孔秀芳(综述),姜林娣(审校)
(复旦大学附属中山医院风湿免疫科,上海 200032)
脂肪因子在风湿性疾病中的免疫调节作用
孔秀芳△(综述),姜林娣※(审校)
(复旦大学附属中山医院风湿免疫科,上海 200032)
摘要:脂肪组织不仅是能量储存器官,还是功能活跃的内分泌器官。研究已阐明,脂肪分泌的脂肪因子作为炎性因子参与机体的多种病理生理过程,促进代谢相关疾病(如肥胖、动脉粥样硬化、胰岛素抵抗等)的发生、发展。另外,脂肪因子还具有调节免疫的作用,参与风湿性疾病的发生、发展。研究脂肪因子的作用机制有助于认识风湿性疾病的发病机制,为治疗提供新的靶点。
关键词:风湿性疾病;脂肪因子;免疫调节
脂肪组织包括白脂肪组织和棕脂肪组织,通常说的脂肪组织是指白脂肪组织,主要分布于皮下组织、网膜和肠系膜等处。脂肪组织不仅在能量调节方面起着重要作用,还是一种重要的内分泌器官。由脂肪组织分泌的具有生物活性的细胞因子和激素统称为脂肪因子,包括瘦素、抵抗素、脂联素、内脂素、人脂质运载蛋白2(lipocalin 2,LCN2)及趋化素等激素性质的多种脂肪因子。脂肪因子不仅参与代谢综合征、动脉粥样硬化等多种慢性炎症性疾病的发展,也参与风湿性疾病发病及其并发症的产生。现主要就瘦素、脂联素、内脂素、抵抗素等与风湿性疾病相互关系的研究进展予以综述。
1脂肪因子及其免疫调节作用
多种免疫细胞表面表达脂肪因子受体,使得脂肪因子成为联系脂肪组织与免疫系统的桥梁。脂肪因子可调节多种免疫细胞增殖、活化及细胞因子的分泌表达等,发挥免疫调节作用。
1.1瘦素瘦素是脂肪细胞分泌的与免疫调节较为密切的一种脂肪因子。自身免疫性疾病常伴随瘦素的过多分泌以及炎性因子的产生增多[1]。瘦素可促进多种细胞,如淋巴细胞、自然杀伤(natural killer cells,NK)细胞、单核/巨噬细胞以及树突状细胞等的增殖、成熟、活化及炎性介质的分泌,参与固有及适应性免疫的反应过程。瘦素和免疫细胞表面的瘦素受体结合可增强辅助性T细胞(helper T cells,Th)1的反应,加强NK细胞的细胞毒作用以及促进炎性因子、C反应蛋白、白细胞介素(interleukin,IL)6、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)α的产生。瘦素可加强Th1的作用,刺激Th1类细胞因子(IL-2、干扰素γ、TNF-α和IL-18)的产生,抑制Th2类细胞因子(IL-4、IL-5和IL-10)的产生,从而促进自身免疫反应的发生、发展[2]。
1.2脂联素脂联素被认为是脂肪因子分泌的一种抗炎因子,可减少巨噬细胞TNF-α 的分泌,抑制TNF-α诱导的核因子κB,从而抑制炎症反应;此外,脂联素可促进抗炎因子IL-1受体拮抗剂和IL-10的分泌,调节单核巨噬细胞和树突状细胞的固有免疫反应。在多数自身免疫性疾病中,外周血脂联素水平下降。
1.3抵抗素抵抗素主要来源于外周血单核细胞、巨噬细胞以及脂肪细胞,是引起胰岛素抵抗的主要脂肪因子。炎性因子及感染(IL-1、IL-6、TNF-α和脂多糖)可导致外周血单个核细胞抵抗素信使RNA的表达增强,抵抗素反过来又可促进外周血单个核细胞的TNF-α和IL-6的分泌,发挥促炎作用[3-4]。此外,抵抗素可促进体外与树突状细胞共培养的CD4+T细胞向调节性T细胞分化[5]。
1.4内脂素内脂素主要由内脏脂肪组织分泌,也称为前体B细胞集落增强因子,具有类胰岛素的作用,可降低胰岛素抵抗。内脂素具有增强B细胞分化,促进细胞因子 (IL-1β、IL-6 和TNF-α)及淋巴细胞表面共刺激分子CD80、CD40和细胞间黏附分子的分泌表达,促进T细胞活化,抑制中性粒细胞凋亡等免疫调节特性。
