細胞因子在結締組織病相關間質性肺病發病機制中的作用研究進展

劉一平 顏菲 張榕 （中國醫科大學附屬第一醫院，沈陽 110001）

結締組織?。╟onnective tissue disease，CTD）是一類以免疫介導的器官功能障礙為特征的系統性自身免疫性疾病，以結締組織和血管慢性炎癥為主要特征。肺臟因含有豐富的膠原和血管而成為最易受累的器官之一［1］。間質性肺?。╥nterstitial lung disease，ILD）是其最常見的臨床表現，也是導致CTD患者死亡的主要原因。據國外報道，約70%S系統性硬化?。╯ystemic sclerosis，SSc）、10%～47%類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）和6%～24%系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）患者可發生肺間質纖維化；而我國CTD繼發ILD整體發病率目前仍不清楚［2］，CTD-ILD的確切發病機制尚不明確。根據現有研究結果，多種因素啟動先天與適應性免疫導致多種炎癥細胞因子分泌增多，促使肺泡上皮細胞損傷進而導致纖維化形成可能是CTDILD發病的中心環節，但細胞因子在CTD-ILD發病機制中發揮作用的方式尚不明確，本文將就此方向進行綜述。

1 固有免疫細胞及相關細胞因子

1.1 巨噬細胞、NK細胞 根據巨噬細胞活化方式不同將其分為經典活化巨噬細胞（M1）和替代激活巨噬細胞（M2），然而傳統巨噬細胞分類中M2的名稱已迅速擴大到基本包括所有其他類型巨噬細胞。因此建議將激活的巨噬細胞分為3個亞類：經典激活型巨噬細胞、創傷愈合型巨噬細胞和調節型巨噬細胞［3］。經典激活型巨噬細胞產生促炎細胞因子，如IL-1和IL-6。Th1細胞或NK細胞產生的IFN-γ和抗原呈遞細胞產生的TNF-α可刺激經典激活型巨噬細胞，進一步參與肺纖維化發生。Th2細胞或粒細胞產生的IL-4可促進創傷愈合型巨噬細胞活化，從而促進創傷愈合型巨噬細胞在釋放促纖維化介質和膠原沉積方面發揮作用［4］。研究表明，在多發性肌炎（polymyositis，PM）/皮肌炎（dermatomyositis，DM）/臨床無肌病性皮肌炎（clinically amyopathic dermatomyositis，CADM）中，經典活化巨噬細胞和創傷愈合型巨噬細胞失衡可能是導致快速進展型ILD（RP-ILD）和慢性ILD病理生理學差異的原因［5］。

NK細胞在自身免疫性疾病中起重要作用。NK細胞通過細胞接觸或細胞因子釋放影響CD4+Th細胞分化為Th1、Th2、Th17和Treg細胞參與RA發?。?］；SLE中NK細胞和巨噬細胞可被沉積的免疫復合物激活并在腎臟浸潤［7］。目前認為NK細胞及巨噬細胞調節失衡可能參與CTD-ILD發生發展，因此探討NK細胞和巨噬細胞等固有免疫細胞及其相關細胞因子在CTD-ILD發生發展中的作用尤為重要。

1.2 集落刺激因子（colony-stimulating factor，CSF）巨噬細胞CSF（M-CSF）和粒細胞-巨噬細胞CSF（GM-CSF）作為Th17細胞因子參與調節巨噬細胞功能。研究發現重度ILD的SKG小鼠模型中，GM-CSF通過調控T細胞分化和中性粒細胞募集誘導二者分泌IL-6、IL-1β、IL-17A，阻斷IL-6、IL-1β、IL-17A 3種細胞因子后發現，SKG小鼠ILD中起關鍵作用的是GSF-CSF而非IL-17A和IL-6，明確了GM-CSF在ILD中發揮的作用［8］。此外，研究表明依賴GM-CSF的巨噬細胞可在人中性粒細胞彈性蛋白酶刺激下上調蛋白酶激活受體-2（PAR-2）和IL-13表達并激活星狀細胞，這一機制在慢性炎癥相關纖維化中起關鍵作用［9］。另外，ILD進展期抗合成酶綜合征（antisynthetase syndrome，ASS）患者與ILD無進展期患者相比，前者血清GM-CSF水平顯著升高，提示GM-CSF可能參與CTD-ILD發病，或可作為CTD-ILD重要的生物標志物［10］。

