白介素21及其受体在多发性肌炎和皮肌炎病理生理机制中的作用

发布时间：2020-06-08 08:04

【摘要】：研究背景特发性炎症性肌病(Idiopathic inflammatory myopathies,IIMs)是一组以骨骼肌受累为主的临床异质性疾病,其主要特点是慢性或亚急性进展的肌肉无力以及肌纤维坏死伴或不伴炎症细胞浸润等。根据不同的临床病理特点,IIMs可分为以下几个亚型:多发性肌炎(polymyositis,PM)、皮肌炎(dermatomyos itis,DM)、散发性包涵体肌炎(sporadic inclusion body myositis,sIBM)、免疫介导坏死性肌病(immune-mediated necrotizing myopathy,IMNM)等。它们具有一些共同的临床特点:除sIBM早期以远端肌肉受累为主外,其余亚型早期均以近端肌肉受累为主;所有亚型患者的颈伸肌及咽喉肌均可受累出现抬头困难与吞咽困难,在疾病晚期,还可因呼吸肌受累出现呼吸困难,但所有亚型眼肌均不受累。此外,IIMs患者常伴有肌肉以外其他器官受累的症状,如发热、关节痛、雷诺现象等,心脏受累可导致心律失常、心功能衰竭,肺部受累可伴发间质性肺病。PM和DM是临床中比较重要的两个亚型。DM在儿童和成人中均可发病,在出现肌无力症状前、后早期即可出现皮肤受损的症状,且这些皮损对光敏感,暴露在紫外线下即会加重。此外,指甲基底部扩张的毛细血管襻以及手掌、指尖出现角质不规则增厚、破裂(又称技工手)也是DM特征性的临床表现。儿童型DM常伴发皮肤及胃肠道的溃疡、皮下和肌肉组织中的钙化以及脂肪营养不良等。随着DM患者患病时间的延长,伴发肿瘤的比例也逐渐升高。肌肉活检可见肌纤维出现坏死再生伴有炎症细胞浸润,炎症细胞主要分布在血管周围和肌束间,镜下可见毛细血管数量减少,管腔扩大,常可出现特有的束周萎缩改变。和DM不同,PM多数情况下累及成人,较少累及儿童,常表现为缓慢进展的对称性四肢近端无力,不伴有皮肤损害的表现。肌肉活检除提示肌纤维坏死再生外,常可见炎症细胞包绕、侵入及破坏正常纤维,炎症细胞亦可累及肌束膜,但极少分布在血管周围,正常状态下不表达的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)-I可广泛表达在几乎所有肌纤维的肌膜上。目前PM和DM的免疫病理机制仍然不清楚。通常认为在DM发病过程中,早期抗内皮细胞的抗体和内皮细胞结合后激活补体C3,然后形成C5b9攻膜复合物,沉积在肌内膜周围的毛细血管上,毛细血管壁的内皮肿胀并空泡化进而导致毛细血管破坏,其支配的肌肉出现缺血坏死,肌肉组织中的毛细血管总数减少,残存的毛细血管管腔代偿性增大,肌束周边的纤维因为灌注不足,更容易发生缺血坏死,从而形成DM特有的束周萎缩病理改变。与DM不同,PM的发病过程主要由CD8+T细胞介导,活化的CD8+T细胞可产生穿孔素及颗粒酶,CD8+T细胞包绕、侵入表达M HC-I的非坏死性肌纤维后,定向释放颗粒酶及穿孔素,诱导肌纤维变性坏死。在这个过程中,CD8+T细胞侵入表达MHC-I的非坏死性肌纤维形成CD8/MHC-I复合物是PM特征性的病理改变,在其他肌病如部分伴有炎性反应的肌营养不良中,肌纤维基本不表达MHC-I。在以上所述的PM和DM致病过程中,细胞因子也发挥了重要的作用。细胞因子是小分子蛋白物质,其分泌后可以参与调节以上两类炎症性肌病的免疫致病过程。肌炎患者肌肉组织中细胞因子的来源比较多样,侵入肌肉组织的炎症细胞是细胞因子的主要来源,产生的细胞因子同时可以参与调节炎症细胞的功能、维持炎性反应;肌纤维本身也可以产生细胞因子参与炎性反应过程;此外,血管内皮细胞亦可产生细胞因子,协助外周活化的炎症细胞迁徙到肌肉组织中。在PM和D M患者中,细胞因子可从以下几个方面如活化固有免疫反应、募集炎症细胞、活化巨噬细胞、促进T淋巴细胞的分化及活化、调节B淋巴细胞的分化及功能等来参与调节免疫反应。白介素(interleukin,IL)21是在2000年发现的一种细胞因子,其属于一型细胞因子家族的一员,一型细胞因子家族还包括白介素2、4、7、9、15等,IL-21和上述白介素的结构极为相似。在不同亚型的CD4+T淋巴细胞中,滤泡辅助性T(T follicular helper,Tfh)细胞和辅助性T(T helper,Th)17细胞是两种主要产生IL-21的亚型;此外,自然杀伤T(natural killer T,NKT)细胞也是IL-21的主要产生细胞之一。