肥大细胞在自身免疫性疾病中的研究进展①

柳　丽　周晓鹰

(常州大学制药与生命科学学院，常州213164)



肥大细胞在自身免疫性疾病中的研究进展①

柳丽周晓鹰

(常州大学制药与生命科学学院，常州213164)

自身免疫性疾病是机体对自身抗原发生免疫反应产生特异性抗体或致敏淋巴细胞并导致自身组织器官损害的一类疾病，其病因和发病机制尚不清楚且目前尚无根治性药物。国内外学者一直致力于探究自身免疫性疾病的发病机理并积极寻求新的治疗靶点。肥大细胞(Mast cells，MCs)曾被视为人体的“哨兵”，在人体对外界的防御和过敏反应中发挥着重要作用。近年的研究发现，MCs与自身免疫性疾病的发生发展密切相关[1]。研究表明活化的MCs可通过其释放的生物活性物质直接或间接地参与自身免疫性疾病的病理过程，并有望成为自身免疫性疾病的治疗新靶点[2-4]。

1　肥大细胞的基本生物学特性

MCs是固有免疫细胞的成员之一，来源于骨髓造血干细胞，其前体细胞以不完全成熟的状态通过血液循环迁移到外周组织，并在不同的组织处分化、成熟和定居[5]。MCs主要分布于人体与外界环境的接触处，如皮肤、消化道、呼吸道等，构成机体抵抗寄生虫和微生物感染的屏障。此外，血管、淋巴管、神经周围也多见MCs聚集，MCs在体内的这种分布特点使其得以参与机体的一些病理生理过程，如血管生成、组织重塑、伤口愈合和过度炎症等[6,7]。

MCs的生存期较长，成熟的MCs在适当的刺激条件下，仍可以再次进入细胞周期进行增殖。MCs最为熟知的激活方式就是借助其表面的IgE高亲合力受体FcεRI与过敏原特异性抗体IgE发生交联，形成IgE/FcεR复合物，从而引起MCs内的信号传导，释放活性物质引发过敏反应[7]。MCs表面还表达c-kit受体，与其配体干细胞生长因子(Stem cell factor，SCF)结合后，可激活c-kit下游的一系列信号，调控MCs的存活、增殖、分化和活化等过程[8]。此外，MCs上还存在着许多其他受体如IgG受体FcγRs、Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)、补体受体、激素受体等，相应的物质与受体结合后也能诱导MCs活化和脱颗粒[6,7,9]。

激活的MCs以脱颗粒的方式释放出多种活性物质。第一类为预先合成并储存于颗粒中的介质，包括5-羟色胺、组胺、肝素、蛋白酶等。依据MCs颗粒中含有的蛋白酶不同，可将其分为T型(MCT)和TC型(MCTC)两类，MCT含有类胰蛋白酶(tryptase)，主要分布在呼吸道和肠黏膜层，而MCTC则含有tryptase和糜蛋白酶(chymase)，且主要分布在结缔组织，如皮肤、结膜、滑膜等。第二类为MCs激活后新合成的脂质介质，如前列腺素(Prostaglandins，PGs)、白三烯(Leukotrienes，LTs)等。第三类则是各种细胞因子、趋化因子和生长因子，如白介素(Interleukins，ILs)、CCL5、CXCL8、肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor，TNF-α)、转化生长因子β(Transfor ming growth factor，TGF-β)以及血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)等。众多研究表明，MCs除了参与机体的过敏和防御反应，还通过这些颗粒物质激发、促进、调控机体的免疫反应，参与体内多种自身免疫性疾病的病理过程[10-12]。

2　肥大细胞与自身免疫

自身免性疫疾病与过敏反应有着相似的特征，两者都是机体免疫系统对抗原过度反应的结果，不同的是自身免疫针对的是内源性抗原。MCs一直被认为是过敏反应的主要效应细胞，而现如今的研究表明MCs还参与了多种自身免疫性疾病的发生和发展过程，包括类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)、多发性硬化病(Multiple sclerosis，MS)、大疱性类天疱疮(Bullous pemphigoid，BP)、1型糖尿病、系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus，SLE)等[13-16]。

