趋化因子配体CCL21与慢性炎症性疾病的关系

张倩倩，柴向斌

趋化因子是由细胞分泌的一些小细胞因子或信号蛋白，因能使细胞定向移动而得名，参与了炎症发生和发展过程，根据其氨基酸末端半胱氨酸残基的不同可分为4类，分别为：C、CC、CXC、和CX3C，受体也分为CR、CCR、CXCR、CX3CR 4个亚家族[1]。趋化因子通过与7次跨膜的G蛋白偶联受体结合而激活传导信号，引发一系列免疫反应，在炎症反应及自身免疫性疾病中起到重要作用[2]。多数趋化因子可以与多个受体结合并产生反应，而大多数受体也可选择多个趋化因子发挥生物学功能[1]，形成复杂的网络结构。2014年Comerford等[3]表示不适当的趋化因子或趋化因子受体的表达可引起过量的白细胞向外周组织移动，进而引起慢性炎症性疾病。急性炎症的的免疫反应未能调节正常而导致长期炎症状态的疾病统称为慢性炎症性疾病[4]。致炎因子的持续作用以及对机体组织的长期损害是慢性炎症发生的关键因素，以淋巴细胞、浆细胞和巨噬细胞的浸润为主要特征。近年来有研究证实CCL21和慢性炎症有关[5]，CCL21是淋巴细胞和树突状细胞的重要趋化因子，通过促进炎症反应参与了哮喘、慢性鼻-鼻窦炎、类风湿关节炎、炎症性肠病等慢性炎症性疾病的病理生理过程。但是其在慢性炎症性疾病的具体免疫机制还有待研究,本文主要综述趋化因子家族中的CCL21与临床上常见慢性炎症性疾病关系的研究进展。

1 趋化因子配体CCL21

1.1 CCL21的结构

CCL21也被称为次级淋巴组织趋化因子(secondary lymphoid-tissue chemokine，SLC)，属于CC类趋化因子，与其他人类CC趋化因子的同源性仅有21%～33%，特有一个包含两个额外的半胱氨基酸残基的大约30个氨基酸的羧基末端，其基因与同属于CC类趋化因子的CCL19基因共同定位于9p13，且二者拥有共同受体CCR7(chemokine C receptor 7，CCR7)[6]，在人体中广泛分布，在树突状细胞、T细胞等免疫细胞及非免疫细胞中都有表达[7],参与人体的免疫应答反应。

1.2 CCL21的受体

CCR7属于CC类趋化因子受体家族，为细胞内环和细胞外环各3个构成的7次跨膜折叠螺旋，由短脂肪螺旋链将其固定在细胞表面[8]。先被Birkenbach等[9]在爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr Virus，EBV)感染的 B 细胞中发现，被称为EBI-1，随后又被Yashida 等[10]称之为CCR7，在一些免疫细胞表面都有表达，如树突状细胞、T细胞、B细胞、NK细胞等，另外在一些如肿瘤细胞等的非免疫细胞也有表达。在维持机体稳态或感染时，与其高亲和力的功能性配体之一CCL21结合，诱导淋巴细胞归巢，引起一系列免疫反应。

1.3 CCL21的生物学功能

CCL21的产生来源主要是基质细胞和淋巴内皮细胞，通过与CCR7结合，诱导树突状细胞和T细胞等免疫细胞活化，定向迁移到外周组织，产生炎症反应[11]。CCR7-CCL21轴除了调控淋巴细胞归巢外，还能启动适应性免疫反应、促进细胞的增殖，但是调节不当时就会引起一些慢性炎症性疾病及肿瘤疾病的发生[12]，有研究表示CCL21与CCR7的相互作用可促进肿瘤疾病的淋巴转移[13]，因此对CCL21、CCR7及其他相关因子需要严格调控。

