楊春蕊 董化江 周新富

1天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院病理科300200；2天津大學醫(yī)學工程與轉化醫(yī)學研究院300072；3中國人民武裝警察部隊后勤學院，天津300189；4澳大利亞南澳大學藥理學和醫(yī)學科學院，阿德萊德5000

0 引 言

類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種慢性炎癥性自身免疫性疾病，其特征是進行性、侵襲性關節(jié)破壞，可導致嚴重的功能惡化，且死亡率較高。RA 患者多表現(xiàn)為關節(jié)外癥狀，包括類風濕結節(jié)，還有免疫系統(tǒng)功能紊亂，可并發(fā)心、肺、腎、神經(jīng)和血管等多個系統(tǒng)的疾病[1-2]。RA 基本病理改變?yōu)殛P節(jié)內(nèi)增生滑膜炎和關節(jié)外血管炎，血管翳形成促進受累關節(jié)軟骨和骨質破壞，最終誘發(fā)關節(jié)畸形和功能障礙。RA 還與心血管疾病、抑郁癥和社會心理壓力密切相關[3]。據(jù)研究顯示，發(fā)達國家的RA 發(fā)病率約為0.5%～1%，任何年齡段均可患病，臨床上女性比男性患病率高，并且遺傳率約為60%[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，RA 的發(fā)生發(fā)展機理是諸多淋巴細胞異常作用的結果，其中RA 疾病發(fā)生發(fā)展的關鍵因素是炎癥反應與B 細胞、T 細胞亞群的失衡[5]。相關研究結果表明，RA 中活化的巨噬細胞浸潤關節(jié)，并分泌多種炎癥細胞因子，包括腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白 介 素-6（interleukin-6，IL-6）和白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）[6-7]。神經(jīng)生長因子（nerve growth factors，NGF）屬于神經(jīng)營養(yǎng)因子，NGF從巨噬細胞、肥大細胞和淋巴細胞中釋放出來，介導慢性疼痛癥狀，并在介導炎癥中起重要作用[8]。最近的研究結果表明，NGF 在組織疼痛、介導炎癥反應、使周圍神經(jīng)敏感和人體免疫中同樣起重要作用，并逐漸被研究者所認識。本文中，就NGF 的生物特性、生理作用、與RA 的相關性、免疫病理特點及相關最新研究進展進行綜述。

1 NGF 概述

1.1 NGF 生物學特性

NGF 屬于神經(jīng)生長因子家族中最主要的一類，對神經(jīng)具有營養(yǎng)作用，是對神經(jīng)元軸突和突觸生長、存活至關重要的蛋白之一。NGF 于1952年由意大利神經(jīng)生物科學家Rita Levi-Montalcini 在研究雞胚背根節(jié)的神經(jīng)生長和發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)[9]。神經(jīng)營養(yǎng)因子家族包括NGF、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)營養(yǎng)素-3、神經(jīng)營養(yǎng)素-4、神經(jīng)營養(yǎng)素-4/5 等[10]。NGF是神經(jīng)營養(yǎng)因子家族中最早被發(fā)現(xiàn)，也是目前研究最深入的神經(jīng)營養(yǎng)因子，其對神經(jīng)元的生長發(fā)育及加速神經(jīng)系統(tǒng)損傷的修復具有至關重要的作用和臨床意義[11]。NGF 的相對分子質量為14000，是1 號染色體上的一個基因編碼產(chǎn)生的一種具有高度同源性的保守蛋白分子。其由2 個α 亞基、1 個β 亞基、2 個γ 亞基以非共價健結合構成，其中α 亞基不具有活性，β 亞基具有生物活性的功能，γ 亞基具有獨特的蛋白酶活性，可能與神經(jīng)生長因子前體（包括proNGF 和proBDNF 等）向成熟神經(jīng)生長因子轉化有關[12]。NGF 來源十分廣泛，可以由不同來源的細胞合成分泌，大部分來源為由神經(jīng)元、神經(jīng)所支配的效應器細胞和膠質細胞。NGF 主要分布于腦、神經(jīng)節(jié)、心臟、脾臟、平滑肌和胎盤等組織，以及一些腺體（如唾液腺、前列腺等）[13]。近年來研究者發(fā)現(xiàn)，NGF 還能夠從肥大細胞、巨噬細胞、成纖維細胞、淋巴細胞和角化細胞中釋放[8]。所以，NGF 作用的主要靶標不僅包括中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元，還包括不同器官、免疫細胞和組織細胞。

