引用本文： 楊定龍, 張志強. 輔助性 T 細胞在骨關節炎發病機制中的作用. 中國修復重建外科雜志, 2020, 34(7): 932-938. doi: 10.7507/1002-1892.201910063 復制
骨關節炎（osteoarthritis，OA）是一種臨床常見的以關節軟骨退變為特點的關節疾病，主要累及膝關節、髖關節及遠端指尖關節。傳統觀點認為 OA 是一種非炎癥性疾病[1]，其發病主要歸因于年齡、體質量、性別及異常關節負荷等因素導致的關節軟骨破壞[2-4]。因此，學者們大多集中于促進軟骨間質合成、抑制軟骨細胞凋亡、抑制軟骨間質分解的分子生物學研究、關節損傷的生物力學研究以及促進軟骨修復的組織工程學研究，但至今對軟骨修復的潛在機制仍不清楚[5]。
越來越多研究表明，OA 發病與滑膜炎癥密切相關[6-8]，并在 OA 患者關節滑膜中發現了多種免疫細胞浸潤，這為骨科學與免疫學之間建立了聯系，即骨免疫學[9]。現已發現免疫系統失調與各種炎癥性自身免疫性疾病的發作相關，如類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，RA），為免疫系統失調損害了骨完整性[10]。目前已在 OA 患者關節滑膜中發現了 T 細胞、B 細胞、巨噬細胞、肥大細胞、NK 細胞浸潤，其中輔助性 T 細胞（helper T cell，Th）是 OA 發病的重要因素。本綜述主要介紹 Th 細胞在 OA 中的表現及作用，以期為 OA 的研究及治療提供新方向和新思路。
1 T 細胞與 OA
T 細胞來源于骨髓或胚肝淋巴樣干細胞分化發育的早期 T 細胞系前體，胸腺基質細胞表達的 Notch 配體與 T 細胞系前體的 Notch 相互作用后，由胸腺基質細胞傳遞的信號及胸腺激素決定 T 細胞的定向分化，最終發育分化為成熟的、僅表達 CD4 或 CD8 的單陽性 T 細胞。從胸腺遷出的初始 T 細胞，在外周淋巴器官中接受抗原提呈細胞提呈的抗原后迅速被激活，進而增殖并分化成為不同的效應/記憶 T 細胞。
T 細胞根據其表面標志和功能特性，可分為不同亞型。① 根據細胞分化狀態、表達的細胞表面分子及功能，T 細胞可分為初始、效應和記憶性 T 細胞。初始 T 細胞表達 CD45RA 和高水平 L-選擇素（CD62Lhigh）；效應 T 細胞是執行機體免疫效應功能的細胞，表達 CD45RO 和高水平 IL-2 受體；記憶性 T 細胞維持機體免疫記憶功能，表達 CD45RO，根據趨化因子受體 7（CC chemokine rceptor 7，CCR7）的表達，又可以將記憶性 T 細胞分為 CCR7+ 和 CCR7? 兩個亞群。② 根據 T 細胞表面的 T 細胞受體分子組成，T 細胞可分為 αβT 細胞和 γδT 細胞。③ 根據 T 細胞在免疫應答中的功能，可分成 Th 細胞、細胞毒性 T 細胞和調節性 T 細胞（regulatory T cell，Treg）[11]，Th 細胞輔助 T 細胞和 B 細胞產生應答，細胞毒性 T 細胞具有免疫殺傷效應，Treg 細胞具有免疫抑制功能。目前研究提示，與 OA 病理相關的 T 細胞亞群主要是 Th1、Th9、Th17、Treg 細胞[12]。
有研究表明，至少 50%OA 患者存在滑膜炎性改變[6]，OA 滑膜組織中的免疫細胞主要是巨噬細胞、T 細胞、B 細胞、NK 細胞和樹突狀細胞[7]，T 細胞占全部免疫細胞的 22%[13]。來自 OA 患者滑液和外周血的 T 細胞，對不同捐獻者的軟骨細胞膜和成纖維細胞膜表現出強烈的 T 細胞反應[14]，并且 OA 軟骨細胞可以體外刺激自體 T 細胞產生反應[15]。一項研究通過體外 3H-胸苷嘧啶核苷摻入實驗，發現半月板部分切除家兔體內 T 細胞對Ⅲ型膠原的免疫反應增強，同時在切除術后軟骨嚴重退變家兔中觀察到對軟骨蛋白多糖的免疫反應[16]。另一項包含 40 例接受人工全膝關節置換術 OA 患者的研究發現，滑膜 CD4+ T 細胞與終末期膝關節 OA 患者的疼痛視覺模擬評分（VAS）相關，并且這種關聯可能是由脂肪酸介導的[17]，這可能成為 OA 疼痛治療的研究方向。Chen 等[18]的研究表明，T 細胞免疫球蛋白黏蛋白 3 可以調節 CD4+ 和 CD8+ T 細胞中 γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）的表達，并以此影響 OA 的進程。以上研究結果均表明，T 細胞與 OA 的發展密切相關。
2 Th 細胞與 OA
2.1 Th1 細胞