CCL21是体内的稳态趋化因子，在淋巴结和脾脏高度表达，不能使单核细胞和中性粒细胞进行迁移，对淋巴细胞有特异性趋化作用[6]，与受体CCR7在促进淋巴细胞归巢的同时，还可以促进淋巴组织的生成以协助参与机体的炎症反应[14]。炎症刺激可通过上调淋巴内皮细胞上的CCL21来促进树突状细胞的迁移，影响T细胞以及淋巴结的增殖，CCL21或其受体缺乏会导致树突状细胞不能移动至淋巴结[15]。非典型趋化因子受体家族(atypical chemokine receptors，ACKRs)可结合CC和CXC亚家族的趋化因子，使趋化因子内化而其自身不被溶酶体降解，位于被膜顶端的ACKR4可清除被膜下淋巴结窦腔内的CCL21，产生CCL21生理梯度促进树突状细胞的迁移[16]。

树突状细胞是目前已知人体最强的抗原提呈细胞，是人体的哨兵细胞，可以快速发现入侵的抗原，进行摄取、加工后提呈给T细胞，激活T细胞，启动免疫反应[17]，连接固有免疫应答和适应性免疫应答。CCR7在树突状细胞的表达属于动态调控，未成熟的树突状细胞不表达CCR7,体内抗原出现，树突状细胞成熟后上调CCR7，成熟的树突状细胞才能被CCR7介导穿过淋巴管迁移至引流淋巴结，与淋巴内皮细胞上的CCL21相互作用产生生物学反应。此外，CCR7还可介导起始T细胞和中央T细胞从高内皮小静脉迁移至淋巴结T细胞区[18]。

2 CCL21和慢性炎症性疾病

2.1 哮喘

支气管哮喘简称哮喘，是一种常见的气道慢性炎症性疾病，发病机制复杂，症状包括喘息、咳嗽和呼吸困难等，长期控制不佳，出现呼吸困难可致死，虽然多数人控制效果较好，但目前病死率仍处于较高水平[19-20]。气道炎症是其重要的发病机制之一，多种免疫细胞及炎症介质参与该疾病发生和发展。在过敏性哮喘的气道中，捕获抗原的树突状细胞可诱导辅助性T细胞分化为Th2细胞，而Th2细胞可诱发气道炎症反应，进而诱发哮喘[21]。CD4+T细胞是浸润气道的主要淋巴细胞，可分为Th1细胞和Th2细胞，Th2细胞的过度表达是诱发过敏性哮喘的关键，其可分泌IL-4、IL-5和IL-13等细胞因子[22]，IL-5能激活哮喘患者气道的嗜酸性粒细胞，IL-13参与气道重塑和气道高反应性，IL-4可介导过敏反应、IgE产生、嗜酸性粒细胞的迁移和Th2细胞的分化，三者均在哮喘疾病发展过程中起到重要作用[23]。目前发现有其他T胞亚群也可诱发哮喘的发生[24-25]。

肺树突状细胞是持续气道炎症过程中Th2细胞刺激所必需的致炎细胞，也是哮喘气道炎症过程中不可缺少的抗原提呈细胞[26]。CCL21在支气管周围高内皮微静脉和肺血管周围淋巴管中均有表达[27]，CCL21与CCR7相互作用，促进树突状细胞的成熟并将抗原提呈给原始T细胞，使Th0向Th2转化[23]，诱导特异性细胞免疫反应的发生。康晓燕[28]在哮喘患者血清中发现CCL21水平随着病情的严重程度而升高，推测CCL21水平可影响哮喘患者的病情。刘梅等[29]也发现血清CCL21水平与哮喘患儿的病情呈正相关，原因可能是CCL21与CCR7结合诱导气道内的树突状细胞向T细胞传递抗原信息，促使T细胞活化产生气道炎症反应。曹雯等[30]研究发现被予以烟雾暴露的哮喘大鼠肺组织中的CCR7表达较对照组显著升高，血浆中的CCL21、IL4也明显升高。哮喘模型小鼠的CCL19、CCL21及其受体CCR7的表达水平经芍药苷干预后明显下降[31]。总的来说CCL21参与了哮喘的发病过程，可用于侧面评估哮喘患者的病情。