1.3 TNF-α TNF-α主要由巨噬細胞和中性粒細胞產生，通過激活NF-κB家族轉錄因子參與炎癥反應發生的同時促進成纖維細胞增殖并分泌大量膠原，進而導致肺纖維化發生和發展，在ILD中發揮重要作用［11］。BELLAMRI等［12］發現特發性肺間質纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者血清TNF-α水平與CXCL13呈顯著正相關，且在肺組織巨噬細胞中，TNF-α通過激活NF-κB和JAK/STAT通路控制CXCL13基因表達，表明TNF-α有助于CXCL13合成及肺纖維化形成。

1.4 趨化因子 趨化因子是最大的細胞因子家族，根據結合受體不同可分為4類：CXC、CC、C和CX3C。CX3CL1（Fractalkine）主要由內皮細胞合成，可在巨噬細胞中表達，具有調節炎癥、免疫細胞-內皮細胞相互作用和炎癥反應特性。研究發現IL-1β和IFN-γ可聯合誘導肺成纖維細胞可溶性CX3CL1表達，提示肺成纖維細胞可能是CX3CL1的重要細胞來源，以及CX3CL1在肺部炎癥和纖維化中起一定作用［13］。博來霉素誘導的小鼠肺纖維化模型中，肺成纖維細胞和M2-巨噬細胞通過調節CX3CL1-CX3CR1軸發揮促纖維化活性［14］。另一項研究也發現SSc-ILD患者Ⅱ型肺泡上皮細胞和氣道上皮細胞均有CX3CL1表達，且與抗拓撲異構酶Ⅰ抗體和肺纖維化發生相關［15］。以上研究表明CX3CL1參與肺纖維化過程，但具體作用機制仍有待研究。

CCL18在肺泡巨噬細胞中高表達，對單核細胞、T細胞具有選擇性趨化作用，可能通過促進肺泡巨噬細胞和成纖維細胞相互激活參與肺纖維化。蛋白激酶C-α、Sp1和ERK1通路以及Smad3和TGF-β等多條信號通路均參與CCL18相關纖維化進程，但研究表明CCL18刺激的T淋巴細胞浸潤對健康肺臟有輕微促纖維化作用，而對炎癥性纖維化肺組織有抑制其纖維化發展作用［16］。

干擾素誘導蛋白-10（interferon-inducible protein-10，IP-10）由IFN-γ激活的單核細胞、成纖維細胞和內皮細胞表達，具有誘導趨化、凋亡、組織修復以及抗血管生成作用。IP-10可通過抑制肺成纖維細胞趨化在博萊霉素誘導的肺損傷中發揮抗纖維化活性［17］。另外，TGF-β1誘導產生的IP-10可能作用于TGF-β信號下游，負向調節肌成纖維細胞標志物激活，減弱α-SMA過表達，抑制纖維化，可能導致IPF患者IP-10產生減少［18］。研究認為，與ASS患者相比，抗MDA5陽性患者IP-10濃度顯著升高，預后更差，IP-10是抗MDA5陽性無肌病性皮肌炎相關ILD（amyopathic dermatomyositis-associated ILD，ADMILD）最顯著的危險因素［19］。其原因可能是抗MDA5抗體可能通過調節MDA5水平進而以STAT1依賴和STAT1非依賴方式正向調節TNF-α誘導的IP-10表達，組織中招募的Th1淋巴細胞可能通過增加IFN-γ和TNF-α產生，正反饋環刺激IP-10分泌促進ILD發展［20］。因此，IP-10在ILD中的作用機制仍需進一步研究。

