吳華香 陳莫

痛風(fēng)是由尿酸單鈉晶體（monosodium urate crystals，MSU）沉積在關(guān)節(jié)或非關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)引發(fā)的常見疾病，痛風(fēng)的典型首發(fā)表現(xiàn)是快速發(fā)作的急性單關(guān)節(jié)炎，表現(xiàn)為關(guān)節(jié)劇烈疼痛、皮膚發(fā)紅、皮溫升高、關(guān)節(jié)腫脹和失能，痛風(fēng)的發(fā)作具有自限性，在發(fā)作緩解后，進(jìn)入了發(fā)作間歇期直到再次痛風(fēng)發(fā)作，急性痛風(fēng)反復(fù)發(fā)作可在數(shù)年后發(fā)展為痛風(fēng)石及慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎[1-2]。MSU誘導(dǎo)的急性炎癥啟動、放大及消退是急性痛風(fēng)發(fā)作的核心機(jī)制，而MSU 聚集導(dǎo)致的慢性異物性肉芽腫性炎癥則是慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的主要病理生理過程[3]。本文重點(diǎn)討論痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎急、慢性炎癥發(fā)病的分子機(jī)制，以助于更好理解痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎發(fā)病過程，為制定痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎治療策略奠定基礎(chǔ)。

1 急性炎癥

MSU 激活固有免疫，引發(fā)滑膜劇烈炎癥反應(yīng)是急性痛風(fēng)發(fā)作的典型特征，這一過程的主要組織學(xué)特征為滑膜襯里細(xì)胞增生以及中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤[4]。

1.1 急性炎癥啟動和放大 痛風(fēng)急性發(fā)作的核心過程是MSU 激活單核巨噬細(xì)胞中的含NACHT-LRRPYD 結(jié)構(gòu)域蛋白3（NOD-，LRR-and pyrin domain-containing 3，NLRP3）炎癥復(fù)合體，釋放有生物活性的IL-1β，啟動急性炎癥[5]。NLRP3 炎癥復(fù)合體包括NLRP3蛋白、含CARD 的銜接細(xì)胞凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白（adapter protein apoptosis-associated speck-like protein，ASC）和半胱天冬酶原-1（pro-Caspase-1）[5]。NLRP3 炎癥復(fù)合體激活需要雙信號啟動，第一個(gè)信號包括Toll樣受體、病原體相關(guān)分子模式和損傷相關(guān)分子模式，通過激活NF-κB，上調(diào)pro-IL-1β 和NLRP3 蛋白表達(dá)；MSU 作為第二激活信號，募集NLRP3 蛋白、ASC 和pro-Caspase-1 完成NLRP3 炎癥復(fù)合體的組裝，pro-Caspase-1 活化形成半胱天冬酶-1（Caspase-1），進(jìn)而Caspase-1 可將無活性的pro-IL-1β 水解成為成熟IL-1β，巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞釋放成熟IL-1β，作用于IL-1β受體，募集中性粒細(xì)胞至MSU 位點(diǎn)，同時(shí)誘導(dǎo)次級炎癥介質(zhì)前列腺素、細(xì)胞因子和趨化因子，激活補(bǔ)體，產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，釋放更多引起疼痛和組織損傷的介質(zhì)[5-6]，這種中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的正反饋機(jī)制在急性痛風(fēng)炎癥的放大中占核心地位。作為髓系來源的細(xì)胞，中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞均可表達(dá)Src 家族激酶，包括造血細(xì)胞激酶（hematopoietic cell kinase，Hck）、貓科肉瘤病毒癌基因同源物（feline Gardner-Rasheed sarcoma viral oncogene homolog，F(xiàn)gr）和v-yes-1 Yamaguchi 肉瘤病毒相關(guān)癌基因同源（v-yes-1 Yamaguchi sarcoma viral related oncogene homolog，Lyn）[7]。最新研究發(fā)現(xiàn)，MSU 誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞募集和活化可被Hck、Fgr和Lyn三重基因敲除所阻斷，同時(shí)活性氧（reactive oxygen species，ROS）、白細(xì)胞浸潤和促炎因子顯著減少，關(guān)節(jié)炎癥和疼痛反應(yīng)明顯減輕，但不影響中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)（neutrophil extracellular traps,NETs）的形成，據(jù)此，研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Src 家族激酶抑制劑達(dá)沙替尼能夠有效抑制MSU 誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞活化和關(guān)節(jié)炎，達(dá)沙替尼作為一種已在臨床上應(yīng)用于血液惡性腫瘤治療的藥物，可能為急性痛風(fēng)發(fā)作的治療提供一種新的選擇[8]。

