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编号:10238942
类风湿关节炎细胞凋亡研究进展
http://www.100md.com 《中华风湿病学杂志》 2000年第3期
     作者:孙红胜 陈昀 庞新强 孙善会 刘宗印 张红

    单位:孙红胜(250013 山东省济南市中心医院生物治疗中心);陈昀(山东医科大学临床部);庞新强(250013 山东省济南市中心医院药学部);孙善会(250013 山东省济南市中心医院生物治疗中心);刘宗印(250013 山东省济南市中心医院生物治疗中心);张红(250013 山东省济南市中心医院生物治疗中心)

    关键词:

    中华风湿病学杂志000319 细胞的死亡有二种不同的方式,分为坏死和凋亡(apoptosis)人类自身免疫性疾病都具有不同类型细胞增生和破坏,处于不平衡的共同特征[1]。细胞凋亡的研究,从分子及细胞水平阐明了自身免疫性疾病的发病机制,同时为免疫病治疗开辟了新天地[2,3]。类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)病人的发病亦与细胞凋亡过程异常密切相关,参与的细胞包括滑膜细胞、成纤维细胞、淋巴细胞、软骨细胞等[4,5]。本文就RA细胞凋亡研究进展作一简要综述。
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    1 细胞凋亡

    1.1 滑膜细胞:RA主要是机体对自身滑膜发生免疫反应的疾病,且以慢性进行性关节损害为特点。这种特点与滑膜衬里层细胞(synoviallining cells)增生和炎性细胞浸润有关。目前认为RA关节软骨和骨组织的损害主要是由于滑膜细胞的活化和增生而引起的[4-6]。同时表明,RA病人滑膜细胞存在细胞凋亡过程的异常。这些异常与p53、Fas、FasL、Bax、Bcl-2等表达异常及体内其他调节因素(如细胞因子等)有关。Aupperle等[7]最近研究表明,RA滑膜细胞p53蛋白存在过度表达,并证实p53蛋白是滑膜细胞凋亡的重要调节剂,p53蛋白表达异常导致RA滑膜衬里层细胞增生和关节损害。Okamoto等[8]观测了人类Fas配体(human Fas ligand,hFasL)转基因细胞对移植类风湿性滑膜严重联合免疫缺陷小鼠(severe combined immunodeficiency,SCID-RA)的疗效。hFasL转基因物(transfe ctants)在体外通过Fas/FasL系统对RA滑膜细胞发挥细胞毒活性。组织病理学和免疫组织化学研究发现对移植类风湿性滑膜的(SCID-RA)小鼠局部注射性hFasL转基因物能清除滑膜细胞和单核细胞,另外,用Situ nick和标记分析,进一步证实了hFasL转基因物能使移植滑膜细胞的凋亡增加,结果清楚地证实了hFasL转基因物能通过Fas/FasL系统诱导细胞凋亡。Firestein等[9]研究RA滑膜组织(synovial tissues,ST)是否存在细胞凋亡和细胞凋亡发生在何处。从RA和OA样本中抽DNA基因,用琼脂凝胶电泳的DNA梯度特征测定细胞凋亡,凋亡细胞最初出现在滑膜衬里层(synovial lines),一些衬里下层细胞(synovial sublining cells)也开始凋亡,但淋巴的聚集染色明显缺乏。凋亡的细胞主要是巨噬细胞。细胞凋亡被放线菌素D、抗Fas抗体、IL-1、α-IFN诱导,但不能被γ-IFN诱导。在RA中细胞因子整体水平(高水平IL-1,低水平γ-IFN)伴有局部氧化剂损伤,能诱导细胞凋亡。Sioud等[10]用电泳活动转移分析(EMSA)和免疫组织化学法发现滑膜组织和滑液(synovial fluid,SF)细胞中NK-Kappa B p65亚单位位于细胞核中,Fas抗原和配体分别在90%和11%的CD3+滑液细胞表达阳性,滑膜细胞也表达Fas和配体,分离的SF中T细胞Bcl-xL的表达高于Bcl-2表达,在发生凋亡的滑膜组织中,与Bcl-xL相比,Bax有过度表达,但在几乎没有凋亡发生的病人组织中则无此现象。结论为NK-Kappa B在体内被活化,滑膜细胞表达Fas和其配体,滑膜组织中凋亡情况在不同病人中变化较大,这种多样性可能是由于Bax表达水平所致。Bcl-xL的过度表达可能是由于滑膜组织浸润T细胞的聚集所致。