MCs在自身免疫性疾病中的激活机制尚不完全明确，可能与MCs的分布和所接受的刺激有关，但MCs参与自身免疫损伤的过程基本相似。活化的MCs通过细胞间相互作用或释放相关活性物质招募、激活和调控其他免疫细胞，共同构成局部的炎症微环境，启动和放大自身免疫过程[12]。MCs可通过ILs、LTs 、TNF-α等细胞因子招募效应T细胞，也可以促进内皮细胞表达多种黏附分子诱导T细胞迁移，MCs还能以APC的形式激活效应T细胞并诱导其分化[1,3]。调节性T细胞(T regulatory cell，Treg)和Th17细胞也是近年来自身免疫性疾病中的研究热点，前者可以阻止自身反应性T细胞的活化维持机体免疫耐受，后者则主要介导和放大炎性反应，两者在功能上相互拮抗，共同维持免疫状态的稳定。研究表明MCs参与了这两类细胞的平衡调控。MCs可通过OX40L-OX40抑制Treg的功能，降低效应T细胞对Treg的敏感性，MCs产生的IL-6、TNF等可诱导CD4+T细胞分化成Th17，MCs来源的细胞因子甚至还可以将Treg转化成Th17[1,4]。MCs与B细胞的相互作用则主要通过其产生的B细胞调节分子和Ig受体完成，其中IgG受体FcγRs在RA、BP、SLE的发病中具有至关重要的作用[17]。MCs及其产物同样也能够募集中性粒细胞、调控树突状细胞的成熟、迁移和功能[3,18]。MCs甚至还能与大脑中同样分布于血管神经周围的星形胶质细胞相互作用，从而影响血脑屏障的通透性和中枢性神经递质的释放及代谢过程[14,19]。

3　肥大细胞与自身免疫性疾病

3.1肥大细胞与RARA是一种以关节滑膜炎症为主的慢性自身免疫性疾病。MCs在正常人体关节中仅有少量分布，而RA患者滑膜中的MCs数量可增加至正常的6～25倍，其滑膜液中高水平的组胺和tryptase更表征了MCs的活化状态。且有研究表明MCs缺陷鼠系W/Wv和SI/SId可抵抗自身抗体诱导关节炎的发生，但在过继输注健康小鼠的肥大细胞后关节炎的发生恢复正常[20]。因此可以确定MCs对RA的发病及病情进展至关重要。MCs在RA中主要由IgG/FcγR、补体、SCF/c-kit等途径介导激活，活化的MCs以脱颗粒的形式释放大量生物活性物质，并募集、激活其他细胞，共同参与RA的关节炎症和组织损伤[21]。此外， MCs可通过多种因子(如tryptase、肝素、VEGF等)促进血管新生，从而形成并维持 RA特征性病理结构——血管翳[21]。近期的研究发现，MCs还是人滑膜液中IL-17的主要来源，后者是RA病理进程中的重要炎症因子[22]。MCs产生的tryptase、chymase、MMPs可直接降解骨基质，肝素、IL-6和TNF-α则促进破骨细胞的分化和活化[13]。滑膜成纤维细胞(Synovial fibroblasts，SFs)肿瘤样的过度增殖也是RA最重要的病理特征。MCs可通过多种可溶性蛋白质与SFs发生相互作用，促进SFs增殖抑制其凋亡。反之，SFs则通过产生SCF作用于MCs表面的c-kit受体促进MCs趋化、增殖和活化。MCs与SFs之间形成一个闭合环路加速RA的病理进程[23]。现如今，MCs已经成为抗风湿治疗的潜在靶点。

3.2肥大细胞与MSMS是一种由效应性T细胞介导以中枢神经系统进行性脱髓鞘病变为主要特征的自身免疫性疾病。实验性变态反应性脑脊髓炎(Experimental allergy encephalomyelitis，EAE)是研究MS的常用动物模型。MS的主要病理过程是血脑屏障破坏、大量炎细胞浸润，从而引起神经髓鞘损伤最终导致神经系统功能的丧失。MCs参与MS的中枢神经系统损伤早在一百多年前就已经被发现，后续的若干研究进一步证实MCs与MS的发病及严重程度密切相关。MS患者中枢神经系统的脱髓鞘部位可见大量MCs浸润，且患者脑脊液中也检测到了高水平的tryptase及组胺和FcεRI的mRNAs[14,24]。EAE动物模型中也观察到类似现象，且预先给予MCs膜稳定剂可显著减轻EAE症状[14,24]。Secor等[25]研究发现MCs缺陷鼠W/Wv的EAE发生率低、症状轻，但在接受正常鼠骨髓源性肥大细胞(Bone marrow-derived mast cells，BMMCs)移植后EAE的发生率与正常鼠无差异。MCs在MS中的激活途径尚不明确。然而，活化的MCs通过其释放的炎症介质和趋化因子可募集中性粒细胞、DC、T细胞等，进一步放大炎症反应。MCs产生的血管活性物质则进一步增加血脑屏障的通透性，为炎细胞进入中枢提供便利。体外研究还发现，MCs可与髓鞘蛋白发生相互作用，前者通过蛋白酶降解后者，后者又可以刺激前者脱颗粒[1]。