2.2 慢性鼻-鼻窦炎

慢性鼻-鼻窦炎(chronic rhinosinusitis，CRS)是一种以鼻塞和流涕为主要症状的局部鼻窦黏膜的慢性炎症性疾病，患病时间超过12周，根据是否伴有鼻息肉分为慢性鼻-鼻窦炎不伴鼻息肉(chronic rhinosinusitis without nasal polyps，CRSsNP)和慢性鼻-鼻窦炎伴有鼻息肉(chronic rhinosinusitis with nasal polyps，CRSwNP)两种类型，与过敏性鼻炎、哮喘及气道高反应等密切相关[32]。淋巴细胞浸润是CRS的致病机制之一，且T细胞亚群的失衡是鼻息肉的发病因素[33-34]。CRS与哮喘同为呼吸道疾病，发现哮喘患者的CRS患病率明显升高[35]。研究发现CRS患者的鼻腔上皮下间质中的树突状细胞大多未成熟，而鼻腔上皮中树突状细胞大多成熟，认为在CRS的炎症发展过程中，树突状细胞逐渐成熟并从上皮向外迁移[36]。Liu等[37]发现CRSsNP患者和CRSwNP患者中CCL21的表达增加，且随着病情的严重程度增加，可见CCL21参与了CRS的致病过程。CCL21可趋化树突状细胞和淋巴细胞向炎症部位移动，但其是否通过树突状细胞及其他免疫细胞参与CRS的免疫机制还需进一步研究。

2.3 慢性阻塞性肺疾病

2.4 类风湿关节炎

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种以多关节炎症为主的慢性自身免疫性疾病，有滑膜炎、血管翳形成，随着骨质侵蚀可致残[41]。全基因组关联研究(GWAS)[42]表明CCL21基因的多态性与RA的易感性密切相关，且可以增大人群中RA的患病风险。RA患者不仅滑膜组织及滑液中CCL21和CCR7的表达显著升高[43]，而且单核细胞及树突状细胞表面CCR7的表达随病情的加重而升高，与该疾病活动评分紧密相关[44-45]。有研究发现RA患者滑膜组织的成纤维细胞和巨噬细胞产生的CCL21与其在微血管内皮细胞表面表达的CCR7结合和激活PI3K通路后，诱导了内皮细胞的迁移和管的形成，促进新的血管生成，此外CCL21还可直接活化成纤维细胞和巨噬细胞使其分泌促血管生成因子，间接促进血管的生成[46-47]，因此可将抑制RA血管的形成作为治疗RA的研究切入点。Nanki等[48]研究发现RA患者外周血B细胞在CCL21的作用下加强向滑膜组织的移动和增殖，通过抗原呈递、产生肿瘤坏死因子等参与RA的发病。近年来发现CCL21与CCR7的相互作用可使单纯的巨噬细胞转化为分泌IL-6和IL-23的M1细胞，而M1细胞又可使T细胞向Th17细胞分化，诱导破骨细胞生成，加剧病情的发展[44]。除此之外，RA患者破骨细胞对关节软骨和骨组织的侵蚀可由滑膜组织中的CCL21通过CCR7/Rho信号通路加重[43]。总之，CCL21诱导的免疫细胞的迁移及其他细胞因子的产生、新生血管和破骨细胞的生成等共同加快RA患者病情的发展。

2.5 系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythemato-sus,SLE)是一种发病机制复杂及受多种因素影响的慢性自身免疫性疾病，可产生多种自身抗体及致病性免疫复合物， B细胞、T细胞、树突状细胞等多种免疫细胞均有参与，累及全身多个系统，女性发病率较高[49]。何玉玲等[50]发现活动性SLE患者与正常对照组和非活动性SLE患者相比，其外周血CD8+T细胞上CCR7表达明显升高,且在趋化实验中其CD8+T细胞在CCL21作用下明显迁移，可见CCL21有可能参与SLE的发病过程，CCR7+CD8+T 细胞可能是检测SLE活动性改变的一个潜在指标。研究发现CCl21在SLE患者血清中的表达水平明显升高，且与初始T细胞数量下降有关，虽然相关性不显著，但仍提示CCl21可能诱导了初始T细胞向淋巴组织的转移[51]。白玉芬等[52]研究发现维生素D可降低SLE小鼠体内CCL21的表达水平，减弱机体的炎症反应，可用来治疗SLE疾病。

