高迁移率族蛋白1和Treg细胞与类风湿关节炎相关性的研究进展

王贵　黄晶　徐慧慧　郭明慧　吕爽　赵宏艳　肖诚

【摘 要】 类风湿关节炎的发展过程与免疫细胞及炎症介质的相互作用有密切联系。高迁移率族蛋白1（HMGB1）是一种新发现的晚期炎性介质，具有促进类风湿关节炎滑膜炎症反应的表现。调节性T细胞（Treg）负向调节免疫应答，抑制细胞免疫及炎症反应。类风湿关节炎患者Treg细胞数量减少且输注Treg细胞后症状得到改善，提示Treg细胞在类风湿关节炎病变中发挥作用。晚期糖基化终产物受体（RAGE）是第一个被证实的HMGB1受体，Toll样受体（TLRS）是诱导机体炎症反应重要的模式识别受体（PRRs），HMGB1是其家族中TLR2、TLR4的内源性配体。Treg细胞表达TLR2、TLR4和RAGE受体，HMGB1作为这些受体的配体可作用于Treg，故表明HMGB1和Treg细胞与类风湿关节炎疾病发展有密切联系。

【关键词】 关节炎，类风湿；高迁移率族蛋白1；Treg细胞；RAGE受体；综述

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种以关节、滑膜病变为主的系统性炎性自身免疫性疾病，其主要病理改变为慢性进行性关节滑膜炎、骨和关节软骨的破坏。其发病机制尚不明确，已发现炎症因子及自身免疫反应介导的免疫功能紊乱在RA的发病中起重要作用。抗原呈递细胞对自身抗原的异常加工、处理及呈递，使机体免疫细胞数量功能改变，如自身反应性T细胞大量激活，免疫球蛋白的产生，致炎细胞因子等炎症介质增多，机体对自身正常组织产生免疫反应，引起炎细胞浸润、滑膜增生、血管翳形成、骨及软骨破坏，进而导致关节畸形功能丧失[1]。高迁移率族蛋白1（HMGB1）是一种晚期炎性介质和致炎细胞因子，RAGE、TLR2、TLR4是其3种主要的受体，结合后可促进炎症因子释放延长、增强炎症反应，并介导细胞免疫和体液免疫[2]。HMGB1在RA患者血液、滑膜等组织中高表达。CD4+CD25+调节性T细胞（Treg）通过释放抑炎因子抑制免疫细胞的作用、降低炎性细胞因子的产生及抗体分泌等多种途径发挥免疫抑制功能。RA患者Treg数量较正常人减少，严重RA患者输注Treg细胞后，症状明显改善，提示Treg细胞与RA疾病进展有一定关联作用。Treg细胞表达TLR2、TLR4、RAGE，HMGB1可能通过作用于这些受体抑制Treg细胞的免疫抑制功能，造成炎症反应。前期研究证实，RA模型大鼠关节淋巴、滑膜组织高表达HMGB1，提示其在RA的发病中发挥重要作用。综上所述，HMGB1和Treg细胞在影响RA疾病进程中联系密切，本文将围绕此三者关系进行详细阐述。

1 HMGB1与RA

1.1 HMGB1 HMGB1是一种广泛存在于真核细胞核内的非组DNA结合蛋白，在大多数真核细胞中表达丰富（106分子/细胞），在哺乳动物中具有高度的同源性。HMGB1由215个氨基酸残基组成，包含3个结构域：N端的2个串联的L型结合DNA的“Box”结构域（A-box和B-boxDNA受体结合模体），C端1个由30个氨基酸组成的带负电荷的酸性尾端，分子量约为24 894 Da[3]。

HMGB1有双重职能，当体内细胞处于稳态时，HMGB1主要存在于细胞核，其功能为结合DNA参与稳定核小体，其DNA结合域与DNA的双螺旋小沟结合引起DNA构象变化，调节DNA复制、修复、转录及重组[4]。

当遇到外界相应的信号刺激时，HMGB1可通过活化的免疫细胞主动分泌到胞外，也可由坏死及受损的细胞被动释放到胞外而发挥其生物学活性[5]。单核/巨噬细胞、树突状细胞等免疫细胞以及滑膜细胞均可主动分泌HMGB1。其释放到细胞外是通过溶血磷脂酰胆碱触发以一种非典型的囊泡方式将赖氨酸残基乙酰化的HMGB1释放到细胞外。