初始 CD4+ T 細胞在 IL-12、IFN-γ 作用下分化成為 Th1 細胞，Th1 細胞可以合成 IFN-γ、IL-2 和 TNF-α 等細胞因子[19-21]，在抗胞內病原體感染中起重要作用。OA 患者膝關節滑膜及滑液中 Th1 細胞的活化明顯增加，Rosshirt 等[22]對 55 例終末期膝關節 OA 患者進行研究，用流式細胞儀檢測滑膜、滑液和外周血中 CD3+CD4+CD8– T 細胞亞群數量及其分化狀態，流式微球技術分析 T 細胞亞群特異性細胞因子。結果顯示與外周血相比，滑膜和滑液中 CD4+ T 細胞浸潤更明顯，滑液中促炎癥反應性 Th1 細胞以及 Th1 細胞相關的免疫調節細胞因子，如 IFN-γ、IL-2、IL-10 均明顯增加。上述結果說明，終末期 OA 的膝關節組織中 CD4+ T 細胞向活化 Th1 細胞分化增加，Th1 細胞的細胞因子分泌增加。
此外，OA 患者膝關節滑液中 Th1 細胞數量也增加。Haynes 等[23]的研究發現，在植物血球凝集素和離子霉素的刺激下，OA 患者滑液表達 IL-2 和 TNF-α，說明滑液中可能存在產生 IL-2、TNF-α 的細胞，即 Th1 細胞。Yamada 等[24]的研究顯示 OA 患者滑液中 Th1 細胞活化標志物升高，如 CD69、CD45RO、HLA-DR等。此外，OA 患者滑液中 CD4+CD8+ T 細胞中的 IFN-γ 水平高于外周血[25]。在部分 OA 患者滑膜組織中也可以找到 Th1 細胞，Chen 等[26]采用流式細胞術在 OA 患者滑膜組織中找到 IFN-γ 轉錄物，并發現 Th1 細胞數量與血清 C-反應蛋白、關節炎疾病活動度評分以及滑膜襯里層的增生密切相關。一項包含 120 例 OA 患者的研究發現，與健康對照組相比，大多數 OA 患者滑膜中的 T 細胞隨著 OA 進展其分化越明顯，其中最明顯的 T 細胞亞群是 Th1、Th17 細胞，最終導致 Th1/Th2 和 Th17/Treg 細胞平衡被打破[27]。有研究在 OA 患者滑膜中檢測到 IFN-γ+ 細胞，其數量約為 IL-4+ 細胞的 5 倍[28]。因此不僅 OA 患者滑液中 Th1 細胞增加，滑膜組織中也有所增加。
Th1 細胞產生的細胞因子具有明顯促炎和軟骨破壞作用，并以此促進 OA 發展。目前研究中與 Th1 細胞有關的細胞因子主要為 TNF-α，而 OA 患者軟骨中 TNF-α 過度表達[29]，滑膜中也可檢測到 TNF-α[30]。TNF-α 和 IL-1β 在 OA 中具有協同作用，它們可以刺激軟骨細胞釋放基質金屬蛋白酶 1（matrix metalloproteinase 1，MMP-1）、MMP-3 和 MMP-13，而 MMP 可以促進軟骨降解[31]。TNF-α 還會引導 IL-8[32]、趨化因子配體 5[33]等趨化因子的釋放，并促進 OA 進展；TNF-α 能抑制軟骨細胞中蛋白多糖、連接蛋白和Ⅱ型膠原的合成[34]。最近研究表明，在碘乙酸單鈉誘導的 OA 大鼠模型中，TNF-α 通過抑制 PI3K/AKT 途徑，增加滑膜成纖維細胞炎癥因子的表達[35]。
2.2 Th2 細胞
初始 CD4+ T 細胞在 IL-4 作用下分化為 Th2 細胞，活化的 Th2 細胞可以產生 IL-4、IL-5、IL-10 和 IL-13 等細胞因子[21, 36-37]，表面標志物有 CD30 和 CCR3 等，Th2 細胞在參與變態反應和抵抗寄生蟲感染等方面起著重要作用。有研究對 15 只犬 OA 模型的滑液進行檢測，只檢測到低水平的 IL-4[38]；Dolganiuc 等[25]采用流式細胞術分析發現，OA 患者的外周血和滑液中僅能檢測到低水平的 IL-4 和 IL-10。在一項納入 18 例 OA 患者和 13 例 RA 患者的研究中，通過 PCR 分析發現在 16 例 OA 患者和 13 例 RA 患者滑膜中可以檢測到 IL-10 轉錄，但是未檢測到 IL-4 和 IL-5[39]。另外，在植物血球凝集素和離子霉素刺激條件下，雖然刺激后 48 h OA 患者滑液中高表達 IL-10，但未檢測到 IL-4[23]，提示滑液中的 IL-10 可能來自于其他細胞，例如 Treg 細胞。目前研究表明，在 OA 患者滑膜、滑液和外周血中與 Th2 細胞相關的細胞因子水平均較低，偶有 IL-10 表達升高，但不足以表明 Th2 細胞在 OA 發病中起作用。
2.3 Th9 細胞