3.3肥大细胞与BPBP是以表皮下水疱为主要临床表现的自身免疫性皮肤病，患者体内可检测到抗BP抗原(BP230和BP180，由表皮基底细胞产生)的自身抗体。研究表明，MCs参与了BP的病理过程，BP患者的皮损部位可见大量MCs浸润、大疱液中也检测出高水平的MCs脱颗粒产物(组胺、趋化因子、蛋白酶等)[15,26]。已知BP的发病依赖于中性粒细胞聚集和补体激活。给正常鼠皮内注射anti-BP180 IgG后可见其皮内大量MCs脱颗粒，且这一现象发生于中性粒细胞浸润和皮肤损害之前。反之，在MCs缺陷的W/Wv鼠或预先给予MCs膜稳定剂的正常鼠中BP的发生率显著降低、皮内中性粒细胞集聚现象和皮损症状也明显减轻[26]。

3.4肥大细胞与其他自身免疫性疾病1型糖尿病也是与自身免疫相关的疾病，研究发现经c-kit受体激活的MCs可能参与了1型糖尿病的发病过程，但具体机制还不明确[4]。另有报道MCs可能也参与了慢性炎症性肠病(Crohn′s病和溃疡性结肠炎)的免疫反应过程[27]。

4　自身免疫性疾病的靶向MCs治疗

鉴于MCs在自身免疫性疾病的发生发展过程中处于核心地位，MCs有望成为此类疾病的治疗新靶点。针对其生物学特点，目前可以靶向MCs的治疗策略有：抑制MCs增殖、诱导MCs凋亡、稳定MCs膜、抑制MCs活化及脱颗粒、拮抗MCs活性产物等。色甘酸钠作为经典的MCs膜稳定剂一直用于过敏性疾病的预防给药，虽然研究证实MCs膜稳定剂可以降低RA、EAE、BP等疾病模型的发病率，但相关临床研究尚未见报道[23,25,26]。目前自身免疫性疾病的靶向MCs药物中研究最为深入的是一种小分子的酪氨酸激酶抑制剂——抗肿瘤药伊马替尼。伊马替尼兼具对SCF和c-kit的双重抑制，对MCs的增殖、分化、活化等过程都具有很好的调控作用。Juurikivi等[28]体外培养RA患者的滑膜组织发现，伊马替尼可通过抑制c-kit酪氨酸激酶活性诱导MCs凋亡、减少其激活、减轻滑膜炎症反应。在动物实验中，伊马替尼也可明显减轻胶原诱导关节炎的症状、减少骨破坏[29]。此外，伊马替尼在MS的临床研究中也取得了预期的疗效[30]。

5　结语

综上所述，MCs参与了多种自身免疫性疾病的发病过程，甚至对疾病的发生发展起到决定性作用，部分靶向MCs的治疗也已取得较好的疗效。然而，MCs参与自身免疫性疾病的病理生理学机制还需要进一步深入探讨，靶向MCs治疗的安全性和有效性也还需要大量的临床研究进一步验证。

[1]Walker ME,Hatfield JK,Brown MA.New insights into the role of mast cells in autoimmunity:evidence for a common mechanism of action? [J].Biochim Biophys Acta,2012,1822(1):57-65.

[2]Rodewald HR,Feyerabend TB.Wide spread immunological functions of mast cells:fact or fiction? [J] .Immunity,2012,37:13-24.

[3]Rao KN,Brown MA.Mast cells:multifaceted immune cells with diverse roles in health and disease [J].Ann NY Acad Sci,2008,1143:83-104.

[4]Xu Y,Chen G.Mast Cell and Autoimmune Diseases [J].Mediators Inflamm,2015,2015：246126.

[5]Okayama Y,Kawakami T.Development,migration,and survival of mast cells [J].Immunol Res,2006,34:97-115.

[6]Kalesnikoff J,Galli SJ.New developments in mast cell biology [J].Nat Immunol,2008,9:1215-1223.

[7]Anand P,Singh B,Jaggi AS,etal.Mast cells:an expanding pathophysiological role from allergy to other disorders [J].Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol,2012,385(7):657-670.

[8]El-Agamy DS.Targeting c-kit in the therapy of mast cell disorders:current update [J].Eur J Pharmacol,2012,690:1-3.

[9]Da Silva EZM,Jamur MC,Oliver C.Mast cell function:a new vision of an old cell [J].J Histochem Cytochem,2014,62(10):698-738.