2 適應性免疫及相關細胞因子

2.1 淋巴細胞 Treg可通過分泌炎癥因子，如TGF-β和血小板衍生生長因子-B（PDGF-B）等促進肺纖維化；另一方面，Treg可通過多種機制抑制肺纖維化，如促進損傷后肺泡Ⅱ型上皮細胞增殖，抑制肺泡上皮細胞分泌CXCL-12，從而抑制肺成纖維細胞募集等［21］。Th1細胞在肺損傷反應中的作用由肺纖維化啟動，而Th2細胞在隨后的重塑和細胞外基質沉積中發揮作用。肺纖維化形成與Th2細胞的強烈反應密切相關。Th2細胞可分泌細胞因子發揮促纖維化作用，而Th1細胞通過分泌IFN-γ和IL-2發揮抗纖維化活性［22-23］。

2.2 白細胞介素

2.2.1 IL-6 IL-6是由人體多種細胞合成的促炎細胞因子，通過經典信號轉導通路和反式信號轉導通路參與炎癥反應發生。研究證實IL-6與JUN通路有關，通過誘導促纖維化基因和免疫抑制基因表達誘導纖維化，即肺成纖維細胞中高表達的轉錄因子JUN通過增加IL-6表達和分泌，進而上調免疫檢查點基因PD-L1和CD47表達，CD47和PD-L1增加又促使肺成纖維細胞中JUN被激活，三者形成正反饋環路在纖維化形成中發揮作用［24］。另有研究發現特發性肺纖維化人肺成纖維細胞以旁分泌方式分泌IL-6，以反式信號轉導方式，通過IL-6/STAT3/Smad3軸促進細胞反應，進而影響正常人肺成纖維細胞生存，導致纖維化疾病發生［25］。

2.2.2 IL-17 IL-17與IL-17RA/RC受體復合物結合促使ACT1和TRAF6接頭蛋白募集，激活NF-κB和MAPK通路，導致促炎細胞因子/趨化因子產生以及細胞增殖和分化［26］。持續性或重復性肺損傷情況下，IL-17表達增加擾亂肺泡上皮細胞動態平衡，使細胞外基質增多；IL-17還可通過TGF-β1激活ERK1/2和Smad2/3進而誘導肺泡上皮細胞發生上皮-間質轉化；同時IL-17可刺激肺成纖維細胞NFκB活化進而促進其增殖，共同促發纖維化［27］。研究表明，博萊霉素處理的小鼠肺成纖維細胞IL-17R表達增加，外源性IL-17通過與IL-17R結合也可促進肺成纖維細胞增殖、平滑肌肌動蛋白表達和膠原產生，進一步明確了IL-17在肺纖維化中的作用［28］。IL-17還通過自噬調節肺纖維化。研究發現，肺泡上皮細胞同時表達IL-17和IL-22受體，IL-22誘導肺泡上皮細胞自噬，IL-17抑制自噬［29-30］。因此IL-17/IL-22軸在調節自噬等動態平衡過程中扮演復雜的角色，調節纖維化進程。

2.2.3 IL-10 IL-10作為抑炎因子通過JAK/STAT通路促使細胞因子信號轉導抑制因子3（SOCS3）表達，降低TNF-α和IL-1β表達，還可影響基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）、誘導型一氧化氮合酶和IFN-γ等下游效應因子表達，進而調節炎癥和纖維化發生發展。IL-10既能抑制固有免疫應答，又能抑制獲得性免疫應答，但在肺纖維化中的作用仍存在爭議。研究發現IL-10可顯著降低博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠肺內TGF-β產生，并抑制肌成纖維細胞增殖和膠原合成進而抑制纖維化［31］。也有研究發現，IL-10長時間過表達會誘導肺組織中Th2細胞相關介質，如CCL2、CCL3和CCL5上調，并可能通過CCL2/CCR2軸募集成纖維細胞以及促進M2巨噬細胞激活，促進肺纖維化發展［32-33］。