Th9 細胞可由 IL-4 和 TGF-β 等細胞因子作用于初始 CD4+ T 細胞分化而成，也可以由 TGF-β 單獨誘導 Th2 細胞分化而成。活化的 Th9 細胞主要產生 IL-9、IL-10 等細胞因子[20-21, 40-41]。IL-9 是 T 細胞、肥大細胞以及造血干細胞重要的生長因子，具有抑制細胞凋亡的作用。Kundu-Raychaudhuri 等[42]采用 Western blot 檢測 OA 患者滑液和外周血中與 IL-9 促生長/存活作用有關的信號蛋白，結果提示滑液及外周血中存在高水平的 IL-9，而且高水平的 IL-9 由純化的 CD3+ T 細胞活化產生，表明 OA 患者滑液和外周血中的 IL-9 部分或全部來源于 CD3+ T 細胞。另外，Qi 等[43]通過流式細胞術檢測了 25 例 OA 患者和 13 例健康對照者外周血中 T 細胞數量，發現 OA 患者外周血中的 Th9 細胞顯著多于健康對照者，血清 IL-9 水平高于健康對照者；而且 Th9 細胞數量和 IL-9 水平與 OA 患者美國西部 Ontario 與 McMaster 大學骨關節炎指數評分（WOMAC）成正相關，與 OA 患者臨床癥狀和關節功能也相關，提示 Th9 細胞數量以及 IL-9 水平可能成為判斷 OA 嚴重程度的標志。目前研究發現 Th9 細胞在 OA 滑液和外周血中表現明顯的活化與聚集，但支持該結論的研究較少，而且 Th9 細胞及其促進 OA 進展的具體機制仍不清楚。
2.4 Th17 細胞
靜息 T 細胞在 TGF-β 和 IL-6 共存的微環境中向 Th17 譜系分化，Th17 細胞能夠產生 IL-17、IL-21 和 IL-22 等細胞因子[44-46]，在抗胞外病原體感染和介導自身免疫中發揮重要的免疫應答和炎癥損傷作用[47-48]。有研究認為在 OA 患者和健康對照者之間，外周血 Th17 細胞百分比、絕對數量和 IL-17 水平沒有差異[49]。但更多研究提示 Th17 細胞在 OA 中起重要作用。在 OA 患者滑膜中存在 CD4+ T 細胞向 Th17 細胞分化的現象[27]，OA 患者外周血中 Th17 細胞數量顯著高于健康對照者，并且 Th9 細胞數量與 Th17 細胞成正相關[43]。Askari 等[50]通過 ELISA 技術檢測了 131 例 OA 患者和 262 例健康對照者血清中 IL-17A、IL-21、IL-23、維生素 D3 水平，結果發現 OA 患者血清中的 IL-17A 和 IL-23 水平顯著高于健康對照者，而 IL-21 和維生素 D3 顯著降低，其中 IL-17A 水平的升高可能與維生素 D3 水平降低有關，并且血清 IL-17A 水平與 WOMAC 疼痛評分成正相關。OA 患者外周血中 Th17 細胞表達增加，提示 Th17 細胞及其細胞因子水平有可能作為評價 OA 嚴重程度的重要指標。最近有研究表明，IL-17 可以作為一種生物學標志物反映 OA 患者疼痛程度[51]，并且抵抗素和血清中 IL-17 水平與膝關節 OA 患者的軟骨缺損增加有關[52]。
此外，OA 患者滑膜和滑液中 Th17 細胞數量也增加。有研究通過 RT-PCR 技術檢測發現 OA 患者滑膜中 IL-17 mRNA 高表達[53]；免疫組織化學染色檢測發現滑液中高水平 IL-17，但健康受試者滑膜和滑液中的 IL-17 表達均低于檢測閾值[54-55]；另在顳下頜 OA 患者滑液中檢測到 IL-17 mRNA 高表達[56]。在 OA 患者外周血、滑膜和滑液中均發現 Th17 細胞增多或其細胞因子水平升高，提示 Th17 細胞在 OA 發病中起著重要作用，但具體機制仍不十分清楚。
IL-17 最直接的作用是與軟骨細胞和滑膜成纖維細胞膜表面抗原產生細胞免疫應答作用[57-58]。在體外，IL-17 與 TNF-α 產生協同作用并誘導軟骨破壞[59]，上調 MMP 在軟骨細胞及成纖維細胞中的表達[57]，以此促進軟骨降解，上調關節軟骨細胞一氧化氮（NO）的表達，而 NO 是軟骨細胞凋亡的強力誘導物[60-61]，以此對軟骨產生破壞。血清 IL-17A 水平和 WOMAC 疼痛評分成正相關，提示抗 IL-17A 療法可能成為治療 OA 疼痛的新思路。
2.5 Th22 細胞
Th22 細胞是在 IL-6 和 TNF-α 作用下，由 Th0 細胞分化產生[62]，主要表達 IL-22、IL-13 等細胞因子[63]。最初認為，IL-22 由 Th17 細胞表達產生，后來證實 CD4+ T 細胞的某個亞群表達 IL-22，但不表達 IL-17 或 IFN-γ[64]。研究發現，產生 IL-22 的細胞能夠表達皮膚趨化因子受體 CCR10[62, 65]，在黏膜免疫中發揮作用。在顳下頜 OA 患者中，與 Th1、Th17 和 Th22 細胞免疫炎癥相關的 IL-1β、IL-17 和 IL-22 水平明顯增高，但 Th22 細胞在其中的作用仍難以評定[56]。Miyazaki 等[62]的研究發現，在活動性 RA 患者滑膜中觀察到 Th22 細胞明顯浸潤，但在 OA 患者中無類似現象。他們認為 Th22 細胞產生的 IL-22 具有促進破骨細胞分化的能力，在 RA 患者骨破壞中起著重要作用。在另一項類似研究中，RA 和強直性脊柱炎患者外周血中 Th22 細胞數量和 IL-22 的水平均高于 OA 患者和健康對照者[49]。另外，Zhang 等[66]認為 OA 患者外周血中 Th22 細胞數量和 IL-22 水平與健康對照者相比無顯著差異。目前有關 Th22 細胞與 OA 的研究較少，已有的研究均表明 Th22 細胞在 OA 中的作用十分有限，未在 OA 患者滑膜及外周血中發現 Th22 細胞或其細胞因子水平增加。