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    1.2 成纤维细胞:成纤维细胞的凋亡与p53,Fas、Bcl-2及细胞因子TGF-β1(transforming growth factor-betal)有关。高水平p53能增强成纤维细胞的凋亡,而低水平(生理水平)p53则抗成纤维细胞凋亡(保护细胞)[11],而TGF-β1则促进细胞凋亡[12]。Matsumoto等[13]通过显微镜和免疫电镜检查RA和OA病人的滑膜组织,测定滑膜的成纤维细胞Fas和Bcl-2抗原的表达。大多数RA滑膜纤维细胞超显微结构出现改变,其中6%是在细胞凋亡的不同阶段,在OA没有观察到凋亡细胞。RA成纤维细胞凋亡表现一种特征的多阶段的模式。细胞凋亡分为四个阶段,每个阶段可测到特殊的超微结构, 免疫电镜揭示Fas抗原表达局限在凋亡的第一阶段。滑膜成纤维细胞凋亡主要发生在滑膜衬里下层(synovial sublines),而位于滑膜衬里层(synovial lines)的成纤维细胞既不发生凋亡,也不表达Fas抗原,有一些滑膜衬里细胞则表达死亡抑制(抑细胞凋亡)基因产物(Bcl-2蛋白)。在RA滑膜衬里下层细胞,成纤维细胞的凋亡具有特征性,是一种独特的多步超微结构模式,并伴有能检测到的最初的Fas抗原表达。相反,在滑膜衬里层凋亡的减少与Bcl-2表达相关,从而导致基质退化和成纤维细胞的过度生长,侵蚀软骨和骨骼。
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    1.3 淋巴细胞:RA是典型的自身免疫性疾病,其发病机制与自身反应淋巴细胞异常有关,在RA中既存在凋亡淋巴细胞数的增加[14],也存在自身反应性T、B淋巴细胞增加的情况[2]。在T淋巴细胞、B淋巴细胞的凋亡调节过程中Fas/FasL和CD40/CD40L起着重要的调节作用[15,16]。正常人体内存在极少量自身反应T、B淋巴细胞,但并不发病。当这些自身反应性T、B淋巴细胞的凋亡发生异常,出现增生则会诱发自身免疫性疾病。Hoat等[17]分离RA和OA病人滑膜和滑液T细胞及外周血单个核细胞(PBMC),然后体外分别加入抗Fas抗体,50%以上的RA病人ST和SF的T细胞发生凋亡,这些细胞主要是CD45Ro+CD4+或CD8+细胞,而OA和RA的PBMC则无影响,提示滑膜和滑液T细胞的功能性Fas抗原表达异常。Schirmer等[18]发现RA病人CD4+T淋巴细胞有CD28表达的缺陷,CD4+CD28-T细胞在体内频繁地克隆扩增,这些细胞包括自身反应细胞(autoreacti vecells)且能持续许多年。这些克隆产生活化且长期存活的T细胞或许与病人对凋亡产生信号的异常反应有关。为了研究这种可能性,研究观察了CD4+CD28-T细胞株及其克隆会导致生理性细胞死亡的刺激物的反应方式。发现CD4+CD28-T细胞对撤除生长因子IL-2的凋亡有抗性。为研究这种对凋亡信号敏感性的改变是否与Bcl-2家族蛋白的表达有关,该实验测定了Bcl-2、Bcl-x和Bax蛋白的表达,根据Bax和Bcl-xL蛋白水平不能区分CD28+T和CD28-T细胞,但是CD4+CD28-比CD4+CD28+T细胞中Bcl-2高表达与外源性IL-2无关。在CD28缺陷的CD4+T细胞中Bcl-2表达不因加入IL-2而增加,也不因撤除IL-2而减少,这与CD4+CD28+T细胞相反。推测抑制凋亡的蛋白分子Bcl-2对CD4+CD28-T细胞的调节失灵(dysregulation),从而使自身反应T细胞克隆过度生长,导致类风湿关节炎形成。
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    1.4 软骨细胞:软骨的损害与软骨细胞的凋亡亦有密切关系。最近的研究证实软骨细胞凋亡主要由NO(一氧化氮)所诱导[19-22],而Bcl-2则调节软骨细胞的分化表型(differentiated phenotype)[23]。Blanco等[22,24]用IL-1刺激软骨细胞产生高水平一氧化氮(NO),经转化生长因子β或血清所诱导,NO抑制软骨细胞增生。这项研究分析NO和IL-1在诱导软骨细胞死亡过程中的作用,电子显微镜下证实,来自硝普钠的NO诱导软骨细胞凋亡,用IL-1刺激软骨细胞,没有证据表明有凋亡变化。NO的联合诱导剂IL-1、脂多糖、TNF和γ-IFN也不能诱导细胞凋亡。已证实,IL-1刺激软骨细胞产生的氧自由基与NO反应的产物在其他系统能够诱导细胞凋亡。其实验用IL-1联合氧自由基清除剂N-乙酰半胱氨酸,二甲亚砜或5,5′-二甲基-1氧吡咯啉,在这些条件下,IL-1能诱导人类关节软骨细胞凋亡,因而证实软骨细胞凋亡的最初诱导剂是NO而不是氧自由基。