2脂肪因子在风湿性疾病中的作用
脂肪因子参与类风湿关节炎(rheumatic arthritis,RA)、骨关节炎、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)等多种风湿性疾病的进展,并且促进风湿性疾病患者代谢综合征和心血管疾病的发生。
2.1与RA的关系
2.1.1瘦素与RA体外研究表明,瘦素可与干扰素γ和IL-1 协同促进软骨细胞一氧化氮合酶2的释放,促进关节损伤;体内研究发现,伴有关节侵蚀的RA患者血清瘦素水平高于非侵蚀性患者,且其水平与疾病活动性评分以及C反应蛋白呈正相关[6-7]。有报道,血清和滑膜液中瘦素水平的比例与疾病病程和活动指标呈正相关[8]。多数研究发现,瘦素与RA的影像学进展无关,且传统的可改变病情的抗风湿药与生物制剂不影响瘦素的水平[9]。此外,有研究报道,瘦素/脂联素比值与颈总动脉的阻力指数有关,可能是RA患者伴发心血管疾病的预测因子[10]。
2.1.2脂联素与RA脂联素具有抗炎、防止血管疾病发生的作用,然而在RA的研究则相反。与健康人相比,RA患者外周血脂联素水平升高,且其脂联素及其受体在滑膜液以及滑膜组织中表达增高[11-12]。体外实验表明,脂联素可刺激软骨细胞分泌诱导型一氧化氮合酶、IL-6、IL-8以及基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)3的产生[13]。研究表明,脂联素通过促进滑膜细胞MMP-1、MMP-13以及血管内皮生长因子的表达加重滑膜炎和关节损伤[14]。总之,脂联素通过促进细胞因子的合成、巨噬细胞的聚集活化、基质降解等途径促进关节损伤。
2.1.3内脂素与RA研究表明,RA患者体内内脂素水平升高,且与关节破坏的影像学进展相关[15]。内脂素可促进滑膜纤维母细胞IL-6、MMP-3和MMP-1的表达以及单核细胞IL-6和TNF-α的产生,从而介导关节损伤和炎症反应。关于内脂素与RA疾病活动度关系的研究结果不一,在TNF-α抑制剂治疗的RA患者中,内脂素水平是否降低也存在争论[16]。
2.1.4抵抗素与RARA患者血液及滑膜液中抵抗素水平明显增高。于动物模型关节腔注射抵抗素可导致RA样关节损伤(关节滑膜白细胞浸润、滑膜增生及血管翳形成)[4,17]。在RA患者中,抵抗素与外周血炎症指标(如C反应蛋白、红细胞沉降率、IL-6及中性粒细胞计数等)呈正相关[18-19];此外,抵抗素水平与RA疾病活动度以及关节破坏程度呈正相关[7,17]。因此,抵抗素水平与关节炎症密切相关,且TNF-α拮抗剂可抑制抵抗素的表达[20]。
2.1.5LCN2与RALCN2可由软骨细胞表达,且在RA患者滑膜液中表达增加。此外,粒细胞-单核细胞集落刺激因子可通过促进中性粒细胞表达LCN2,促进RA的进展[21]。LCN2通过诱导细胞表达跨内质网腺苷三磷酸酶、谷氨酰胺转移酶2等利于滑膜细胞增生和炎性细胞浸润的酶来促进RA的疾病进展[22]。总之,LCN2具有调节免疫细胞在炎症部位聚集的作用,调控疾病炎症的启动、持续和消散过程。
2.2与骨关节炎的关系
2.2.1瘦素与骨关节炎研究表明,与正常人相比,骨关节炎患者髌下脂肪垫和滑膜组织产生较高的瘦素,且骨关节炎患者来源的软骨细胞瘦素表达水平也明显高于正常人,并与疾病严重程度呈正相关[23-24]。瘦素可促进血管细胞黏附分子1的表达,诱导中性粒细胞和单核细胞的浸润,促进关节破坏。在分子水平,瘦素可促进一氧化氮、MMPs等的表达和活化。瘦素可通过与干扰素γ联合激活2型一氧化氮合酶,也可通过酪氨酸激酶2、磷脂酰肌醇3-激酶、丁酮1等相关机制促进IL-1介导的一氧化氮合酶2的激活;瘦素还可通过核因子κB、蛋白激酶C和丝裂原活化蛋白激酶途径上调MMP-3、MMP-1的表达[25]。一氧化氮是关节软骨中重要的促炎因子,可刺激软骨细胞表型缺失、凋亡以及MMPs活化,而MMPs降解软骨基质,最终造成骨关节炎患者关节软骨的损伤。