2.6 濾泡輔助性 T 細胞（follicular helper T cell，Tfh）
Tfh 細胞存在于人扁桃體并定居在淋巴濾泡中，表達 CXC 趨化因子受體 5（CXC chemokine receptor 5，CXCR5）、程序性死亡受體 1（programmed death receptor 1，PD-1）、CD40L（腫瘤壞死因子相關激活蛋白）、Bcl-6 和 IL-21[67]，具有輔助 B 細胞產生抗體的功能[68-69]。Bcl-6 是控制初始 T 細胞分化為 Tfh 細胞的轉錄因子，IL-6 和 IL-21 是誘導 Tfh 細胞發育的關鍵細胞因子。目前與 Tfh 細胞相關的研究較少，僅發現 Tfh 細胞在 OA 患者外周血有表達，因此還需要更多研究去探尋 Tfh 細胞是否同樣存在于 OA 患者滑膜和滑液中。Shan 等[70]通過流式細胞術檢測了 40 例 OA 患者和 13 例健康對照者外周血中 ICOS+（誘導性共刺激分子）PD-1+IL-21+CXCR5+CD4+ T 細胞的含量，結果顯示 OA 患者中 CXCR5+CD4+、PD-1+ CXCR5+CD4+、ICOS+CXCR5+CD4+和 IL-21+CXCR5+CD4+ T 細胞的百分比均顯著高于健康對照者，血清 IL-21、IL-17A 和 IFN-γ 水平顯著高于健康對照者；OA 患者中 IL-21+ Tfh 細胞的表達與 OA 疾病活動、C-反應蛋白水平、WOMAC 評分成正相關。由此可見，Tfh 細胞和 IL-21 可能在 OA 進展中起重要作用，但具體機制尚未明確。Penatti 等[71]和 Chu 等[72]均在 RA 患者滑膜中發現大量 Tfh 細胞聚集，然而 OA 患者的滑膜組織中未見 Tfh 細胞。
3 總結與展望
Th 細胞分類及其在 OA 中的表現見表1。目前，學者們對 T 細胞在 OA 中的作用研究多集中于 OA 患者組織中 T 細胞的分化及浸潤表現，以及與亞群相關的細胞因子和表面分子在組織中的表達情況，對于具體機制仍所知甚少。研究表明，TNF-α、IL-17 等細胞因子具有促進軟骨細胞凋亡、抑制軟骨合成及促進軟骨降解等作用，IL-9 水平可能成為評定 OA 嚴重程度的標志物，IL-17 水平反映 OA 疼痛程度，為 OA 疼痛治療提供新思路。另外，當 OA 患者外周血 T 細胞受到人軟骨連接蛋白和蛋白多糖 G1 球狀結構域的刺激時，其細胞免疫性高于正常人水平[73]，Th 細胞在其中可能發揮重要作用。Th1、Th9、Th17 細胞在 OA 發病中的作用明顯大于 Th2、Th22 和 Tfh 細胞。
表1
Th 細胞分類及其在 OA 中的表現
Table1.
The classification of Th cells and its performance in OA
目前研究已發現 IL-1、TNF-α、IL-17 等細胞因子加速了 OA 的進展[31]，故抗細胞因子療法可能成為治療 OA 的新途徑。例如，有學者發現關節腔內注射富血小板血漿可顯著改善膝關節 OA 患者疼痛癥狀及關節功能，并在一定程度上降低患者體內 IL-17 水平[74]；枸杞多糖可降低 OA 軟骨細胞中 IL-1、TNF-α 水平，抑制 NF-κB 信號通路，有助于改善 OA 損傷程度[75]。但是這些研究中相關細胞因子的減少不一定是通過某種機制阻礙了其表達，也可能是 OA 緩解后的結果，因此具體機制還有待探索。
細胞外刺激、細胞內信號（如 mTOR 復合物 1）、細胞代謝（如氨基酸代謝）是調節 T 細胞功能的重要因素，因此通過這些因素可能改變 OA 的進展[12]。現已發現 mTOR 復合物 1 通過幾種途徑調節 Th17 細胞分化和 IL-17 表達，提高了通過 mTOR 復合物 1 信號傳導延緩 OA 進程的可能性[76]。
未來應進一步尋找 OA 發病的深層免疫相關分子機制，在此基礎上針對機制中靶點研究治療方法。另外，骨軟骨復合體作為一個整體功能單位來吸收關節運動產生的載荷，已得到多數學者的認同。OA 不僅導致軟骨損傷，還伴隨著軟骨下骨損傷引起的炎癥反應，故對骨軟骨復合體損傷中免疫因素的研究，對于 OA 治療具有重要意義。
