号转导的能力并成为趋化效应的对抗物。同时，研制趋化因子受体拮抗剂和信号转导通路阻断剂也是有效的治疗手段，但这两方面的研究也只是处于基础研究阶段。另外，Antonelli[23]研究发现过氧化物酶增殖体受体激动剂罗格列酮有抑制CXCL10分泌的作用。

虽然CXCL10不仅在Graves病中出现，也可以在其它内分泌自身免疫性疾病中出现，甚至在非内分泌疾病中也可以出现，但它在Graves病中的作用是非常重要的，CXCL10可以作为一个新的血清标记物，测定CXCL10可以成为Graves病的疾病诊断、评估预后、监测疗效等的有用指标，故测定CXCL10在治疗Graves病过程中会有着很好的应用前景。

[1]Zlotnik A,Yoshle O.A new classification system and their role in immunity[J].Immunity,2000,12（1）:121

[2]Areberg DA,Polverini PJ,Kunkel SL,et al.The role of CXC chemokine in the regulation of angiogenesis in non-small cell lung cancer[J].JLeukoc Biol,1997,62（5）:554

[3]Müller A,Homey B,Soto H,etal.Involvementof chemokine receptors in breastcancermetastasis[J].Nature,2001,410（6824）:50

[4]Yoshie O,Imai T,Nomiyama H.Chemokines in immunity[J].Adv Immunol,2001,78:57

[5]Romagnani P,Lasagni L,Annunziato F,etal.CXC chemokines the regulatory link between inflammation and angiogenesis[J].Trends Immunol,2004,25（4）:201

[6]RotondiM,Chiovato L,Romagnani S,etal.Role of chemokines in endocrineautoimmune diseases[J].Endoc Rev,2007,28(5):492

[7]Sallusto F,Lenig D,Mackay CR,et al.Flexible programs of chemokine receptor expression on human polarized T helper 1 and 2 lymphocytes[J].Exp Med，1998 ，187（6）:875

[8]Lasagni L,Francalanci M,Annuziato F,et al.An alternatively spliced variantofCXCR3mediates the inhibition ofendothelial cell growth induced by IP-10,Mig,I-TAC,and acts as functional receptor for platelet factor4[J].Exp Med,2003,197（11）:1537

[9]Diez JJ,HernanzA,Medina S,etal.Serum concentrationsof tumour necrosis factor-α (TNF-α)and soluble TNF-α.receptorp55 in patientswithhypothyroidism and hyperthyroidism beforeand afternormalizationof thyroid function[J].Clin Endocrinol,2002,57（4）:515

[10]SalviM,PedrazzoniM,Girasole G,et al.Serum concentrations of proinflammatory cytokines in Graves’disease:effect of treatment,thyroid function,ophthalmopathy and cigarette smoking[J].Eur J Endocrinol,2000 ，143（2）:197

[11]Senturk T,Kozaci LD,Kok F.Proinflammatory cytokine levels in hyperthyroidism[J].Clin InvestMed ，2003，26（2）:58

[12]Antonelli A,Fallahi P,RotondiM,et al.Increase of interferon-γ inducible.chemokine CXCL10 serum levels in patientswith active Graves’disease,and modulation bymethimazole therapy and thyroidectomy[J].Surgery,2006,93(10):1226

[13]AntonelliA,RotondiM,FallahiP.Iodine-131 given for therapeutic purposesmodulatesdifferently interferon-γ.inducible.chemokine CXCL10 serum levels in patientswith activeGraves’diseaseorwith toxic nodulargoiter[J].Clin EndocrinolMetab ，2007，92(4):1485

[14]Antonelli A,RotondiM,Fallahi P,et al.Increase of interferon-γ inducible chemokine CXCL10 but notβchemokine CCL2 serum levels in chronic autoimmune thyroiditis[J].Eur J Endocrinol，2005，152（2）:171

[15]Romagnani P,Rotondi M,Lazzeri E,et al.Expression of IP-10/CXCL10 and Mig/CXCL9 in the thyroid and increased serum levels of IP-10/CXCL10 in the serum of subjects with recent onset Graves’disease[J].Pathology ，2002 ，161(1):195

[16]Domberg J,Liu C,Papewalis C,et al.Circulating chemokines in patientswith autoimmune thyroid diseases[J].Horm Metab Res，2008,40(6):416

[17]CoronaG,BiaginiC,RotondiM,etal.Correlation between,clinical,biochemical,color Doppler ultrasound thyroid parameters,and CXCL-10 inautoimmune thyroid diseases[J].Endocr J,2008,55(2):345

[18]Antonelli A,Fallahi P，RotondiM,etal.Increased serum CXCL10 in Graves’disease or autoimmune thyroiditis isnotassociated with hyper-or hypothyroidism per se,but isspecifically sustained by the autoimmune,inflammatory process[J].Eur JEndocrinol，2006，154（5）：651

[19]Kemp EH,Metcalfe RA,Smith KA,etal.Detection and localization of chemokine gene expression in autoimmune thyroid disease[J].Clin Endocrinol，2003，59（2）:207

[20]Crescioli C,Cosmi L,Borgogni E,et al.Methimazole inhibits CXC chemokine ligand 10 secretion in human thyrocytes[J].Endocrinol，2007，195(1):145

[21]Antonelli A,RotondiM,Fallahi P,et al.Increase of interferon-γ inducible CXC chemokine CXCL10 serum levels in patients with active Graves’disease,andmodulation bymethimazole therapy[J].Clin Endocrinol，2006，64(2):189

[22]Weetman A,Tandon N,Morgan B，etal.Anti-thyroid drugsand release of inflammatory mediators by complement-attacked thyroid cells[J].Lancet，1992，340（8820）:633

[23]Antonelli A,RotondiM,Ferrari SM,et al.Interferon-γinducible α chemokine CXCL10 involvement in Graves’ophthalmopathy:modulation by peroxisome proliferator-Activated receptor-γago nists[J].Clin EndocrinolMetab，2006,91(2):614