2.2.2脂联素与骨关节炎Laurberg等[26]报道,脂联素在骨关节炎患者体内明显增高且与疾病活动度呈正相关。脂联素可促进软骨细胞中一氧化氮、IL-6、单核细胞趋化因子1、MMP-3、MMP-9和IL-8等炎性因子的产生[27]。然而,有研究结果显示,脂联素抑制软骨细胞IL-1介导的MMP-13的表达,促进MMP组织抑制剂2的产生,从而起到保护作用[28]。
2.2.3内脂素与骨关节炎骨关节炎患者软骨细胞可分泌内脂素,并促进关节软骨基质的降解。骨关节炎的主要病理机制是关节软骨的非炎症性破坏,主要表现为软骨外基质的降解,其中聚蛋白多糖的丢失是主要表现之一。内脂素可促进多种降解蛋白聚糖酶的表达,如MMP-3、MMP-13和蛋白聚糖酶(聚集蛋白聚糖酶4和聚集蛋白聚糖酶5)等;此外,骨关节炎患者内脂素水平和基质降解的生物标志物(如Ⅱ型胶原蛋白、螺旋-Ⅱ、Ⅱ型胶原蛋白的C端肽等)的水平呈正相关[29]。因此,内脂素在骨关节炎发病过程中有非常重要的作用。
2.2.4抵抗素与骨关节炎抵抗素是一种促炎因子,外伤性关节损伤时,抵抗素在血清及关节液中的水平均增高。抵抗素可促进关节软骨蛋白多糖的降解,抑制软骨内蛋白多糖的合成,研究表明,抵抗素可影响软骨细胞内物质的转录与表达,包括趋化因子、细胞因子和细胞外基质等,从一定程度上促进了骨关节炎的发生、发展[30]。
2.2.5其他因子与骨关节炎其他脂肪因子,如LCN2、趋化素等也参与了骨关节炎的进展。骨关节炎患者滑膜液中富含MMP-9/LCN2复合物,该复合物具有基质降解作用。Berg等[31]证明,趋化素可促进体外培养的软骨细胞表达多种促炎因子(TNF-、IL-1、IL-6和IL-8)以及多种MMPs(MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-8和MMP-13)。这些因子在关节炎症以及胶原和聚蛋白多糖降解方面具有重要作用,可导致关节不可逆的损伤。
2.3与SLE的关系
2.3.1瘦素与SLE目前瘦素与SLE的关系尚存在争议。大部分研究支持瘦素在SLE患者体内升高并参与疾病的发展,有研究还表明,SLE患者瘦素水平与机体胰岛素抵抗、体质指数以及C反应蛋白水平相关[32]。瘦素可通过氧化应激、促进巨噬细胞和平滑肌细胞的增殖、促进血栓形成以及影响血压、血脂等增加SLE患者动脉粥样硬化以及代谢综合征的发生风险。
2.3.2脂联素与SLE研究发现,SLE患者血浆脂联素水平高于健康人,但在伴有胰岛素抵抗的SLE患者体内脂联素水平显著低于不伴胰岛素抵抗的患者[33]。Rovin等[34]报道,SLE肾损伤患者血浆脂联素水平高于健康人和无肾损伤的SLE患者,并且在该类患者狼疮肾复发时尿脂联素水平明显增加,这表明尿脂联素可能是预测狼疮肾复发的生物标志物。此外,有报道,脂联素与SLE患者血管硬化指标以及动脉粥样硬化斑块无相关性[35-36]。
2.3.3内脂素与SLE内脂素与SLE的关系尚不明确,研究发现SLE患者体内内脂素水平升高[37],有的结果则显示无明显变化[38]。抵抗素作为一种促炎因子,与SLE患者炎症、骨密度以及肾功能呈正相关[39]。趋化素存在于炎症血管的管腔内,可诱导浆细胞样树突状细胞迁移并聚集于SLE患者炎性组织中,参与炎症的发生。尽管多种脂肪因子参与SLE疾病的发生、发展,但其具体的作用机制尚不明确,仍需要进一步的完善。