1.2 NGF 的受體及生理作用

NGF 通過與酪氨酸激酶（tyrosinekinase，TrkA）或神經(jīng)生長因子受體p75 （p75 neurotrophin receptor，p75NTR）相結合發(fā)揮生物學功能。TrkA 是高親和力受體，是公認的NGF 的功能性受體，與NGF 結合后形成復合體并內(nèi)化進入胞內(nèi)，誘導TrkA發(fā)生自身磷酸化，使胞內(nèi)區(qū)的TrkA 活性增高，通過激活胞內(nèi)一系列的信號通路包括PLC/PKC、MAPK、ERK、PI3K/Akt 和PLC-γ 等，從而可以通過促進基因轉錄或者離子通道蛋白表達來誘導細胞存活，抑制細胞凋亡、增殖和分化等后續(xù)效應，以及參與疼痛的產(chǎn)生及維持[14]。而p75 是低親和力受體，是一種跨膜蛋白，通過提高TrkA 的磷酸化作用調節(jié)信號通路。研究者發(fā)現(xiàn)在p75 存在情況下，能夠增強TrkA 磷酸化程度達8 倍[15]。也有研究者發(fā)現(xiàn)，NGF與p75NTR 結合可以激活轉錄因子κB（NK-κB）通路和c-Jun 氨基末端激酶（JNK）/抑癌基因p53 通路，誘導細胞凋亡，發(fā)揮生物學作用（如產(chǎn)生疼痛和痛覺敏感），并引起神經(jīng)元的萌芽和生長分化[15-16]。

NGF 的生理作用包括以下幾方面。第一，神經(jīng)再生作用，NGF 具有神經(jīng)元營養(yǎng)和促突起生長雙重作用[17]。第二，保護受損神經(jīng)元；NGF 可減少受損神經(jīng)纖維的死亡和調控受損神經(jīng)元的基因表達，促進神經(jīng)纖維生長、分化和創(chuàng)傷損傷修復，維持機體穩(wěn)態(tài)[18]。第三，介導炎癥反應中發(fā)揮作用；NGF 對炎癥反應具有雙向調節(jié)作用，在退行性疾病中抑制炎癥反應，促進神經(jīng)修復，維持大腦功能，而且在炎癥性疼痛中促進炎癥反應趨化作用和刺激再生神經(jīng)的血管生成[19]。第四，調節(jié)免疫細胞功能；NGF 對存在的固有免疫發(fā)揮作用, 其通過促進髓樣前體細胞生長和成熟來調節(jié)免疫細胞以及作為神經(jīng)免疫信號在脾臟和胸腺中發(fā)揮作用[20]。第五，介導慢性疼痛的疼痛癥狀；在損傷、炎癥或關節(jié)持續(xù)的炎性疼痛過程中，機體NGF 水平升高，疼痛感受器變得敏感，通過選擇性阻斷NGF 受體TrkA 可起到緩解與治療疼痛的作用[21]。因此，NGF 的生理學作用中的促進神經(jīng)生長、炎癥、血管生成、免疫反應和疼痛都是相互關聯(lián)的過程。

1.3 NGF 前體蛋白

神經(jīng)生長因子前體蛋白（proNGF）是NGF 的前體形式，是一種重要的凋亡因子，其廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)以及周圍非神經(jīng)系統(tǒng)的組織及細胞中。proNGF 不僅作為NGF 的前體形式存在，并由基質金屬蛋白酶裂解為成熟NGF。越來越多的研究結果表明，proNGF 具有獨立于NGF 以外的生物學作用，其可與p75NTR 高親和力結合，誘導細胞凋亡，其能力明顯強于NGF[22]。proNGF 與p75NTR 的結合能力明顯高于proNGF 與TrkA 的結合力，它能和p75NTR 及跨膜蛋白sortilin 結合形成proNGF-p75NTR-sortilin復合體，通過JNK 信號傳導通路激活之后發(fā)揮促凋亡作用及炎癥反應。其中，sortilin 在proNGF 發(fā)揮促細胞凋亡過程必不可少，sortilin 在控制細胞凋亡過程中發(fā)揮了“分子開關作用”，誘導p75NTR 發(fā)揮關鍵作用[23]。研究者發(fā)現(xiàn)proNGF 和proBDNF 等可以促進細胞凋亡及炎癥反應，對自身免疫病有調節(jié)作用[24]。此外，proNGF 在體內(nèi)除用于產(chǎn)生成熟NGF外，其本身具有獨特生物活性的獨立蛋白分子，也在神經(jīng)和非神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要的生理功能[25]。

2 RA 免疫病理機制、RA 免疫治療與NGF 相關性

RA 是一種以慢性炎癥、系統(tǒng)性、進行性骨損傷為特征的自身免疫性疾病，病理特征以T 淋巴細胞浸潤引起的滑膜炎癥及單核細胞介導的骨質破壞為主。目前，越來越多的研究者關注免疫炎癥介導的疼痛行為，許多證據(jù)表明NGF 參與慢性關節(jié)炎疼痛的過程，并且NGF 的表達與RA 激活的炎癥相關。NGF/TrkA 信號通路通過增加神經(jīng)元釋放P 物質和降血鈣素基因相關肽，參與RA 的神經(jīng)源性炎癥的病理生理過程[26-27]。目前，盡管RA 自身免疫損傷的病理機理尚未闡明，但眾多證據(jù)表明NGF 及其傳導通路在介導炎癥反應與疼痛行為中發(fā)揮重要功能，與RA 可能密切相關。