IL-21主要通过与其跨膜复合受体相结合发挥其生物学作用,该复合受体包含两个亚单位,一个是命名为IL-21受体(interleukin 21 receptor,IL-21R)的α链,另一个是与其他一型细胞因子家族成员相同的γ链。该跨膜复合受体可在多种免疫细胞上表达,例如CD4+T淋巴细胞、CD8+T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤(natural killer,NK)细胞、NKT细胞、巨噬细胞、树突状细胞等。当IL-21和复合受体结合后,可通过一系列信号转导途径调节目的基因的表达,进而参与调节各类免疫细胞的活化及功能。IL-21可以诱导原始CD4+T淋巴细胞的分化并促进其分泌细胞因子;作为主要产生IL-21的两种CD4+T淋巴细胞亚型,IL-21在调节Th17细胞及Tfh细胞的分化、增殖及功能表达上同样发挥了重要的作用。对于CD8+T淋巴细胞,研究证实IL-21可以显著地诱导其分化,延长生存期,增强其细胞毒性作用。IL-21对于B淋巴细胞的作用比较复杂,其可以促进B淋巴细胞分化成为浆细胞,但在特定环境下亦可促进B淋巴细胞的凋亡。此外,IL-21可以促进NK细胞的分化、增殖和成熟,增强其细胞毒性作用,亦可促进NKT细胞的增殖,延长其生存期并增强其细胞毒性作用,还可活化巨噬细胞,增强其吞噬作用。目前研究已经证实IL-21在多种自身免疫疾病如类风湿性关节炎、干燥综合征、系统性红斑狼疮、一型糖尿病、多发性硬化、炎症性肠病及银屑病等的致病过程中,均发挥了重要的作用,而其在PM和DM患者中的表达和作用目前尚无研究。目的验证IL-21和IL-21R在PM和DM患者肌肉组织及血清中的表达,并对其参与PM和DM患者的致病过程做初步的探讨。方法纳入接受肌活检并可提供肌肉组织标本的PM患者12例,DM患者11例以及正常对照6例,纳入可提供血清标本的PM患者19例,DM患者36例和正常对照20例。应用实时荧光定量PCR法检测PM、DM患者及正常对照肌肉组织中IL-21及IL-21R mR NA的表达;免疫组化染色检测IL-21及IL-21R蛋白的表达及分布特点;酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法检测PM、DM患者及对照血清中IL-21的水平。分析PM、DM患者肌肉组织IL-21 mRNA表达水平、血清I L-21水平与临床特点、实验室检查的相关性。结果1、IL-21 mRNA在PM和DM患者肌肉组织中的表达水平较对照比均升高(PM V S.对照,P0.05;DMVS.对照,P0.05),而两组患者之间肌肉组织中IL-21mR NA表达水平没有差异(P0.05)。IL-21R mRNA在PM和DM患者肌肉组织中的表达与对照比较无差异,两组患者之间也没有差异(P0.05)。分别将PM和DM患者肌肉组织中IL-21 mRNA水平与患者徒手肌力评定(manual muscle test,MMT)评分及血清肌酸激酶水平做相关分析,在两组患者中均未发现肌肉组织中IL-21 mRNA水平与MMT评分或血清肌酸激酶水平相关。2、免疫组化提示在PM患者肌肉组织中,IL-21主要表达在包绕、侵入非坏死性肌纤维的炎症细胞上,在DM患者肌肉组织中,IL-21主要表达在环绕血管周围的炎症细胞上;IL-21R在PM和DM患者肌肉组织中的分布特点和IL-21类似;在两组患者的肌纤维上均未发现IL-21或IL-21R的表达。正常对照肌肉组织中未见IL-21及IL-21R的表达。3、ELISA结果提示血清IL-21水平在PM和DM患者中均较对照组升高,PM患者血清IL-21 浓度为50.77(44.19,60.62)pg/ml,DM患者浓度为49.12(45.28,60.07)pg/ml,对照组浓度为42.54(38.69,48.85)pg/ml(PMVS.对照,P0.05;DM VS.对照,P0.05)。两组患者之间血清IL-21的水平没有差异(P0.05)。在两组患者中,将血清IL-21水平分别与患者的MMT评分、血清肌酸激酶水平及其他临床特点做了相关性分析,未发现明显相关。结论在PM和DM患者中,IL-21在肌肉组织及血清中的表达水平上调,同样肌肉组织中IL-21R蛋白的表达水平也上调。IL-21可通过与其受体结合作用于炎症细胞参与PM和DM的致病过程,这一机制在PM和DM患者发病的起始阶段可能尤为重要,而对肌纤维变性坏死的形成,其作用并不明显。
【图文】：

