骨髓來源的纖維細胞與甲狀腺相關眼病的研究進展

本文原載於《中華眼科雜誌》2017年第6期

TAO是以眼外肌肥厚或纖維化以及眼眶脂肪增生水腫為眼部特徵的累及甲狀腺和眼眶的自身免疫性疾病，發病機制不清導致臨床治療手段匱乏[1]。新近研究結果表明，一種骨髓來源的前體細胞即纖維細胞可能參與了該病的發病和病理過程。本文就TAO的發病機制研究進展以及骨髓來源纖維細胞與TAO的關係進行總結和綜述，進而明確TAO與這種纖維細胞的關係，為進一步研究TAO的發病機制提供新的思路和理論依據。

一、TAO的發病機制研究進展

Graves病是一種常見的自身免疫性疾病。而臨床關於TAO的研究雖然未獲得突破性成果，但也取得了一定進展，主要集中於促甲狀腺激素（thyroid stimulating hormone，TSH）受體、胰島素增長因子1 （insulin-like growth factors 1，IGF-1）、白細胞分化抗原（cluster of differentiation ，CD ）40、免疫反應及細胞因子等方面。

（一）TSH受體

通過克隆TSH受體分子和檢測相關蛋白，揭示了TSH受體與TAO發病機制的關係[2,3]。以往的研究結果表明TSH受體及其配體是TAO發病的始動因素，新近的研究觀點認為TSH受體不僅可作為自身抗原誘發一系列自身免疫反應，而且其本身可作為疾病分子信號傳導的一環[4,5]。部分TAO患者血清中的甲狀腺刺激免疫球蛋白（thyroid-stimulating Immunoglobulin, TSI）明顯增高，並且和TAO的嚴重程度和病程有一定關聯[6,7]。

（二）IGF-1

有關TSH受體和IGF-1關係的新近研究結果表明，IGF-1可以增強TSH對於甲狀腺上皮細胞的刺激作用，而且IGF-1與TSH受體的協同作用可以促進甲狀腺上皮細胞增生[8,9]。近來一些重要的研究結果顯示，TSH受體和IGF-1受體在眼眶成纖維細胞和甲狀腺上皮細胞中組成了一個受體複合體，阻斷IGF-1受體的信號傳導，也會影響TSH或TSI與TSH受體結合，從而減弱TSH受體信號傳導的下游通路[10,11,12]。雖然目前許多研究結果已基本明確了IGF-1受體作為自身抗原或者整個IGF-1通路系統參與了TAO的發病，但是具體且詳細的信號傳導通路及其與TSH受體信號通路的關係，仍然存在爭議，需要進一步實驗證實。

（三）CD40

近年來，許多有關CD40的研究發現，CD40及其特異性同源配體CD40L相互作用，參與T細胞依賴B細胞的激活和分化。因此，近來許多研究轉向探討CD40-CD40L通路與TAO的關係。研究結果表明，CD40在眼眶成纖維細胞（TAO的主要靶細胞）呈高表達[13]，CD40表達陽性的纖維細胞在TAO患者外周血中的數量顯著高於健康人，而且CD40L可以誘導眼眶成纖維細胞產生許多炎症細胞因子（IL-6、IL-8、環氧化酶2和前列腺素E2）和合成透明質酸[14]。這些研究結果表明CD40-CD40L參與了TAO的發病機制。

（四）免疫反應和細胞因子

對於細胞因子和免疫反應與TAO的關係，許多學者開展了大量研究，也證明了多種細胞因子參與了TAO的發病過程。新近研究結果認為可能並不是Th-1免疫反應或者Th-2免疫反應在疾病的發病過程中起主導作用，而是由於Th-1和Th-2免疫反應的平衡被打破，才導致發生TAO[15,16,17,18,19]。多種細胞因子均是由Th-1和Th-2細胞分泌，也對Th-1和Th-2的免疫反應起著重要的調控作用，因此細胞因子是TAO病理過程的重要組成部分。對於細胞因子在TAO中的產生及其機制的闡明，必將會為臨床治療TAO提供新的靶點，對TAO的治療產生巨大的影響。