作者貢獻：張志強負責綜述構思及觀點形成；楊定龍負責資料搜集、文章框架設計及文章撰寫。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在任何利益沖突。
骨關節炎（osteoarthritis，OA）是一種臨床常見的以關節軟骨退變為特點的關節疾病，主要累及膝關節、髖關節及遠端指尖關節。傳統觀點認為 OA 是一種非炎癥性疾病[1]，其發病主要歸因于年齡、體質量、性別及異常關節負荷等因素導致的關節軟骨破壞[2-4]。因此，學者們大多集中于促進軟骨間質合成、抑制軟骨細胞凋亡、抑制軟骨間質分解的分子生物學研究、關節損傷的生物力學研究以及促進軟骨修復的組織工程學研究，但至今對軟骨修復的潛在機制仍不清楚[5]。
越來越多研究表明，OA 發病與滑膜炎癥密切相關[6-8]，并在 OA 患者關節滑膜中發現了多種免疫細胞浸潤，這為骨科學與免疫學之間建立了聯系，即骨免疫學[9]。現已發現免疫系統失調與各種炎癥性自身免疫性疾病的發作相關，如類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，RA），為免疫系統失調損害了骨完整性[10]。目前已在 OA 患者關節滑膜中發現了 T 細胞、B 細胞、巨噬細胞、肥大細胞、NK 細胞浸潤，其中輔助性 T 細胞（helper T cell，Th）是 OA 發病的重要因素。本綜述主要介紹 Th 細胞在 OA 中的表現及作用，以期為 OA 的研究及治療提供新方向和新思路。
1 T 細胞與 OA
T 細胞來源于骨髓或胚肝淋巴樣干細胞分化發育的早期 T 細胞系前體，胸腺基質細胞表達的 Notch 配體與 T 細胞系前體的 Notch 相互作用后，由胸腺基質細胞傳遞的信號及胸腺激素決定 T 細胞的定向分化，最終發育分化為成熟的、僅表達 CD4 或 CD8 的單陽性 T 細胞。從胸腺遷出的初始 T 細胞，在外周淋巴器官中接受抗原提呈細胞提呈的抗原后迅速被激活，進而增殖并分化成為不同的效應/記憶 T 細胞。
T 細胞根據其表面標志和功能特性，可分為不同亞型。① 根據細胞分化狀態、表達的細胞表面分子及功能，T 細胞可分為初始、效應和記憶性 T 細胞。初始 T 細胞表達 CD45RA 和高水平 L-選擇素（CD62Lhigh）；效應 T 細胞是執行機體免疫效應功能的細胞，表達 CD45RO 和高水平 IL-2 受體；記憶性 T 細胞維持機體免疫記憶功能，表達 CD45RO，根據趨化因子受體 7（CC chemokine rceptor 7，CCR7）的表達，又可以將記憶性 T 細胞分為 CCR7+ 和 CCR7? 兩個亞群。② 根據 T 細胞表面的 T 細胞受體分子組成，T 細胞可分為 αβT 細胞和 γδT 細胞。③ 根據 T 細胞在免疫應答中的功能，可分成 Th 細胞、細胞毒性 T 細胞和調節性 T 細胞（regulatory T cell，Treg）[11]，Th 細胞輔助 T 細胞和 B 細胞產生應答，細胞毒性 T 細胞具有免疫殺傷效應，Treg 細胞具有免疫抑制功能。目前研究提示，與 OA 病理相關的 T 細胞亞群主要是 Th1、Th9、Th17、Treg 細胞[12]。
有研究表明，至少 50%OA 患者存在滑膜炎性改變[6]，OA 滑膜組織中的免疫細胞主要是巨噬細胞、T 細胞、B 細胞、NK 細胞和樹突狀細胞[7]，T 細胞占全部免疫細胞的 22%[13]。來自 OA 患者滑液和外周血的 T 細胞，對不同捐獻者的軟骨細胞膜和成纖維細胞膜表現出強烈的 T 細胞反應[14]，并且 OA 軟骨細胞可以體外刺激自體 T 細胞產生反應[15]。一項研究通過體外 3H-胸苷嘧啶核苷摻入實驗，發現半月板部分切除家兔體內 T 細胞對Ⅲ型膠原的免疫反應增強，同時在切除術后軟骨嚴重退變家兔中觀察到對軟骨蛋白多糖的免疫反應[16]。另一項包含 40 例接受人工全膝關節置換術 OA 患者的研究發現，滑膜 CD4+ T 細胞與終末期膝關節 OA 患者的疼痛視覺模擬評分（VAS）相關，并且這種關聯可能是由脂肪酸介導的[17]，這可能成為 OA 疼痛治療的研究方向。Chen 等[18]的研究表明，T 細胞免疫球蛋白黏蛋白 3 可以調節 CD4+ 和 CD8+ T 細胞中 γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）的表達，并以此影響 OA 的進程。以上研究結果均表明，T 細胞與 OA 的發展密切相關。
2 Th 細胞與 OA
2.1 Th1 細胞