, 百拇医药     1.5 关节损伤:Cunane等[25]认为RA滑膜的一个特点为衬里层的增厚及炎症细胞浸润衬里下层。在参与细胞周期调节的原癌基因作用下,衬里层的成纤维细胞不发生凋亡而表现出“转化细胞”的特点,成纤维细胞及巨噬细胞源性的细胞因子如IL-1、α-IFN在类风湿滑膜中大量存在,剌激这些细胞产生破坏性酶而破坏关节,其他细胞因子如IL-4、IL-10是生理性对抗炎症过程的因子,黏附分子能促进细胞移动至关节。

    2 凋亡调节与RA治疗

    2.1 FasL基因转换(gene transfer of FasL):放射性hFasL转基因物使移植滑膜细胞的凋亡增加,结果显示hFasL转基因物能通过Fas/FasL系统诱导凋亡,证明体外FasL基因转换是治疗RA的一个新方法[8]

    2.2 抗Fas抗体:Cunane等[25]提出由于成纤维细胞和巨噬细胞大量存在,其产生破坏性酶,这些酶包括丝氨酸蛋白酶、基质金属蛋白酶(MMPS)和组织蛋白酶,它们能对关节产生破坏作用,因此,应用抗Fas抗体诱导成纤维细胞凋亡,此种方法为治疗RA提供了新方法 。
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    2.3 免疫抑制剂:免疫抑制剂包括类固醇、硫唑嘌呤、环磷酰胺、MTX均是凋亡诱导剂,它们是RA治疗的最有效的药物[1]。Migita等[26]研究一种免疫抑制剂(rapamycin)的作用。发现剂量依赖情况下,rapamycin治疗RA时,滑液细胞Bcl-2表达是下降调节,Fas抗原表达不受影响。还发现,rapamycin治疗也提高类风湿滑液细胞对抗Fas单克隆抗体引起细胞凋亡的易感性。因此rapamycin通过降低Bcl-2表达,增加类风湿成纤维细胞凋亡的易感性,起到治疗RA的作用。

    2.4 CM-T412:Choy等[27]研究显示鼠的抗CD4单克隆抗体与兔抗鼠免疫球蛋白交联,当它们受到T细胞受体抗体刺激,能够引起鼠CD4+淋巴细胞凋亡。嵌合的抗CD4单克隆抗体(CM-T 412),其Fc片段来自人,不用与第二种抗体交联,就能引起细胞凋亡。同样,由PPD诱导的外周单个核细胞的增生,亦可由CM-T 412消除,而不需要与兔抗鼠免疫球蛋白的交联。由热凝集的人IgG预处理过的单核细胞减少因CM-T 412所引起的增生抑制。这证实,单核细胞Fc-γ受体可与人CM-T412 Fc段交联,凋亡细胞实际是CD4+淋巴细胞。用CM-T412治疗RA,CM-T412结合CD4+细胞,在产生关节炎的抗原的逐渐刺激下,Fc-γ受体阳性细胞与CM-T412交联,产生细胞凋亡。
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    2.5 Pacltaxel(taxol):Hui等[6]证实,在体内,pacltaxel抑制滑膜细胞增生,并能诱导其凋亡,但软骨细胞不受影响,因此,可以认为在治疗RA中,pacltaxel为一种新型的软骨保护剂。

    2.6 维生素D3:Andjelkovic等[28]经临床证实,维生素D3可作为免疫调节剂,对RA有治疗价值。与DMARDs药物合用能调节淋巴细胞凋亡和增生,明显提高RA病人缓解率。

    3 关节炎模型

    Firestein等[29]提出关节炎的动物模型为炎性关节疾病的病因提供一扇窗户,此外它们还能作为体内实验室来评价新的治疗方案。包括凋亡调节在内的新的治疗策略的研究,为临床试验的可行性提供了线索。新的关节炎模型也在不断完善以提高类风湿关节炎治疗的预测能力。
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    (收稿日期:1999-07-15), http://www.100md.com