MSU 激活常駐巨噬細(xì)胞群啟動炎癥，在痛風(fēng)急性炎癥的早期至關(guān)重要[9]，然而，巨噬細(xì)胞如何識別MSU啟動炎癥活化的具體機(jī)制尚未完全明確。瞬時(shí)受體電位離子通道被認(rèn)為是感知環(huán)境變化和傳輸包括瘙癢、疼痛、溫度、機(jī)械感覺在內(nèi)的廣泛軀體刺激的初級感受器，在神經(jīng)感覺和炎癥信號通路中發(fā)揮重要作用[10]。研究發(fā)現(xiàn)在巨噬細(xì)胞中表達(dá)的瞬時(shí)受體電位通道香草醛4 型（transient receptor potential vanilloid type 4，TRPV4）選擇性地參與包括MSU、二水焦磷酸鈣鹽和SiO2等晶體誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。在急性痛風(fēng)發(fā)作患者的外周血單個(gè)核細(xì)胞和經(jīng)MSU 刺激的小鼠滑膜巨噬細(xì)胞中，TRPV4 表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，TRPV4 功能抑制或基因敲除能顯著抑制MSU 誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎癥和疼痛反應(yīng)，TRPV4 通道對于MSU、二水焦磷酸鈣鹽等晶體介導(dǎo)的NLRP3 炎癥復(fù)合體活化和IL-1β 生成必不可少，而對于脂多糖、ATP 等非晶體激活NLRP3 炎癥復(fù)合體途徑則無顯著影響；除此之外，已知MSU 誘導(dǎo)的急性炎癥可通過激活外周感覺神經(jīng)元中的瞬時(shí)受體電位通道香草醛1 型（transient receptor potential vanilloid type 1，TRPV1）產(chǎn)生疼痛[11]，該研究發(fā)現(xiàn)在MSU 誘導(dǎo)的急性痛風(fēng)發(fā)作時(shí)，TRPV1 痛覺感受器激活，可以通過神經(jīng)免疫相互作用促進(jìn)巨噬細(xì)胞表達(dá)激活TRPV4，進(jìn)一步增強(qiáng)關(guān)節(jié)炎癥，形成正反饋回路，驅(qū)動急性痛風(fēng)炎癥暴發(fā)[12]。

在痛風(fēng)患者中，盡管MSU 持續(xù)沉積于關(guān)節(jié)腔內(nèi)，但發(fā)作是間歇性的，這一現(xiàn)象的具體機(jī)制尚未明確，提示可能有其他因素與MSU 協(xié)同觸發(fā)炎癥。臨床中已觀察到肥胖、飲酒、接種疫苗作為急性痛風(fēng)發(fā)作的危險(xiǎn)因素[13-15]。如前所述，NLRP3 炎癥復(fù)合體激活需要雙信號啟動，這一機(jī)制可以避免炎癥對宿主組織造成損害[16]。大量進(jìn)食、攝入酒精和腸道微生物均可產(chǎn)生的游離脂肪酸[17-18]，接種疫苗時(shí)接受的佐劑，包括最常見的鋁佐劑[19]和一些非鋁佐劑如重組糖蛋白E[20]，均已被證實(shí)可作為激活NLRP3 炎癥復(fù)合體的第一個(gè)信號，誘發(fā)痛風(fēng)發(fā)作。除此之外，脂肪酸作為代謝燃料，氧化生成線粒體來源的ROS（mitochondria-derived ROS, mROS），激活NF-κB 信號通路增加促炎因子IL-1β、TNF-α 表達(dá)，促進(jìn)MSU 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活化和中性粒細(xì)胞募集，參與痛風(fēng)急性發(fā)作[21]。另一方面，腺苷酸依賴的蛋白激酶（adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）是一種具有抗炎活性的代謝生物傳感器，可通過抑制這些激活途徑減輕MSU 誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，同時(shí)研究已證實(shí)秋水仙堿可通過激活巨噬細(xì)胞AMPK 發(fā)揮抗炎作用[22]。