初始 CD4+ T 細胞在 IL-12、IFN-γ 作用下分化成為 Th1 細胞，Th1 細胞可以合成 IFN-γ、IL-2 和 TNF-α 等細胞因子[19-21]，在抗胞內病原體感染中起重要作用。OA 患者膝關節滑膜及滑液中 Th1 細胞的活化明顯增加，Rosshirt 等[22]對 55 例終末期膝關節 OA 患者進行研究，用流式細胞儀檢測滑膜、滑液和外周血中 CD3+CD4+CD8– T 細胞亞群數量及其分化狀態，流式微球技術分析 T 細胞亞群特異性細胞因子。結果顯示與外周血相比，滑膜和滑液中 CD4+ T 細胞浸潤更明顯，滑液中促炎癥反應性 Th1 細胞以及 Th1 細胞相關的免疫調節細胞因子，如 IFN-γ、IL-2、IL-10 均明顯增加。上述結果說明，終末期 OA 的膝關節組織中 CD4+ T 細胞向活化 Th1 細胞分化增加，Th1 細胞的細胞因子分泌增加。
此外，OA 患者膝關節滑液中 Th1 細胞數量也增加。Haynes 等[23]的研究發現，在植物血球凝集素和離子霉素的刺激下，OA 患者滑液表達 IL-2 和 TNF-α，說明滑液中可能存在產生 IL-2、TNF-α 的細胞，即 Th1 細胞。Yamada 等[24]的研究顯示 OA 患者滑液中 Th1 細胞活化標志物升高，如 CD69、CD45RO、HLA-DR等。此外，OA 患者滑液中 CD4+CD8+ T 細胞中的 IFN-γ 水平高于外周血[25]。在部分 OA 患者滑膜組織中也可以找到 Th1 細胞，Chen 等[26]采用流式細胞術在 OA 患者滑膜組織中找到 IFN-γ 轉錄物，并發現 Th1 細胞數量與血清 C-反應蛋白、關節炎疾病活動度評分以及滑膜襯里層的增生密切相關。一項包含 120 例 OA 患者的研究發現，與健康對照組相比，大多數 OA 患者滑膜中的 T 細胞隨著 OA 進展其分化越明顯，其中最明顯的 T 細胞亞群是 Th1、Th17 細胞，最終導致 Th1/Th2 和 Th17/Treg 細胞平衡被打破[27]。有研究在 OA 患者滑膜中檢測到 IFN-γ+ 細胞，其數量約為 IL-4+ 細胞的 5 倍[28]。因此不僅 OA 患者滑液中 Th1 細胞增加，滑膜組織中也有所增加。
Th1 細胞產生的細胞因子具有明顯促炎和軟骨破壞作用，并以此促進 OA 發展。目前研究中與 Th1 細胞有關的細胞因子主要為 TNF-α，而 OA 患者軟骨中 TNF-α 過度表達[29]，滑膜中也可檢測到 TNF-α[30]。TNF-α 和 IL-1β 在 OA 中具有協同作用，它們可以刺激軟骨細胞釋放基質金屬蛋白酶 1（matrix metalloproteinase 1，MMP-1）、MMP-3 和 MMP-13，而 MMP 可以促進軟骨降解[31]。TNF-α 還會引導 IL-8[32]、趨化因子配體 5[33]等趨化因子的釋放，并促進 OA 進展；TNF-α 能抑制軟骨細胞中蛋白多糖、連接蛋白和Ⅱ型膠原的合成[34]。最近研究表明，在碘乙酸單鈉誘導的 OA 大鼠模型中，TNF-α 通過抑制 PI3K/AKT 途徑，增加滑膜成纖維細胞炎癥因子的表達[35]。
2.2 Th2 細胞
初始 CD4+ T 細胞在 IL-4 作用下分化為 Th2 細胞，活化的 Th2 細胞可以產生 IL-4、IL-5、IL-10 和 IL-13 等細胞因子[21, 36-37]，表面標志物有 CD30 和 CCR3 等，Th2 細胞在參與變態反應和抵抗寄生蟲感染等方面起著重要作用。有研究對 15 只犬 OA 模型的滑液進行檢測，只檢測到低水平的 IL-4[38]；Dolganiuc 等[25]采用流式細胞術分析發現，OA 患者的外周血和滑液中僅能檢測到低水平的 IL-4 和 IL-10。在一項納入 18 例 OA 患者和 13 例 RA 患者的研究中，通過 PCR 分析發現在 16 例 OA 患者和 13 例 RA 患者滑膜中可以檢測到 IL-10 轉錄，但是未檢測到 IL-4 和 IL-5[39]。另外，在植物血球凝集素和離子霉素刺激條件下，雖然刺激后 48 h OA 患者滑液中高表達 IL-10，但未檢測到 IL-4[23]，提示滑液中的 IL-10 可能來自于其他細胞，例如 Treg 細胞。目前研究表明，在 OA 患者滑膜、滑液和外周血中與 Th2 細胞相關的細胞因子水平均較低，偶有 IL-10 表達升高，但不足以表明 Th2 細胞在 OA 發病中起作用。
2.3 Th9 細胞