在细胞外，HMGB1作为警报素激活固有免疫，介导广泛的生理病理反应。HMGB1通过与受体相互作用，包括RAGE、TLR2、TLR4以及其他协同作用的炎性介质共同引起反应，包括激活相关信号通路，启动和维持下游级联式炎症反应[6]，诱导细胞活化[7]，导致组织损伤等。体外研究证明，脂多糖（LPS）、肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素-1β（IL-1β）和γ干扰素（IFN-γ）可以刺激单核细胞、巨噬细胞和血管内皮细胞释放HMGB1，而这些细胞在HMGB1的作用下又会产生TNF-α等炎症因子，从而产生持续的慢性炎症反应[8]。

1.2 HMGB1对RA的作用 越来越多的研究证实，HMGB1以其促炎性和免疫刺激性作为发病源促进慢性炎症及自身免疫性疾病的发展，是骨-免疫的重要参与分子，在RA疾病进程中起了重要作用[9]。Palmblad等[10]研究显示，在CIA大鼠巨噬细胞、滑膜成纤维细胞、血管内皮细胞及细胞外间隙，HMGB1都有显著性表达。RA动物模型及RA患者炎性关节滑膜液中HMGB1表达水平均升高[11]。徐力等[8]研究结果显示，活动期RA患者血清HMGB1水平高于缓解期组和正常对照组，且与C-反应蛋白（CRP）、类风湿因子（RF）、红细胞沉降率（ESR）呈正相关。在青少年特发性关节炎患者中，疾病早发性和HMGB1水平升高是一致的[12]。进一步的临床研究发现，HMGB1不仅与RA疾病的活动度呈正相关，还与骨破坏关系密切，其在伴有骨破坏的RA患者中水平明显升

高[13]。体外实验研究证明，HMGB1可对多种细胞产生作用。在破骨细胞生成过程中，HMGB1可由破骨细胞及其前体细胞产生并作用于本身刺激破骨细胞分化成熟[14]。HMGB1可刺激人类微血管内皮细胞增殖，促进HIF-1α和VEGF的表达及提高NF-κB和DNA结合活性。脂多糖联合HMGB1能够使滑膜成纤维细胞凋亡减少，TNF-α、IL-1β等促炎因子表达增多，NF-κB p65、MAPK p38和JNK信号转导通路磷酸化水平升高，且促其向RA滑膜成纤维细胞表型转变，增加释放多种基质金属蛋白酶（MMPs），如MMP-3、MMP-13，加重关节软骨破坏[15]。HMGB1还可以促进滑膜成纤维细胞HIF-1α的表达和激活[16]，SIRTI蛋白减少[17]，进而导致血管增生，引起滑膜炎症的发展。动物实验在显微镜下给大鼠关节腔注射重组HMGB1蛋白后可引起关节轻中度滑膜炎症，给胶原诱导型关节炎动物模型使用HMGB1抗体或重组HMGB1boxA蛋白干预后，滑膜炎症有所缓解[18-19]，有力地说明了HMGB1在RA发病机制中的重要作用。

2 Treg细胞与RA

2.1 Treg细胞 Treg细胞是具有独立功能的成熟T细胞亚群，Treg细胞以多种方式对机体的免疫应答进行负向调节，抑制效应性T细胞过度活化，分泌细胞因子抑制体内炎症反应，抑制器官特异性自身免疫性疾病，以及在维持外周免疫功能稳态及免疫耐受中发挥重要作用。Treg细胞依据细胞发育、特异性及作用机制分为天然Treg（nTreg）与获得性Treg（iTreg）。天然Treg在胸腺发育成熟，以CD4+CD25+FoxP3+为特异性标记。获得性Treg在外周淋巴组织中产生，成熟T细胞受特异性抗原或免疫抑制因子（如IL-10、TGF-β）的刺激作用活化产生，Trl、Th3属获得性Treg。

调节性T细胞有2个功能特性，免疫无能性和免疫抑制性。Treg对效应性T细胞的抑制作用可以通过以下几种途径：细胞直接接触机制、活化抗原提呈细胞以及细胞因子分泌方式。在体外Treg细胞实现对CD4+CD25-T细胞的免疫抑制功能主要通过以下2条途径[20]：分泌IL-10抑制T淋巴细胞增殖活性，促其由Th1向Th2方向分化。