MSU 引起的急性炎癥反應(yīng)受晶體自身特性、晶體表面的蛋白影響。較小的MSU 晶體能夠提高中性粒細(xì)胞的吞噬作用，并促進(jìn)白細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致更強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)[23]。源于痛風(fēng)石的MSU 晶體比合成晶體引起的炎癥更劇烈，使用蛋白酶處理痛風(fēng)石后這一差異能夠被消除[24]。相比未與蛋白質(zhì)結(jié)合的晶體，與免疫球蛋白結(jié)合的MSU 可致人中性粒細(xì)胞超氧化物和溶酶體酶釋放增加，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)的發(fā)生[25]。軟骨損傷是痛風(fēng)發(fā)作的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，受傷關(guān)節(jié)中的軟骨基質(zhì)和纖維可增加MSU 結(jié)晶形成，促進(jìn)能產(chǎn)生較強(qiáng)炎癥反應(yīng)的較小MSU 晶體的形成[26]。另外，最近的研究檢測了軟骨損傷的痛風(fēng)患者關(guān)節(jié)滑液，發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的組成成分Ⅱ型膠原蛋白能夠與MSU 晶體形成Ⅱ型膠原蛋白-MSU 復(fù)合物，Ⅱ型膠原蛋白能夠調(diào)控MSU 晶體的形態(tài)和排列密度，增加巨噬細(xì)胞對MSU 晶體的吞噬作用，增加促炎因子表達(dá)，促進(jìn)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞募集，從而強(qiáng)化MSU 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[27]。

1.2 急性炎癥的消退 即使不治療，典型痛風(fēng)發(fā)作也可在數(shù)日至數(shù)周內(nèi)消退，但在炎癥消退期，仍可在關(guān)節(jié)液中檢測到MSU 晶體，痛風(fēng)的自發(fā)緩解作用機(jī)制尚未完全明確，其中最重要的機(jī)制是聚集的中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)（aggregated neutrophil extracellular traps，aggNETs）的形成[28]。NETs 的形成是中性粒細(xì)胞將染色質(zhì)以及相關(guān)的細(xì)胞毒性酶和蛋白酶釋放到細(xì)胞外空間的過程，通過這一過程來捕獲和殺死病原體。在低中性粒細(xì)胞密度下，MSU 晶體誘導(dǎo)ROS 依賴的NETs 形成，伴有炎性細(xì)胞因子和趨化因子釋放；隨著中性粒細(xì)胞大量募集，在高中粒細(xì)胞密度和大量IL-1β 作用下，MSU 晶體誘導(dǎo)NETs 聚集形成與痛風(fēng)石結(jié)構(gòu)類似的aggNETs，隔離未被吞噬的MSU，并通過絲氨酸蛋白酶降解促炎細(xì)胞因子和趨化因子，限制和破壞中性粒細(xì)胞募集和激活，介導(dǎo)炎癥的消退[28]。然而，aggNETs 介導(dǎo)的痛風(fēng)炎癥消退機(jī)制亦存在有爭議。一方面，已有研究證實(shí)MSU 捕獲聚集不受中性粒細(xì)胞缺失的影響，這個(gè)過程可以被其他細(xì)胞取代，除中性粒細(xì)胞外，肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞等亦可在MSU 作用下形成細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)，介導(dǎo)MSU 聚集[29-30]；另一方面，痛風(fēng)患者血漿NETs 水平高于對照組，但NETs 水平升高與疾病活動和炎癥標(biāo)志物并無相關(guān)性[31]。