2.1 NGF 水平與RA 免疫病理相關性

盡管NGF 在RA 中的相關免疫病理機制不十分明確，但可以肯定的是阻斷NGF 對關節(jié)炎疼痛有效[9]。Minnone 等[26]通過RT-PCR 檢測發(fā)現(xiàn)NGF mRNA在RA 患者滑膜液和滑膜組織中的表達比在骨性關節(jié)炎患者中顯著升高，其表達升高可能是關節(jié)疼痛與功能障礙的原因；流式細胞檢測結果表明，NGF蛋白在RA 患者滑膜液中CD3+T 細胞和CD14+細胞（即單核細胞/巨噬細胞）均有表達。此外，滑膜組織來源的成纖維樣滑膜細胞在體外不能產(chǎn)生NGF[27]。Raychaudhuri 等[28-29]通過酶聯(lián)免疫吸附測定法發(fā)現(xiàn)RA患者滑膜液中NGF 水平比骨性關節(jié)炎（osteoarthritis,OA）患者的骨膜液中的水平高，NGF 通過TrkA 誘導的成纖維滑膜細胞增殖明顯，還發(fā)現(xiàn)RA 患者關節(jié)的成纖維滑膜細胞自發(fā)產(chǎn)生更高水平的NGF；其結果表明NGF 的生產(chǎn)失調可能會影響RA 的炎癥和增殖級聯(lián)反應。NGF 可能直接作用于免疫細胞，并且是B 細胞、嗜酸性粒細胞和滑膜成纖維細胞的一種活化/激活因子[30]。NGF 已被確認為是促血管生成因子，影響血管生成和細胞運輸，可能是慢性炎癥性關節(jié)炎（如脊柱關節(jié)炎和RA）的另一重要致病途徑[31-32]。RA 患者關節(jié)血管翳組織黏附在關節(jié)軟骨上，這表明增殖的成纖維滑膜細胞產(chǎn)生蛋白酶會降解軟骨和下層皮質骨[33]。Ashraf 等[8]的基礎研究結果表明，通過膠原誘導的關節(jié)炎模型SD 大鼠出現(xiàn)疼痛行為與滑膜炎癥改變，采用TrkA 阻斷劑AR786 全身給藥治療后疼痛行為減少，并抑制了關節(jié)腫脹、滑膜炎癥和關節(jié)損傷的組織學改變。

綜上，NGF 發(fā)揮對免疫細胞激活和促血管生成作用，該結論為關節(jié)炎的神經(jīng)生長因子假說和潛在治療RA 的生物制劑靶點提供了研究基礎。

2.2 NGF 受體TrkA 在RA 免疫病理及其治療中的變化

TrkA 是公認的NGF 高親和力受體，NGF 與靶標組織受體結合后，誘導TrkA 自身磷酸化，NGF 與TrkA 受體結合促進基因轉錄來誘導細胞存活，抑制細胞凋亡、增殖和分化等后續(xù)效應。Raychaudhuri等[34]發(fā)現(xiàn)從半月板損傷患者（無其他關節(jié)疾?。┐┐倘〉玫某衫w維樣滑膜細胞低水平表達NGF/TrkA，然而在TNF-α 和IL-1 刺激后，成纖維樣滑膜細胞中NGF和TrkA 表達明顯上調；此外，還發(fā)現(xiàn)與OA 患者相比，來自RA 患者的成纖維樣滑膜細胞自發(fā)產(chǎn)生高水平的NGF，并增加TrkA 的表達。在該研究中，通過四唑鹽比色法，發(fā)現(xiàn)NGF 對成纖維樣滑膜細胞具有明顯的促有絲分裂作用，NGF 的中和抗體能夠阻斷它的作用，進一步證實NGF 具有誘導成纖維樣滑膜細胞增殖的作用[34]。TNF-α 是RA 病理生理過程中重要的致炎因子，介導滑膜炎和骨軟骨交界破壞，并且發(fā)現(xiàn)促炎細胞因子在成纖維樣滑膜細胞中上調NGF/TrkA[35]。目前，治療RA 的生物制劑中，已上市的TNF-α 拮抗劑有4 種。因此，RA 治療影響NGF水平的可能機制包括：通過特異性的與TNF-α 結合，競爭性阻斷TNF-α 與細胞表面的受體相結合，抑制由TNF-α 受體介導的異常免疫反應及炎癥過程，降低NGF 的表達；可通過下調TrkA，在動物模型中選擇性阻斷TrkA，干擾NGF/TrkA 途徑，降低NGF 的表達，抑制NGF 活性，緩解疼痛，減少骨關節(jié)炎的結構性損傷。