Th9 細胞可由 IL-4 和 TGF-β 等細胞因子作用于初始 CD4+ T 細胞分化而成，也可以由 TGF-β 單獨誘導 Th2 細胞分化而成。活化的 Th9 細胞主要產生 IL-9、IL-10 等細胞因子[20-21, 40-41]。IL-9 是 T 細胞、肥大細胞以及造血干細胞重要的生長因子，具有抑制細胞凋亡的作用。Kundu-Raychaudhuri 等[42]采用 Western blot 檢測 OA 患者滑液和外周血中與 IL-9 促生長/存活作用有關的信號蛋白，結果提示滑液及外周血中存在高水平的 IL-9，而且高水平的 IL-9 由純化的 CD3+ T 細胞活化產生，表明 OA 患者滑液和外周血中的 IL-9 部分或全部來源于 CD3+ T 細胞。另外，Qi 等[43]通過流式細胞術檢測了 25 例 OA 患者和 13 例健康對照者外周血中 T 細胞數量，發現 OA 患者外周血中的 Th9 細胞顯著多于健康對照者，血清 IL-9 水平高于健康對照者；而且 Th9 細胞數量和 IL-9 水平與 OA 患者美國西部 Ontario 與 McMaster 大學骨關節炎指數評分（WOMAC）成正相關，與 OA 患者臨床癥狀和關節功能也相關，提示 Th9 細胞數量以及 IL-9 水平可能成為判斷 OA 嚴重程度的標志。目前研究發現 Th9 細胞在 OA 滑液和外周血中表現明顯的活化與聚集，但支持該結論的研究較少，而且 Th9 細胞及其促進 OA 進展的具體機制仍不清楚。
2.4 Th17 細胞
靜息 T 細胞在 TGF-β 和 IL-6 共存的微環境中向 Th17 譜系分化，Th17 細胞能夠產生 IL-17、IL-21 和 IL-22 等細胞因子[44-46]，在抗胞外病原體感染和介導自身免疫中發揮重要的免疫應答和炎癥損傷作用[47-48]。有研究認為在 OA 患者和健康對照者之間，外周血 Th17 細胞百分比、絕對數量和 IL-17 水平沒有差異[49]。但更多研究提示 Th17 細胞在 OA 中起重要作用。在 OA 患者滑膜中存在 CD4+ T 細胞向 Th17 細胞分化的現象[27]，OA 患者外周血中 Th17 細胞數量顯著高于健康對照者，并且 Th9 細胞數量與 Th17 細胞成正相關[43]。Askari 等[50]通過 ELISA 技術檢測了 131 例 OA 患者和 262 例健康對照者血清中 IL-17A、IL-21、IL-23、維生素 D3 水平，結果發現 OA 患者血清中的 IL-17A 和 IL-23 水平顯著高于健康對照者，而 IL-21 和維生素 D3 顯著降低，其中 IL-17A 水平的升高可能與維生素 D3 水平降低有關，并且血清 IL-17A 水平與 WOMAC 疼痛評分成正相關。OA 患者外周血中 Th17 細胞表達增加，提示 Th17 細胞及其細胞因子水平有可能作為評價 OA 嚴重程度的重要指標。最近有研究表明，IL-17 可以作為一種生物學標志物反映 OA 患者疼痛程度[51]，并且抵抗素和血清中 IL-17 水平與膝關節 OA 患者的軟骨缺損增加有關[52]。
此外，OA 患者滑膜和滑液中 Th17 細胞數量也增加。有研究通過 RT-PCR 技術檢測發現 OA 患者滑膜中 IL-17 mRNA 高表達[53]；免疫組織化學染色檢測發現滑液中高水平 IL-17，但健康受試者滑膜和滑液中的 IL-17 表達均低于檢測閾值[54-55]；另在顳下頜 OA 患者滑液中檢測到 IL-17 mRNA 高表達[56]。在 OA 患者外周血、滑膜和滑液中均發現 Th17 細胞增多或其細胞因子水平升高，提示 Th17 細胞在 OA 發病中起著重要作用，但具體機制仍不十分清楚。
IL-17 最直接的作用是與軟骨細胞和滑膜成纖維細胞膜表面抗原產生細胞免疫應答作用[57-58]。在體外，IL-17 與 TNF-α 產生協同作用并誘導軟骨破壞[59]，上調 MMP 在軟骨細胞及成纖維細胞中的表達[57]，以此促進軟骨降解，上調關節軟骨細胞一氧化氮（NO）的表達，而 NO 是軟骨細胞凋亡的強力誘導物[60-61]，以此對軟骨產生破壞。血清 IL-17A 水平和 WOMAC 疼痛評分成正相關，提示抗 IL-17A 療法可能成為治療 OA 疼痛的新思路。
2.5 Th22 細胞
Th22 細胞是在 IL-6 和 TNF-α 作用下，由 Th0 細胞分化產生[62]，主要表達 IL-22、IL-13 等細胞因子[63]。最初認為，IL-22 由 Th17 細胞表達產生，后來證實 CD4+ T 細胞的某個亞群表達 IL-22，但不表達 IL-17 或 IFN-γ[64]。研究發現，產生 IL-22 的細胞能夠表達皮膚趨化因子受體 CCR10[62, 65]，在黏膜免疫中發揮作用。在顳下頜 OA 患者中，與 Th1、Th17 和 Th22 細胞免疫炎癥相關的 IL-1β、IL-17 和 IL-22 水平明顯增高，但 Th22 細胞在其中的作用仍難以評定[56]。Miyazaki 等[62]的研究發現，在活動性 RA 患者滑膜中觀察到 Th22 細胞明顯浸潤，但在 OA 患者中無類似現象。他們認為 Th22 細胞產生的 IL-22 具有促進破骨細胞分化的能力，在 RA 患者骨破壞中起著重要作用。在另一項類似研究中，RA 和強直性脊柱炎患者外周血中 Th22 細胞數量和 IL-22 的水平均高于 OA 患者和健康對照者[49]。另外，Zhang 等[66]認為 OA 患者外周血中 Th22 細胞數量和 IL-22 水平與健康對照者相比無顯著差異。目前有關 Th22 細胞與 OA 的研究較少，已有的研究均表明 Th22 細胞在 OA 中的作用十分有限，未在 OA 患者滑膜及外周血中發現 Th22 細胞或其細胞因子水平增加。