成熟巨噬細(xì)胞根據(jù)體內(nèi)微環(huán)境及信號變化可極化為具有不同功能的表型：經(jīng)典活化型巨噬細(xì)胞（M1型）和選擇活化型巨噬細(xì)胞（M2 型），參與維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)和消退炎癥，在炎癥的調(diào)節(jié)中起重要作用[32]。在痛風(fēng)炎癥的各個(gè)階段可觀察到巨噬細(xì)胞極化改變，急性痛風(fēng)發(fā)作早期以M1 型巨噬細(xì)胞為主，M1 型巨噬細(xì)胞數(shù)量隨著炎癥的進(jìn)展而上升，緩解期和慢性期則以M2型巨噬細(xì)胞為主，這一過程是否參與痛風(fēng)的炎癥的自發(fā)緩解仍有待進(jìn)一步研究[33]。然而，痛風(fēng)患者關(guān)節(jié)滑液中CD14+巨噬細(xì)胞與NETs 數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，巨噬細(xì)胞不僅通過分泌IL-1β 促進(jìn)NETs 形成，還能夠吞噬降解MSU 晶體誘導(dǎo)的NETs，這一過程并未引起顯著的促炎或抗炎效應(yīng)[34]。目前仍然需要進(jìn)一步的證據(jù)來探索巨噬細(xì)胞極化、NETs 和痛風(fēng)之間的關(guān)聯(lián)，這對于明確痛風(fēng)自發(fā)緩解的作用機(jī)制具有重要意義。

除此之外，在痛風(fēng)發(fā)作期間連續(xù)進(jìn)行滑液分析發(fā)現(xiàn)，在痛風(fēng)消退期炎癥的負(fù)調(diào)控因子增加，如TGF-β、IL-1 受體拮抗劑、IL-10 和可溶性TNF 受體[35]。載脂蛋白尤其是載脂蛋白B 與MSU 結(jié)合，可促進(jìn)痛風(fēng)炎癥的消退[36]。

2 慢性炎癥

反復(fù)發(fā)作是痛風(fēng)的顯著特征，痛風(fēng)長期反復(fù)發(fā)作可發(fā)展為慢性痛風(fēng)，慢性痛風(fēng)表現(xiàn)為痛風(fēng)石形成、慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎和結(jié)構(gòu)性關(guān)節(jié)損傷[2]。

2.1 痛風(fēng)石形成 痛風(fēng)石是由MSU 晶體沉積導(dǎo)致的慢性肉芽腫，由單核、多核巨噬細(xì)胞和致密結(jié)締組織包裹MSU 晶體形成，可沉積于關(guān)節(jié)、骨、軟骨、肌腱和皮膚，偶爾也見于特殊器官，例如肝臟[37]、視網(wǎng)膜[38]。痛風(fēng)石由3 個(gè)主要區(qū)域組成：首先是緊密堆積的MSU核心區(qū)，第二層是密集的免疫細(xì)胞暈環(huán)區(qū)，最外層是纖維血管區(qū)，其中大量的CD68+單核和多核巨噬細(xì)胞見于細(xì)胞暈環(huán)區(qū)，CD20+B 細(xì)胞見于細(xì)胞纖維血管區(qū)，肥大細(xì)胞和CD8+T 細(xì)胞則同時(shí)存在于細(xì)胞暈環(huán)區(qū)和纖維血管區(qū)。與急性痛風(fēng)發(fā)作激活固有免疫有所不同，痛風(fēng)石所致慢性炎癥同時(shí)涉及固有免疫和適應(yīng)性免疫；CD68+巨噬細(xì)胞數(shù)量與表達(dá)IL-1β 和表達(dá)轉(zhuǎn)化生長因子β1 的細(xì)胞數(shù)量均密切相關(guān)，這種促炎和抑炎因子的共表達(dá)可能參與了痛風(fēng)石所致慢性炎癥-緩解和組織重塑的循環(huán)過程[39]。