2.2.4 其他 IL-27可抑制Th1、Th2、Th17和Treg相關炎癥細胞因子產生，在炎癥性疾病中起重要作用［34］。研究表明，IL-27既可直接抑制JAK/STAT和TGF-β/Smad1信號通路，也可通過調節T細胞分化和IL-17等細胞因子分泌間接抑制JAK/STAT和TGFβ/Smad1信號通路，抑制成纖維細胞增殖及分化，抑制肺纖維化形成，為ILD治療提供了新的治療思路［34-35］。IL-35是IL-12家族新成員，可調節CD4+T細胞功能，抑制效應T細胞增殖和Th17細胞發育，是一種潛在的自身免疫性疾病治療劑，既可通過抑制Th17基因轉錄因子RoRα和RoRγt活化直接抑制IL-17表達，也可通過上調IFN-γ表達阻止TGF-β與其受體結合進而抑制下游級聯信號Smad3磷酸化，間接阻止Th17細胞分化，發揮抑制肺纖維化作用［36-37］。因此，IL-35在CTD-ILD發生發展中的作用值得深入研究。研究發現，CTD-ILD患者血清IL-9水平明顯升高，并認為IL-9水平與肺受累發生率和肺功能惡化相關［38］。此外，二氧化硅誘導的肺纖維化小鼠支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中，IL-9水平升高明顯，使用IL-9中和抗體后，不僅纖維化程度明顯降低，且BALF中炎癥因子IL-1β、IL-6、IL-12、CCL-2、CXCL-1和TNF-α水平均有所降低［39］。因此，IL-9可能成為預測CTDILD的生物標志物或治療靶點。

2.3 IFN-γ IFN-γ是Th1型細胞因子，在肺泡上皮細胞中通過促進Fas/FasL介導的肺泡上皮細胞凋亡發揮促纖維化作用［40］；通過抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞分化發揮抗纖維化作用，并可能通過拮抗TGF-β1作用抑制膠原和α-平滑肌肌動蛋白表達［41］。推測IFN-γ在ILD發生過程中對肺泡上皮細胞與肺成纖維細胞的作用不同。此外，免疫組化顯示，肺和肺門淋巴結內有大量IFN-γ陽性組織細胞浸潤，提示IFN-γ可能參與DM-ILD發病，尤其是RP-ILD進程，IFN-γ在CTD-ILD中的作用機制仍有待研究［39］。

2.4 TGF-β TGF-β/Smad是一種多向信號通路，在炎癥、傷口愈合和纖維化中發揮重要作用。TGF-β通過激活Smad2誘導肺泡上皮細胞上皮-間質轉化及間充質細胞介導的細胞外基質產生，通過激活Smad3參與肺成纖維細胞增殖分化［42-43］。研究表明，TGF-β可通過PI3k-Akt-mTOR通路影響轉錄激活因子4（ATF4）上調肺成纖維細胞絲氨酸/甘氨酸合成途徑酶表達，調節肺成纖維細胞代謝，參與肺纖維化過程［44］。TGF-β不僅通過促進成纖維細胞增殖、分化等參與肺纖維化過程，還通過調節Treg促進IP-10產生發揮抑制肺纖維化作用。研究表明，骨髓間充質干細胞可致敏TGF-β1下游信號轉導，調節IL-6/STAT3激活，從而刺激Treg擴張，促進抗纖維化IP-10產生，進而抑制纖維化進程［45］。另外，研究發現可通過抑制TGF-β受體Ⅰ表達下調Wnt/β-catenin信號通路，抑制肺纖維化發生，證實了TGF-β在CTD-ILD中的作用［46］。

3 細胞因子的臨床意義

在CTD-ILD發病機制研究中探索細胞因子可否作為CTD-ILD的血清生物標志物仍是近年研究重點。細胞因子在CTD-ILD中的臨床意義如表1所示，另外，CTD-ILD作為風濕性疾病的常見和嚴重并發癥，仍缺乏有針對性、有效的早期診斷和治療方法，針對細胞因子的生物制劑仍在進行臨床前或臨床研究，這都需要更好地理解CTD-ILD的發病機制，以及多種細胞因子在CTD-ILD發病機制中的作用及其相互作用，以期為CTD-ILD提供個體化和精確化的治療。

表1 常見細胞因子在CTD-ILD發病機制中的作用Tab.1 Role of common cytokines in pathogenesis of CTD-ILD