遲少毅 于 澤 董樂樂

(內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院,包頭 014000)

細胞因子是由機體多種細胞分泌的具有調(diào)控細胞生長分化、調(diào)節(jié)免疫功能和生理反應并參與病理反應的小分子蛋白質(zhì)，其通過與受體結(jié)合發(fā)揮作用，是免疫細胞之間的交流語言。目前，很多細胞因子相關產(chǎn)品已經(jīng)進入臨床應用，產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。細胞因子主要包括白細胞介素(Interleukin,IL)、集落刺激因子(Colony-stimulating factor,CSF)、干擾素(Interferon,IFN)、腫瘤壞死因子(Tumor-necrosis factor,TNF)和趨化因子(Chemokine)等。其能夠作用于包括巨噬細胞、T淋巴細胞、NK細胞等在內(nèi)的免疫細胞，以及包括上皮細胞、基質(zhì)細胞等在內(nèi)的非免疫細胞[1]。細胞因子不僅具有重要的生理功能，而且參與感染、腫瘤、自身免疫病等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展[2]。TNF-α拮抗劑在類風濕關節(jié)炎(Rheumatoid arthritis，RA)的治療中取得了良好療效[3]。

1 骨關節(jié)炎

相比于RA，骨關節(jié)炎(Osteoarthritis，OA)的發(fā)病率更高，其是世界范圍內(nèi)最常見的關節(jié)病，主要累及膝關節(jié)、髖關節(jié)、手關節(jié)和脊柱，導致漸進性不可逆轉(zhuǎn)的損害，最終出現(xiàn)關節(jié)軟骨變性并伴隨滑膜組織炎癥、增生和軟骨下骨硬化[4]。骨關節(jié)炎是以關節(jié)軟骨破壞、慢性疼痛為主要特征的滑膜關節(jié)退行性病變，其發(fā)病機制有待深入研究。目前提出了多種潛在的致病機制，如生物物理和化學因素，機械應力和促炎性細胞因子，分別負責破壞軟骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)和分解代謝途徑的啟動。在易患OA的條件下，如衰老和遺傳缺陷，OA軟骨破壞是由機械刺激引起的，它激活軟骨細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導通路,導致多種效應，包括促炎細胞因子的產(chǎn)生、炎癥、基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase,MMP)對細胞外基質(zhì)(Extracellular matrix,ECM)的降解[5]。

2 細胞因子與骨關節(jié)炎

細胞因子在骨關節(jié)炎中的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。關節(jié)軟骨細胞、滑膜細胞能夠產(chǎn)生多種細胞因子，在骨關節(jié)炎患者的關節(jié)液中可以檢測到TNF-α、IL-1β、IL-6等細胞因子。TNF-α主要是由單核巨噬細胞產(chǎn)生的炎性細胞因子，能促進骨髓釋放中性粒細胞，誘導單核細胞和多核粒細胞趨化浸潤到炎癥局部，釋放溶酶體酶，在幾乎所有組織的炎癥反應中均發(fā)揮重要功能[6]。黃媛霞等[7]證明TNF-α在骨關節(jié)炎患者血清和關節(jié)液中的表達明顯上調(diào)。此外，TNF-α還可以促進破骨細胞的生成,誘發(fā)OA[8]。IL-1β是在骨關節(jié)炎研究中最多的細胞因子，正常軟骨細胞僅產(chǎn)生極微量的IL-1β，而 OA 患者的滑膜及軟骨中卻有較高水平的 IL-1β，進一步研究證實，OA軟骨組織的中、上層軟骨細胞及其基質(zhì)皆呈IL-1 強陽性反應，體外培養(yǎng)相關細胞發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生 IL-1β的水平明顯升高。IL-6主要由髓系細胞產(chǎn)生，可以調(diào)節(jié)多種炎癥反應，如自身免疫病、類風濕關節(jié)炎、肥胖等，STAT3在其調(diào)節(jié)炎癥反應中扮演重要的角色[9，10]。IL-6可有效地激活STAT3，IL-6主要發(fā)揮促炎作用[11]。MMP-1由軟骨細胞表達，是軟骨重塑和修復的關鍵基因。在骨關節(jié)炎中，IL-1β通常通過誘導MMP-1、MMP-9和MMP-13 發(fā)揮功能。在關節(jié)炎滑膜成纖維細胞中，IL-1β能夠觸發(fā)MMP-1 的表達[12]。MMPs促進膠原網(wǎng)架塌陷，進而破壞膠原網(wǎng)架，導致蛋白多糖丟失，退變加重，從而誘發(fā)骨關節(jié)炎。Hamamura等[13]研究證明，MMP13在OA患者軟骨組織中高表達，且與OA程度呈正相關。