2.4与强直性脊柱炎的关系脂肪因子在强直性脊柱炎患者中的水平是否增高结果不一。研究表明,强直性脊柱炎患者外周血单个核细胞瘦素表达水平增高,且与IL-6水平呈正相关;瘦素可促进体外培养的强直性脊柱炎患者来源的外周血单个核细胞TNF-α、IL-6的表达,且这些炎性因子的水平与瘦素的水平呈正相关[40]。瘦素在伴有韧带骨赘的男性强直性脊柱炎患者体内升高,并与骨形成的标志物呈正相关[41],表明瘦素在强直性脊柱炎骨形成方面具有潜在影响。有研究发现,并发滑膜炎或起止点炎的强直性脊柱炎患者脂联素水平升高;并发胰岛素抵抗的强直性脊柱炎患者体内内脂素水平也明显升高[42];而TNF-α抑制剂治疗后的强直性脊柱炎患者体内瘦素、脂联素、内脂素以及抵抗素水平无明显变化[43]。
3小结
目前认为,肥胖尤其是腹型肥胖导致的脂肪组织功能失调是引起脂肪因子分泌异常的主要原因。脂肪因子可参与风湿性疾病的发生与进展,采取措施抑制促炎脂肪因子的作用,增强保护性脂肪因子的作用,调整其在相应病理过程中的作用,可以为治疗风湿性疾病提供新途径。但由于脂肪因子的多样性、调控病理生理过程的复杂性及不同疾病状态下脂肪因子水平的差异性,致目前对不同脂肪因子的了解尚不全面,其在不同疾病中的作用仍需进一步研究。
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Immunoregulation Function of Adipocytokines in Rheumatic DiseasesKONGXiu-fang,JIANGLin-di.(DepartmentofRheumatology,ZhongshanHospitalAffiliatedtoFudanUniversity,Shanghai200032,China)
Abstract:Adipose tissue is not only a storage pool of energy but also an active secretory organ which is a potent source of cytokines called adipocytokines,taking part in multiple pathological and physiological processes as inflammatory factor,promoting the onset and development of metabolic diseases(such as obesity,atherosclerosis,insulin resistance,etc.).Adipocytokines can also regulate immune system,involved in the pathogenesis of rheumatic diseases.Therefore,studies about adipocytokines are helpful to understand pathogenesis of rheumatic diseases and provide potential target(s) for the treatment.
Key words:Rheumatic diseases; Adipocytokines; Immunoregulation
收稿日期:2014-12-11修回日期:2015-05-14编辑:郑雪
doi:10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.006
中图分类号:R593.2
文献标识码:A
文章编号:1006-2084(2015)20-3662-04