2.2 慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎 慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎表現(xiàn)為慢性滑膜炎、骨侵蝕、軟骨損傷和痛風(fēng)石形成[40-41]。沉積于滑膜的尿酸鹽晶體刺激軟骨細(xì)胞，產(chǎn)生炎癥因子、一氧化氮和基質(zhì)金屬蛋白酶，導(dǎo)致軟骨損傷和骨基質(zhì)損傷[42-43]。痛風(fēng)進(jìn)展至晚期，在影像學(xué)和病理學(xué)中可見關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)損傷，伴有骨侵蝕和局灶性軟骨損傷等特征性改變[41，44]。

2.3 骨侵蝕 MSU 晶體的體積與骨侵蝕程度呈強(qiáng)正相關(guān)[41]。正常生理?xiàng)l件下，骨組織的穩(wěn)態(tài)是一個(gè)持續(xù)動態(tài)的骨重塑過程，主要通過成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成和破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收達(dá)到動態(tài)平衡來實(shí)現(xiàn)[45]。有研究使用三維雙能CT 分析了有合并痛風(fēng)石的患者M(jìn)SU 在骨關(guān)節(jié)的沉積部位，發(fā)現(xiàn)MSU 沉積于關(guān)節(jié)內(nèi)、骨表面和侵蝕的骨內(nèi)，而在骨皮質(zhì)完整的骨內(nèi)未觀察到MSU 沉積，提示MSU 所致骨侵蝕是“由外向內(nèi)”發(fā)展[46]，這與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎所致骨侵蝕不同。痛風(fēng)石所致骨侵蝕發(fā)生于痛風(fēng)石與骨交界面，在痛風(fēng)石與骨的交界處幾乎沒有成骨細(xì)胞[47]。一方面，MSU 晶體可直接作用于成骨細(xì)胞[47]，或通過刺激巨噬細(xì)胞[48]、黏膜相關(guān)不變T 細(xì)胞[49]分泌促炎因子IL-1β、IL-6 和TNF-α，或刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生中性粒細(xì)胞來源的外泌體[50]等間接作用，降低成骨細(xì)胞活力和抑制成骨分化。另一方面，MSU 減少骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞分泌骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）[51]，同時(shí)包繞MSU 的細(xì)胞暈環(huán)區(qū)和纖維血管區(qū)中可檢測到表達(dá)NF-κB 受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor kappa B ligand，RANKL）的T 細(xì)胞[52]，RANKL 可與破骨細(xì)胞前體細(xì)胞上表達(dá)的NF-κB 受體（receptor activator of nuclear factor kappa B，RANK）結(jié)合驅(qū)動破骨細(xì)胞分化。OPG 是一種誘餌受體，與RANK 競爭性結(jié)合RANKL，RANKL/OPG 平衡破壞，驅(qū)動破骨細(xì)胞活化[45]，成骨細(xì)胞抑制而破骨細(xì)胞活躍，骨重塑不平衡，導(dǎo)致骨侵蝕和異常的骨形成。此外，MSU 可直接抑制骨細(xì)胞活力，并通過作用于巨噬細(xì)胞間接促進(jìn)骨細(xì)胞向促炎和促吸收狀態(tài)轉(zhuǎn)變，加重骨重塑紊亂[53]。

3 小結(jié)

痛風(fēng)是一種常見的風(fēng)濕性疾病，明確急性和慢性痛風(fēng)發(fā)病的分子機(jī)制能夠?yàn)橹委熖峁┧悸泛桶悬c(diǎn)。本文對痛風(fēng)性關(guān)節(jié)急、慢性炎癥發(fā)病的分子機(jī)制做了詳細(xì)描述，但目前仍有許多基礎(chǔ)和臨床相關(guān)問題未解決，有關(guān)痛風(fēng)自發(fā)緩解的機(jī)制依然未有定論，臨床上觀察到MSU 晶體沉積但并未誘發(fā)炎癥的原因依然有待進(jìn)一步探索。