2.3 proNGF 受體p75NTR 在RA 免疫病理及其治療中的變化

proNGF 作為NGF 的非活性前體，其生理作用不同于或甚至與NGF 相反。值得注意的是，體內(nèi)研究結果表明proNGF 在腦組織和外周組織中的分布比NGF 更加豐富[36-37]。p75NTR 是proNGF 的高親和力受體，但鮮有關于proNGF 與p75NTR 的結合在調節(jié)免疫應答中作用的研究。研究結果證實了proNGF-p75NTR 軸在慢性關節(jié)炎中的潛在作用，以及proNGF 通過p75NTR 受體對RA 炎癥關節(jié)內(nèi)單核細胞的作用[26]。研究結果表明，RA 患者滑膜成纖維細胞內(nèi)proNGF 水平升高，而且proNGF/NGF 比率在RA 患者滑膜液中顯著增加，與NGF 相反，proNGF給藥增加了炎性細胞因子，從而誘導了p38 和JNK 通路的更強活化，可能通過中和抗體或抑制p75NTR 的作用對RA 治療具有一定潛在作用。因此，使用p75NTR 抑制劑激活proNGF-p75NTR 軸促進促炎機制，調節(jié)炎癥組織炎癥反應，可能代表了治療慢性關節(jié)炎的一種新的方法。

2.4 NGF、anti-NGF 抗體（Tanezumab）與疼痛在RA中研究

NGF 是人體在出現(xiàn)受傷或炎癥反應后，產(chǎn)生的一種重要的致痛物質，在持續(xù)的炎癥性疼痛中起關鍵作用，其通過與TrkA 和p75 結合可誘導疼痛信號分子的產(chǎn)生，如SubP、CGRP、BDNF 等[38]。動物研究結果表明，向大鼠膝關節(jié)注射NGF 會引起疼痛行為和滑膜炎癥，通過靜脈注射抗NGF 抗體或TrkA 抗體來抑制NGF 的活性可減少慢性疼痛行為[39]。NGF抗體的研發(fā)之路頗為曲折，輝瑞和禮來公司合作開發(fā)的中和人源化NGF 單克隆抗體（Tanezumab），是首款通過美國食品和藥品監(jiān)督管理局快速通道獲得上市資格的NGF 抑制劑。Tanezumab 可以選擇性拮抗NGF 和TrkA 的結合，能夠阻斷關節(jié)、肌肉、皮膚或器官產(chǎn)生的疼痛信號傳導到脊髓和大腦，即降低疼痛感覺信號向中樞的傳導，從而達到止痛的效果[40]。Tanezumab 與阿片類止痛藥的作用機制不同，尚未顯示濫用、成癮性和依賴性的風險[41]。Tanezumab的安全性和有效性在后期大量的臨床研究中得到進一步驗證[42-43]，其中Ⅲ期臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，與安慰劑和非甾體抗炎類藥物相比，Tanezumab 可顯著緩解骨性關節(jié)痛、神經(jīng)病理性疼痛等慢性疼痛，且無非甾體抗炎類藥物的不良反應[44]。在癌性骨痛領域的研究結果表明，Tanezumab 聯(lián)合嗎啡使用時，未發(fā)現(xiàn)對認知功能等神經(jīng)系統(tǒng)功能的影響，可在發(fā)揮嗎啡鎮(zhèn)痛作用之外產(chǎn)生持續(xù)的鎮(zhèn)痛作用，同時不增加嗎啡的副作用[41]。目前，Tanezumab 在RA 進行性炎癥性疼痛治療中應用的報道較少，尚需要更多基礎和臨床研究進一步觀察研究及評價。

綜上，抑制NGF 信號傳導可能對患有炎性關節(jié)炎疼痛的患者有益。

3 結 語

Nwosu 等[39]在兩種不同的膝關節(jié)疼痛、免疫病理和炎癥模型中證明，采用NGF 受體TrkA 阻斷劑能夠緩解疼痛，控制炎癥，恢復功能等。Luo 等[45]發(fā)現(xiàn)proBDNF 在介導炎癥與疼痛中也發(fā)揮重要作用。這些都是近年來研究RA 的最新研究進展，為進一步了解RA 提供了新的證據(jù)。但迄今為止，對于NGF在RA 中的相關研究仍處于機理研究階段，很多機制還未完全明確。由于靶向NGF/TrkA 信號通路在誘導細胞增殖、緩解疼痛和促進功能恢復等多方面有著重要作用，故對NGF/TrkA 進行研究具有巨大的潛在應用價值。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突