2.2 Treg细胞与RA的相互关系 RA患者Treg细胞数量减少或功能下降，且严重RA患者输注Treg细胞后，症状明显改善，提示Treg细胞与RA病变相关。刘运夏等[21]对RA患者外周血Th17及Treg细胞数量的Meta分析结果显示，RA患者外周血中Th17细胞显著增多，Treg细胞数量较正常人低。陈瑞林等[22]进一步表明，RA患者Treg细胞数量减少或功能异常，且与疾病活动度呈正相关。Shalini等[23-24]通过对RA患者的血样本和滑膜液样本成对的检测发现，细胞免疫过程中IFN-γ、TNF-α、IL-10在滑膜液中的表达多于外周血中，滑膜液中Treg细胞表达FoxP3高达80%，FoxP3的表达与TNF-α呈负相关，提示TNF-α通过影响Treg细胞上FoxP3磷酸化及作用来破坏Treg细胞。该研究表明，RA患者滑膜液中的大量的Treg细胞是对滑膜微环境的炎症反应的应答。Xu等[25]的临床实验用艾拉莫德治疗RA疗效显著，且检测到艾拉莫德下调Th1、Th17型反应，上调Treg细胞，治疗期间Treg细胞相关的细胞因子和转录因子都有所增加。

3 HMGB1对Treg的影响

在RA病变局部及淋巴结内HMGB1高表达，许多研究探究了在这种特定环境下HMGB1的作用，均提示HMGB1能够降低小鼠Treg细胞对CD4+CD25-T淋巴细胞的免疫抑制功能。Treg细胞经HMGB1刺激后IL-10分泌量明显下降，且呈时间和剂量依赖性[26]，HMGB1改变Treg细胞引起的脾T淋巴细胞免疫无能性，诱导其向Th1方向漂移，导致机体产生持续严重的炎症反应[27]。Zhang等[20]研究同样证实，HMGB1刺激后Treg细胞表达CTLA-4和Foxp3减少，IL-2、TNF-γ分泌增加，IL-4和IL-10分泌减少，对CD4+CD25-T淋巴细胞的增殖抑制作用减弱。Wang等[28]体外实验发现，经HMGB1刺激的Treg细胞，Foxp3表达呈时间剂量依赖性减少。Li等[29]研究发现，重组HMGB1蛋白下调Treg抗炎蛋白，上调CD4+CD25-T促炎蛋白。

3.1 HMGB1通过TLR2对Treg的调节 TLR2表达于Treg细胞表面，HMGB1是其内源性配体，二者结合后激活细胞内NF-κB信号通道，发挥促炎效应，参与调控Treg细胞活性。姚咏明等[30]通过大鼠脓毒血症动物模型研究显示，严重腹腔感染后组织HMGB1可显著促进TLR2 mRNA表达，应用HMGB1合成抑制剂干预有助于调节体内致炎抗炎反应平衡。

3.2 HMGB1通过TLR4对Treg细胞的调节 Treg

细胞表面TLR4表达水平可影响对致炎因子的识别，相关炎性通路的激活及炎症级联反应的发生发展。姚咏明等[31]发现HMGB1能下调Treg表达TLR4及诱导CTL-4 FoxP3水平下调，减弱Treg的免疫抑制活性[32]。Wild等[33]发现，HMGB1通过TLR4受体直接抑制效应性T细胞TNF-γ的释放，并抑制效应性T细胞的增殖。

3.3 HMGB1通过RAGE对Treg细胞的调节 晚期糖基化终产物受体（RAGE）是第一个被证实的HMGB1受体，HMGB1/RAGE信号通路在维持免疫作用下骨骼稳态中发挥重要作用[19]。胞外的HMGB1与RAGE结合后可活化NF-κB，加快炎症细胞趋化、炎症介质的释放，加强炎症反应[1]。研究发现，Treg细胞表面RAGE受体的表达高于效应性T细胞，HMGB1能够通过诱导Treg细胞迁移和延长其生存来调节其生物功能。HMGB1通过作用于RAGE受体增加IL-10释放，增强Treg细胞的抑制能力[33]。

4 结 语

RA作为一种自身免疫性疾病，免疫调节在其发病中起重要作用。HMGB1在RA病灶及血液中高表达，并通过与Treg细胞上RAGE和（或）TLR2和（或）TLR4受体作用，影响Treg细胞的分泌功能，减弱Treg细胞的免疫抑制作用，造成持续的炎症反应。因此RA中高表达的HMGB1可调节Treg细胞而减弱机体的免疫抑制效应，促进RA的发展，但其深入的分子生物学机制有待进一步研究。了解HMGB1和Treg细胞之间的关系不但有助于明确RA的发病机制，也为RA的治疗提供新的思路，新的诊疗靶点。

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收稿日期：2016-05-26；修回日期：2016-06-28