肌肉组织,表达水平,患者,无差异

逦４９．８４±８．３５逦５７．８１±１７．２５逦０．０８１逡逑征逡逑图１逡逑｜邋２５００－，逦，，邋Ｐ＜0邋°５逦，逡逑０逡逑ｇ－邋２０００－逦一邋厂逡逑０）逦ｊ逡逑Ｚ邋１５００－逦逦＇逦逡逑ａ：逡逑｜邋１０００－逦ｐ＜0．0５逦｜逡逑Ｊｉ逦Ｉ逦１逡逑１逦５００－逦Ｔ逡逑１逦——ｉ逦丨，Ｉ丨￣ｉ——逡逑＾逦Ｃｏｎｔｒｏｌ逦ＤＭ逦ＰＭ逡逑图１：邋ＰＭ和ＤＭ患者肌肉组织中ＩＬ－２１邋ｍＲＮＡ的表达水平。ＰＭ和ＤＭ患者肌肉组织中ＩＬ逡逑－２１邋ｍＲＮＡ表达水平均较对照组升高，ＰＭ和ＤＭ患者之间无差异。逡逑３６逡逑

肌肉组织,免疫组化染色,患者

图２：邋ＰＭ和ＤＭ患者肌肉组织中ＩＬ－２１Ｒ邋ｍＲＮＡ的表达水平。ＰＭ和ＤＭ患者肌肉组织中Ｉ逡逑Ｌ－２１Ｒ邋ｍＲＮＡ表达水平和对照组比较均无差异，ＰＭ和ＤＭ患者之间无差异。逡逑图３逡逑；邋■；＇逡逑＾逦，煖逡逑ｒＡ．泰，＿邋．邋’邋’Ｉｔ邋}0＇逡逑／ｖＭ、，Ｂ邋Ｊ、＇？逡逑图３：邋ＰＭ和ＤＭ患者肌肉组织中ＩＬ－２１免疫组化染色。ａ、ｂ分别为ＤＭ患者ＨＥ染色和Ｉ逡逑Ｌ－２１免疫组化染色；ｃ、ｄ分别为ＰＭ患者ＨＥ和ＩＬ－２１免疫组化染色。ＩＬ－２１在ＤＭ和Ｐ逡逑Ｍ患者肌肉组织中的炎症细胞上均可见明显表达。（放大倍数４００Ｘ邋）逡逑３７逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R593.26

【相似文献】