[10]Eller K,Rosenkranz AR.Mast Cells:Subordinates or Master minds in Autoimmunity? [J].J Am Soc Nephro,2012,123:1913-1914.

[11]Rottem M,Mekori YA.Mast cells and autoimmunity [J].Autoimmu Rev,2005,4(1):21-27.

[12]Reber LL,Frossard N.Targeting mast cells in inflammatory diseases[J].Pharmacol Ther,2014,142:416-435.

[13]Maruotti N,Crivellato E,Cantatore FP,etal.Mast cells in rheumatoid arthritis [J].Clin Rheumatol,2007,26:1-4.

[14]Costanza M,Colombo MP,Pedotti R.Mast cells in the pathogenesis of multiple sclerosis and experimental autoimmune encephalomyelitis [J].Int J Mol Sci,2012,13(11):15107-15125.

[15]D′Auria L,Pietravalle M,Cordiali-Fei P,etal.Increased tryptase and myeloperoxidase levels in blister fluids of patients with bullous pemphigoid:correlations with cytokines,adhesion molecules and anti-basement membrane zone antibodies [J].Exp Dermatol,2000,9:131-137.

[16]Geoffrey R,Jia S,Kwitek AE,etal.Evidence of a functional role for mast cells in the development of type 1 diabetes mellitus in the biobreeding rat [J].J Immunol,2006,177(10):7275-7286.

[17]Sayed BA,Christy A,Quirion MR,etal.The master switch:the role of mast cells in autoimmunity and tolerance [J].Annu Rev Immunol,2008,26:705-739.

[18]Skokos D,Botros HG,Demeure C,etal.Mast cell-derived exosomes induce phenotypic and functional maturation of dendritic cells and elicit specific immune responses in vivo [J].J Immunol,2003,170(6):3037-3045.

[19]Kim DY,Jeoung D,Ro JY.Signaling pathways in the activation of mast cells cocultured with astrocytes and colocalization of both cells in experimental allergic encephalomyelitis [J].J Immunol,2010,185:273-283.

[20]Lee DM,Friend DS,Gurish MF,etal.Mast cells:a cellular link between autoantibodies and inflammatory arthritis [J].Science,2002,297:1689-1692.

[21]李春,穆荣.肥大细胞在类风湿关节炎中的致病机制及研究新进展[J].中华风湿病学杂志,2011,15(5):351-353.

[22]Hueber AJ,Asquith DL,Miller AM,etal.Mast cells express IL-17A in rheumatoid arthritis synovium [J].J Immunol,2010,184:3336-3340.

[23]Eklund KK.Mast cells in the pathogenesis of rheumatic diseases and as potential targets for anti-rheumatic therapy [J].Immunol Rev,2007,217:38-52.

[24]Zappulla JP,Arock M,Mars LT,etal.Mast cells:new targets for multiple sclerosis therapy? [J].J Neuroimmunol,2002,131(1-2):5-20.

[25]Secor VH,Secor WE,Gutekunst CA,etal.Mast cells are essential for early onset and severe disease in a murine model of multiple sclerosis [J].J Exp Med,2000,191:813-822.

[26]Navi D,Saegusa J,Liu FT.Mast cells and immunological skin diseases [J].Clin Rev Allergy Immunol,2007,33(1-2):144-155.

[27]Frenzel L,Hermine O.Mast cells and inflammation [J].Joint Bone Spine,2013,80:141-145.

[28]Juurikivi A,Sandler C,Lindstedt KA,etal.Inhibition of c-kit tyrosine kinase by imatinib mesylate induces apoptosis in mast cells in rheumatoid synovia:a potential approach to the treatment of arthritis [J].Ann Rheum Dis,2005,64(8):1126-1131.

[29]Ando W,Hashimoto J,Nampei A,etal.Imatinib mesylate inhibits osteoclastogenesis and joint destruction in rats with collagen-induced arthritis(CIA) [J].J Bone miner Metab,2006,24(4):274-82.

[30]Azizi G,Mirshafiey A.Imatinib mesylate:an innovation in treatment of autoimmune diseases [J].Recent Pat Inflamm Allergy Drug Discov,2013,7(3):259-267.

[收稿2015-08-20修回2015-10-20]

(编辑张晓舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.09.033

柳丽(1979年 - )，女，博士，讲师，主要从事抗炎免疫药理学研究，E-mail: liulily@cczu.edu.cn。

及指导教师：周晓鹰(1957年 - )，女，博士，教授，主要从事炎症免疫性疾病的机制研究，E-mail: xiaoyingzhou@cczu.edu.cn。

R392

A

1000-484X(2016)09-1387-04

①本文受江苏省高校自然科学研究面上项目(15KJB360001)资助。