二、骨髓來源纖維細胞的研究

1994年Bucala首先描述了一種來源於骨髓的纖維細胞，這種細胞同時表達骨髓標記物（CD45）和基質蛋白Ⅰ型（Collagen-Ⅰ），該細胞也同時具有成纖維細胞特徵（表達基質蛋白Ⅰ型、波形蛋白、纖維連接蛋白）和造血幹細胞特徵（表達CD45、CD34、CD80、趨化因子受體系列等）[20]。在正常生理條件下，纖維細胞一般表達細胞外基質蛋白（collagens）、骨髓標記物（CD45）及造血幹細胞標記物（CD34 ），是骨髓造血幹細胞中的一個小群落，在外周血和組織器官中可以檢測到很少一部分，在分離纖維細胞進行體外培養時，可表現為貼壁、梭形形態。在病理損傷或轉化生長因子（transforming growth factor）β刺激下，纖維細胞會下調造血幹細胞標記物的表達，迅速分化成為表達平滑肌肌動蛋白（smooth muscle actin，SMA）和Collagen-Ⅰ的肌纖維母細胞，並且細胞形態也從梭型變為星型。纖維細胞的促纖維生成特徵，對於組織和器官的修復和塑形具有重要作用[21,22,23,24]。因此，纖維細胞在一些全身和器官特異性纖維化失調的疾病中參與了組織的纖維化（皮膚、肺、腎臟和肝臟），在一些肺纖維化和肝纖維化患者的外周血中可以發現該纖維細胞的數量顯著升高，臨床檢測血液中纖維細胞的數量可能是判斷肺纖維化和肝纖維化病情進展的一個生物學標記物[25]。此外，部分研究結果表明，纖維細胞同時還是一種抗原提呈細胞，具有免疫調節功能，可以分泌多種細胞因子，參與機體免疫炎性反應過程[26]。纖維細胞可以促進T細胞增殖，同時還表達組織相容性複合體-Ⅱ、CD80及CD86。在某種特定環境下（膿毒症或細菌感染），纖維細胞可以啟動抗感染防禦機制，殺死細菌，防止感染擴散。但是，纖維細胞沒有直接吞噬細菌的能力，而是分泌一種含有抗菌酶的細胞內DNA網，從而殺死細菌。再者，纖維細胞在巨噬細胞分化因子（巨噬細胞集落刺激因子和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子）的刺激作用下，還可以分化成為巨噬細胞和樹突狀細胞，參與機體的免疫炎性反應過程[27]。但是，對於這種骨髓來源的纖維細胞是在何種確切機制下從骨髓到外周血，再到具體的靶器官，進而導致組織纖維化和誘導一系列免疫反應的問題，雖然目前基礎研究取得了一些成果，但是觀點並不一致，仍然需要更有說服力的實驗結果去證實這種纖維細胞遷移和募集的機制。

三、骨髓來源的纖維細胞參與TAO發病機制的研究

美國Kellogg眼科中心實驗室發現與健康人比較，TAO患者外周血和眼眶組織中骨髓來源的CD34+纖維細胞數量顯著增加[28]。從TAO患者外周血中分離和培養這種具有幹細胞特徵的骨髓來源纖維細胞進行研究，發現這些纖維細胞不僅高度表達與TAO發病機制密切相關的TSH受體和IGF-1受體自身抗原[29]，而且發現其在TSH誘導刺激下可以產生多種細胞因子[30]。此外，這些纖維細胞無論從細胞形態還是功能，均與眼眶成纖維細胞相似，並且一致性表達CD40[31]。通過CD40也可以激活纖維細胞，使其分泌多種細胞因子（IL-6、IL-8、單核細胞趨化蛋白1和腫瘤壞死因子α），參與和TAO病理過程相似的炎性反應；而且研究還發現纖維細胞在體外培養的過程中，可以逐漸轉化為CD34+成纖維細胞[32]。研究結果表明，成纖維細胞可以分為兩個亞型，即Thy1+和Thy1-，為一種跨膜糖蛋白（CD90 ）。儘管兩個亞型的細胞形態和超微結構相似，但是表達CD90不同，從而決定了其最終分化的方向不同。在TGF-β的作用下，Thy1+成纖維細胞會表達a-SMA，並且分化成為肌纖維母細胞；而Thy1-成纖維細胞在地塞米松的作用下會表達過氧化物酶體增殖物激活受體，並且向脂肪細胞分化[33]。