2.6 濾泡輔助性 T 細胞（follicular helper T cell，Tfh）
Tfh 細胞存在于人扁桃體并定居在淋巴濾泡中，表達 CXC 趨化因子受體 5（CXC chemokine receptor 5，CXCR5）、程序性死亡受體 1（programmed death receptor 1，PD-1）、CD40L（腫瘤壞死因子相關激活蛋白）、Bcl-6 和 IL-21[67]，具有輔助 B 細胞產生抗體的功能[68-69]。Bcl-6 是控制初始 T 細胞分化為 Tfh 細胞的轉錄因子，IL-6 和 IL-21 是誘導 Tfh 細胞發育的關鍵細胞因子。目前與 Tfh 細胞相關的研究較少，僅發現 Tfh 細胞在 OA 患者外周血有表達，因此還需要更多研究去探尋 Tfh 細胞是否同樣存在于 OA 患者滑膜和滑液中。Shan 等[70]通過流式細胞術檢測了 40 例 OA 患者和 13 例健康對照者外周血中 ICOS+（誘導性共刺激分子）PD-1+IL-21+CXCR5+CD4+ T 細胞的含量，結果顯示 OA 患者中 CXCR5+CD4+、PD-1+ CXCR5+CD4+、ICOS+CXCR5+CD4+和 IL-21+CXCR5+CD4+ T 細胞的百分比均顯著高于健康對照者，血清 IL-21、IL-17A 和 IFN-γ 水平顯著高于健康對照者；OA 患者中 IL-21+ Tfh 細胞的表達與 OA 疾病活動、C-反應蛋白水平、WOMAC 評分成正相關。由此可見，Tfh 細胞和 IL-21 可能在 OA 進展中起重要作用，但具體機制尚未明確。Penatti 等[71]和 Chu 等[72]均在 RA 患者滑膜中發現大量 Tfh 細胞聚集，然而 OA 患者的滑膜組織中未見 Tfh 細胞。
3 總結與展望
Th 細胞分類及其在 OA 中的表現見表1。目前，學者們對 T 細胞在 OA 中的作用研究多集中于 OA 患者組織中 T 細胞的分化及浸潤表現，以及與亞群相關的細胞因子和表面分子在組織中的表達情況，對于具體機制仍所知甚少。研究表明，TNF-α、IL-17 等細胞因子具有促進軟骨細胞凋亡、抑制軟骨合成及促進軟骨降解等作用，IL-9 水平可能成為評定 OA 嚴重程度的標志物，IL-17 水平反映 OA 疼痛程度，為 OA 疼痛治療提供新思路。另外，當 OA 患者外周血 T 細胞受到人軟骨連接蛋白和蛋白多糖 G1 球狀結構域的刺激時，其細胞免疫性高于正常人水平[73]，Th 細胞在其中可能發揮重要作用。Th1、Th9、Th17 細胞在 OA 發病中的作用明顯大于 Th2、Th22 和 Tfh 細胞。
表1
Th 細胞分類及其在 OA 中的表現
Table1.
The classification of Th cells and its performance in OA
目前研究已發現 IL-1、TNF-α、IL-17 等細胞因子加速了 OA 的進展[31]，故抗細胞因子療法可能成為治療 OA 的新途徑。例如，有學者發現關節腔內注射富血小板血漿可顯著改善膝關節 OA 患者疼痛癥狀及關節功能，并在一定程度上降低患者體內 IL-17 水平[74]；枸杞多糖可降低 OA 軟骨細胞中 IL-1、TNF-α 水平，抑制 NF-κB 信號通路，有助于改善 OA 損傷程度[75]。但是這些研究中相關細胞因子的減少不一定是通過某種機制阻礙了其表達，也可能是 OA 緩解后的結果，因此具體機制還有待探索。
細胞外刺激、細胞內信號（如 mTOR 復合物 1）、細胞代謝（如氨基酸代謝）是調節 T 細胞功能的重要因素，因此通過這些因素可能改變 OA 的進展[12]。現已發現 mTOR 復合物 1 通過幾種途徑調節 Th17 細胞分化和 IL-17 表達，提高了通過 mTOR 復合物 1 信號傳導延緩 OA 進程的可能性[76]。
未來應進一步尋找 OA 發病的深層免疫相關分子機制，在此基礎上針對機制中靶點研究治療方法。另外，骨軟骨復合體作為一個整體功能單位來吸收關節運動產生的載荷，已得到多數學者的認同。OA 不僅導致軟骨損傷，還伴隨著軟骨下骨損傷引起的炎癥反應，故對骨軟骨復合體損傷中免疫因素的研究，對于 OA 治療具有重要意義。
作者貢獻：張志強負責綜述構思及觀點形成；楊定龍負責資料搜集、文章框架設計及文章撰寫。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在任何利益沖突。