2.6 炎症性肠病

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一种由肠道天然免疫和获得性免疫介导的慢性炎症性疾病，溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(crohn disease,CD)是其主要的两种疾病类型。Middel等[53]推测CD患者肠壁炎性组织中DC的增多和网状细胞和淋巴管CCL21表达的升高可能导致大量成熟DC在肠壁炎症部位集中，使患者体内的自身免疫性炎症反应经久不停。Kawashima 等[54]在研究中发现CD患者肠系膜淋巴结中CCR7mRNA高表达，在高内皮微静脉、淋巴管、间质DC中CCL21高度表达，且均高于UC患者和对照组，促使T细胞增殖，表示CCL21和CCR7+T细胞可能引发了Th1优势免疫应答反应，形成CD的一种免疫反应机制。在UC小鼠的模型中CCL21的表达水平显著增高，且与UC的炎症程度相关，推测CCL21可作为UC病情的评估指标，通过抑制CCL21的表达，UC小鼠的临床症状和肠道组织的损伤得到缓解[55]，可见CCL21的拮抗剂有可能是治疗溃疡性结肠炎的有效途径之一。一项研究发现IBD患者血清中CCL21的表达水平显著高于对照组，提出免疫细胞可能通过调节全身CCL21和其他趋化因子及细胞因子的水平影响IBD患者的局部炎症反应，阻断这些炎性因子可能是改善IBD患者症状的一种有效途径[56]。以上研究表明CCL21在IBD的的发病机制中起到一定作用，治疗IBD的有效途有可能通过CCL21的靶向调控实现。

3 CCL21在诊断和治疗慢性炎症性疾病的应用进展

CCL21通过多种途径参与了慢性炎症性疾病的发生发展，用抗体和药物抑制CCL21和其受体的表达可能是未来治疗炎症性疾病的有效策略。Weninger 等[57]发现 UC 患者 CCL21表达增高, 初始T细胞增多，认为CCL21的表达可诱导幼稚T细胞向外周聚集，参与UC的发病，推测CCL21/CCR7信号通路可能是UC疾病的潜在治疗靶点。脂多糖可使DC对CCL21的反应性增加，蜂毒可抑制树突状细胞的成熟和CCL21对成熟DC的迁移作用，在调节RA疾病等慢性炎症性疾病的异常免疫状态，起到治疗作用[41]。SLE患者的肺部损害情况与其预后密切相关，Odler等[58]发现外周血中CCL21与肺功能参数中的一氧化碳弥散量呈负性相关，首次认为CCL21可能是SLE患者肺部是否受累的生物学标志物。在变应性肺炎小鼠模型中下调CCL21和CCR7的表达，可阻碍DC细胞向淋巴结的迁移，减少肺内Th2细胞的数量，减轻病理性过敏性炎症反应[59]。炎症反应是急性心肌梗死患者心功能下降的重要因素，CCL21单抗干预的急性心肌梗死模型小鼠，炎性因子TNF-α 和 IL-6外周血中的水平明显降低，且改善了心肌梗死后心脏功能[60],CCL21单抗是否可用于减轻慢性炎症性疾病的炎症反应及改善患者的临床症状尚待研究。

4 展望

综上所述，CCL21通过诱导淋巴细胞归巢在慢性炎症性疾病的发生发展中起到重要作用，CCL21在CRS、COPD和SLE患者表达水平均上调，具体的致病机制目前尚未明确，诱导的Th1/Th2细胞失衡可能与哮喘的发病有关，介导的DC和T细胞在肠道的大量聚集可能是IBD的发病因素。另外，CCL21是RA的风险因子，从多个方面参与了RA的病理过程，如炎性细胞浸润、关节侵蚀、血管新生等。但关于CCL21与各种慢性炎症性疾病的关系还需进一步研究和证实，目前已有研究发现抑制CCL21的表达，可减轻机体炎症反应，故有望在临床上用于缓解患者的症状，提高患者的生活质量。但是针对慢性炎症性疾病，如何靶向调控CCL21的表达水平实现精准治疗还有待进一步研究。