部分研究結果表明，由纖維細胞分化成的CD34+眼眶成纖維細胞，無論從細胞表達的蛋白而言，還是從細胞的生物學特性來看，均與其他解剖部位的成纖維細胞存在明顯不同。在多種細胞因子和生長因子的刺激作用下，TAO的眼眶成纖維細胞的反應與健康人的眼眶成纖維細胞也有所不同[34]。在TAO中，滲入眼眶的炎性單核細胞分泌一些細胞因子和化學因子，可以調控眼眶成纖維細胞的生物學行為[35]。例如與健康對照組的眼眶成纖維細胞和皮膚成纖維細胞比較，TAO患者的CD34＋眼眶成纖維細胞在IL-1細胞因子家族的許多因子尤其IL-1β的刺激下，可以顯著表達IL-6、IL-8以及其他一些化學因子（IL-16和Rantes）和促進免疫炎性反應酶（前列腺素H合成酶2）[36]。一些研究發現，在TSH、一些化學因子和細胞因子（IL-1家族）的作用下，與健康眼眶成纖維細胞和其他部位成纖維細胞比較，TAO患者的眼眶成纖維細胞更具有敏感性，可以上調多種炎症基因和相關調控基因的表達，並且在TAO的病程中，眼眶成纖維細胞對這些炎症相關基因的上調強度可能決定了整個疾病炎性反應期的反應程度[37]。此外，眼眶中透明質酸的聚集是TAO的另一個特徵性病理變化。目前研究結果表明，眼眶成纖維細胞可以表達促進透明質酸合成的關鍵酶，即二磷酸尿苷葡糖蛋白酶和終端透明質酸合成酶。尤其值得注意的是，在TSH、IGF-1、IL-1家族的細胞因子、CD40L以及其他細胞因子和化學因子的介導下，眼眶成纖維細胞會上調與透明質酸合成相關的酶的表達，從而促進透明質酸的生成[38]。

目前公認眼眶的成纖維細胞是TAO的主要靶細胞，表達TSH受體和IGF-1受體自身抗原。TSH和TSI可以直接作用於成纖維細胞，在兩種因子的刺激下，成纖維細胞分泌的多種細胞炎症因子和透明質酸參與了疾病炎性反應化和纖維化的病理進程，而且成纖維細胞也可以在一定的刺激下分別分化成肌纖維母細胞和脂肪細胞，發生類似TAO的特徵性病理變化（脂肪增生和肌肉纖維化）[39]。研究結果表明，TAO患者的眼眶成纖維細胞可以分為CD34+和CD34-兩種成纖維細胞。在TAO的發病機制方面，這兩種眼眶成纖維細胞有著不同的角色，CD34-眼眶成纖維細胞可以分泌或發出某種因子和信號，干預CD34+纖維細胞向CD34+眼眶成纖維細胞轉化，並且抑制CD34+眼眶成纖維細胞表面一些甲狀腺特異性蛋白（甲狀腺球蛋白、甲狀腺過氧化物酶、鈉碘轉運體）表達。目前關於這兩種眼眶成纖維細胞相互作用的具體機制，仍然在進一步的研究中[40,41]。

總結以上研究結果，可以認為TAO的可能發病機制是在某種病理刺激或調節失衡的情況下，機體循環血中出現過量的骨髓來源CD34+纖維細胞，這些纖維細胞在某種趨動因子或信號的作用下，選擇性侵入或滲入眼眶組織，轉化為CD34+眼眶成纖維細胞。無論是CD34+纖維細胞還是轉化的CD34+成纖維細胞，均具有免疫調節能力，分泌一些化學因子和細胞因子，而且這兩種細胞本身也表達自身抗原TSH和IGF-1受體以及一些甲狀腺特應性蛋白，從而誘發自身免疫反應和炎性反應，在TSH、TSI和CD40L等刺激下，參與合成透明質酸，並且分化為脂肪細胞和肌纖維細胞，參與TAO的炎性反應和纖維化病程。在整個疾病的發展過程中，CD34-眼眶成纖維細胞一直起著重要的調節作用，決定著疾病的病程發展方向以及疾病的嚴重程度，甚至可能決定疾病的最終預後。

總而言之，雖然目前關於TAO的發病機制仍然沒有突破性的研究結果，但是骨髓來源纖維細胞無疑參與了TAO的整個發病過程，而且是TAO眼眶病理學組織改變的重要靶細胞，所以這種骨髓來源的前體細胞可能是治療TAO的重要靶點。進一步深入研究並明確這種纖維細胞與TAO的關係，對未來TAO的治療將產生深遠的影響。

參考文獻

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