CYTL1 是近年發(fā)現(xiàn)的新細胞因子，其在軟骨細胞特異性高表達，參與軟骨的形成、發(fā)育和關節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展[14]。軟骨的發(fā)育是從間充質(zhì)細胞分化成軟骨細胞而開始的[15]。分化軟骨細胞合成軟骨特異性細胞外基質(zhì)的成分，如Ⅱ型膠原和硫酸化蛋白多糖，形成軟骨組織。發(fā)達的軟骨可以保持成永久的軟骨組織，比如關節(jié)軟骨，或成為長骨發(fā)育過程中的軟骨內(nèi)骨化模板。軟骨和骨在發(fā)育過程中的順序是通過各種調(diào)節(jié)因子作用于軟骨和軟骨膜進行精確調(diào)節(jié)。雖然一些調(diào)節(jié)因素已經(jīng)確定，但是精細調(diào)控軟骨和骨發(fā)育機制尚未闡明。軟骨細胞是軟骨組織中特有的細胞類型，在永久的軟骨組織中，軟骨細胞維持其穩(wěn)定。骨關節(jié)炎患者的軟骨內(nèi)環(huán)境比較紊亂，最終導致軟骨破壞[16]。

3 CYTL1的基本結(jié)構(gòu)及功能特點

CYTL1，也被稱為C17或C4ORF4，首先在骨髓和臍帶血來源的CD34+細胞中發(fā)現(xiàn)。人CYTL1定位于4p16～p15，編碼136個氨基酸，含有4個α螺旋和六個保守的半胱氨酸殘基，可能通過二硫鍵形成球狀結(jié)構(gòu)，其分泌與翻譯后修飾有關。2008年，北京大學免疫學系利用免疫組學技術開展了人類潛在新細胞因子編碼基因的生物信息學遴選、功能篩選和系統(tǒng)性功能研究，以期發(fā)現(xiàn)新的細胞因子，CYTL1是通過上述策略篩選得到的新細胞因子之一。Kim等[17]證明CYTL1是經(jīng)典分泌蛋白，N端22個氨基酸為信號肽。CYTL1本身分泌能力較差，為了提高其分泌能力，Wang等[18]將其原有信號肽更換為小鼠Igκ信號肽，在HEK293T細胞瞬時表達體系中，其表達量提高5倍；為進一步提高其蛋白表達能力，利用pMH3質(zhì)粒與CHO細胞系建立了CYTL1穩(wěn)定表達系統(tǒng)，其表達量較瞬時表達系統(tǒng)提高了3倍。利用此表達系統(tǒng)，可以獲得高質(zhì)量重組CYTL1蛋白，為后續(xù)研究奠定了基礎。

通過計算機分析預測CCR2可能是CYTL1的潛在受體，基于上述報道，Wang等[19]利用過表達CCR2的HEK293細胞，通過趨化實驗、受體內(nèi)化實驗、結(jié)合實驗等驗證CCR2是CYTL1的受體。CYTL1通過CCR2/ERK通路趨化人外周血單核細胞。CYTL1重組蛋白對野生型小鼠的骨髓來源巨噬細胞具有趨化作用，但對CCR2敲除小鼠的骨髓來源巨噬細胞沒有趨化作用。小鼠CYTL1重組蛋白與人CYTL1蛋白功能相似，僅能趨化野生型小鼠的骨髓來源巨噬細胞，對CCR2敲除小鼠的骨髓來源巨噬細胞沒有作用。上述結(jié)果充分證明CYTL1具有保守的趨化功能，CCR2是介導其對單核/巨噬細胞趨化作用的必需受體。

4 CYTL1與骨關節(jié)炎

CYTL1在小鼠內(nèi)耳、人體關節(jié)軟骨等軟骨組織中高表達[20]。在小鼠體內(nèi)，CYTL1通過刺激Sox9轉(zhuǎn)錄活性和誘導胰島素樣生長因子(IGF)1的表達，發(fā)揮其軟骨形成作用。在胚胎發(fā)育過程中，Sox9是軟骨細胞譜系分化的重要轉(zhuǎn)錄因子[21]，而胰島素樣生長因子1具有誘導軟骨形成的能力。CYTL1在間充質(zhì)細胞中表達很低，而在軟骨形成過程中急劇增加，并且在體內(nèi)和體外成熟過程中均有所下降，而通過慢病毒介導的CYTL1過度表達可誘導間充質(zhì)細胞的軟骨分化。因此，CYTL1具有軟骨細胞特異性，作為一種新的自分泌因子調(diào)節(jié)軟骨的發(fā)生，可能并不影響軟骨細胞的肥大成熟。Raghu等[22]研究表明，在骨關節(jié)炎體內(nèi)單核細胞通過CCL2/CCR2而不是CCL5/CCR5發(fā)生炎癥反應和組織損傷。因此選擇性靶向作用于CCL2/CCR2系統(tǒng)代表著一種很有希望的治療OA的方法。Chao等[23]研究表明，在膠原蛋白抗體誘導的小鼠類風濕關節(jié)炎模型中，CYTL1能顯著抑制急性關節(jié)炎發(fā)生率，降低臨床疾病評分和不同組織學參數(shù)，下調(diào)多種關鍵炎癥細胞因子的表達，包括IL-1β和IL-6。Jeon等[14]研究結(jié)果表明，在骨關節(jié)炎模型中，CYTL1敲除小鼠的軟骨破壞更加嚴重，說明CYTL1在此炎癥模型中發(fā)揮抑炎作用。此外，CYTL1阻止關鍵炎性基因的表達，以及與骨和軟骨破壞相關基因的表達。Sieker等[24]通過對豬早期創(chuàng)傷后骨關節(jié)炎模型關節(jié)軟骨轉(zhuǎn)錄譜分析，82個基因在手術治療前后有差異表達，其中MMP1、COCH、POSTN、CYTL1和PTGFR的表達變化最為顯著。

眾所周知，趨化因子的基本功能是趨化細胞，調(diào)節(jié)細胞遷移；另外其在炎癥反應中，也扮演著重要的角色。CCL2是CCR2的經(jīng)典趨化因子配體，CCL2/CCR2在炎癥反應中發(fā)揮重要作用[25]；CYTL1雖然是CCR2的非經(jīng)典趨化因子配體，但上述研究證明CYTL1是一個具有抑炎功能的細胞因子，其具體作用機制有待深入研究。

5 結(jié)語

綜上所述，CYTL1在軟骨的形成和發(fā)展中起到一定的作用，證明它與維持關節(jié)軟骨內(nèi)環(huán)境平衡有關。在人類和小鼠的關節(jié)軟骨退化過程中，CYTL1的表達顯著下降。CYTL1表達下降先于關節(jié)軟骨的破壞，因此，CYTL1功能的喪失會加速OA的進程。目前，基因治療OA主要是將編碼相關細胞因子或者受體抑制劑的目的基因?qū)胲浌羌毎麅?nèi)，能作用于靶細胞使其表達軟骨生長調(diào)控因子，長期穩(wěn)定表達促進ECM合成的細胞因子，達到穩(wěn)定軟骨細胞表型和活性的目的[26]。大量臨床前研究證明基因治療在各種動物模型中的有效性和安全性，并且有初步證據(jù)表明其對治療OA的有效性和安全性[27]。CYTL1在骨關節(jié)炎中具有保護作用，因此，重組CYTL1蛋白或其基因治療載體在OA治療中具有潛在的應用前景，深入研究CYTL1在骨關節(jié)炎發(fā)生、發(fā)展中的作用具有重要的理論意義和潛在的應用價值。