IL-6R x TNF-α

引言：免疫稳态失衡与自身免疫疾病风险 免疫系统的核心使命是精准界定“自我”与“非我”的边界，通过中枢耐受与外周耐受的双重调控网络，维系机体免疫稳态。然而，当遗传易感、环境触发等“免疫预警信号”打破这种平衡时，免疫系统便会陷入“识别紊乱”，错误攻击自身组织，导致自身免疫性疾病（Autoimmune Disease）的发生。据临床数据显示，约10% 的健康人群血清中可检测到低水平自身抗体，虽暂未引发显性症状，却暗藏免疫失衡的潜在风险，也揭示了这类疾病的隐匿性与普遍性。 https://doi.org/10.1111/joim.12395 自身免疫疾病的发展概述 疾病概述：免疫异常激活与核心信号通路 自身免疫疾病的核心病理机制，源于免疫稳态网络的系统性失衡。其中，T细胞与B细胞的异常活化，以及以白细胞介素（Interleukin, IL）为代表的关键细胞因子信号通路的紊乱，共同构成了驱动疾病发生的枢纽。这一过程导致自身反应性免疫细胞失控性增殖，并持续过量释放促炎因子，进而对机体正常的组织器官发起攻击，最终造成多系统、进行性的损伤与功能障碍。无论是器官特异性的1型糖尿病，还是全身广泛受累的系统性红斑狼疮与类风湿关节炎，近百种自身免疫疾病虽临床表现各异，但其深层的免疫病理机制却有着高度共性。 聚焦10大自身免疫疾病：病理机制与靶向突破 📣炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）是由免疫异常引发的慢性肠道炎症，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。其发病与免疫系统、肠道菌群及环境因素相互作用相关，异常激活的T/B细胞释放TNF-α、IL-17、TL1A等炎症因子，导致肠道组织损伤。核心免疫机制涉及Th17通路、JAK/STAT信号通路、TL1A/DR3通路及整合素介导的细胞黏附，这些通路的失调共同驱动了肠道持续炎症反应和病理进程。 https://doi.org/10.1007/s10620-023-08122-w 炎症性肠病的主要信号通路 推荐阅读：世界炎症性肠病日|ACRO与您共同守护肠道健康 📣银屑病（Psoriasis, PsO）是慢性免疫介导的炎症性皮肤病，核心机制为IL-23/Th17轴异常活化，驱动IL-17A、IL-22等炎症因子释放，引发角质细胞过度增殖和炎性浸润。靶向治疗主要集中在多个关键分子的作用上：IL-23单抗（古塞奇尤单抗）阻断上游调控，IL-17A单抗（司库奇尤单抗）直接抑制核心炎症因子等。此外，IL-1Ra拮抗剂（阿那白滞素）及LAG-3抑制剂也在研发中，展示了在银屑病治疗中的潜力。 https://doi.org/10.1038/s41392-023-01655-6 银屑病细胞内信号传导通路的全景视图 推荐阅读：世界银屑病日 | 打破“银”影，ACRO与您共探前沿曙光 📣类风湿性关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是慢性自身免疫疾病，以免疫失调引发滑膜炎及关节破坏为特征。治疗策略从传统靶点（TNF-α、IL-6R、CD20）扩展至新型靶向药物：CTLA-4-IgG融合蛋白调控T细胞活化，抗IL-17A阻断炎症轴，FcRn抑制剂清除致病抗体，补体C5抑制剂干预炎症通路。这些疗法通过精准干预免疫细胞互作、细胞因子网络和抗体代谢路径，推动RA治疗向个体化、多靶点协同调控模式发展。 https://doi.org/10.1038/s41392-023-01331-9 与类风湿性关节炎相关的主要信号通路及其抑制剂 推荐阅读：世界关节炎日 | ACRO 与您共守 “珍膝” 时光 📣特应性皮炎（Atopic Dermatitis, AD）是慢性炎症性皮肤病，核心机制为表皮屏障缺陷与Th2型免疫过度活化，IL-4、IL-13、IL-31等细胞因子驱动瘙痒及炎症。靶向治疗从传统免疫抑制剂转向精准生物制剂：IL-4Rα单抗（度普利尤单抗）阻断双因子信号， TSLP单抗抑制上游警报素。更多靶向疗法，如针对IL-5、IL-17A和IL-22的药物也正在开发中，推动AD治疗进入靶向阻断与屏障修复并重的精准化阶段。 https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.1068260 特应性皮炎的发病机制 推荐阅读：世界特应性皮炎日 | ACRO与您共筑“别痒”人生 📣多发性硬化症（Multiple Sclerosis，MS）是一种慢性、炎症性、脱髓鞘性疾病，主要影响中枢神经系统。其核心机制为免疫系统异常反应，导致神经纤维受损。免疫调控与神经修复策略推动治疗创新，B细胞靶向治疗、BAFF抑制剂、TGF-β调节剂等新疗法展现潜力，而近年来的新兴靶点药物如TL1A阻断剂和Neuropilin-2抗体则为神经保护开辟新的路径。 https: //doi.org/10.3390/ijms22147319 多发性硬化症的核心发病机制 推荐阅读：世界多发性硬化日 | ACRO与您同行，破译中枢神经隐秘战场 📣系统性红斑狼疮（Systemic Lupus Erythematosus，SLE）是一种复杂的自身免疫疾病，主要由免疫系统错误攻击自身组织引起。其发病机制涉及多种免疫细胞的异常激活、免疫复合物的沉积和细胞因子的失调。IFN-α和BAFF等细胞因子的异常表达，在SLE的发生和进展中起到关键作用。与此同时，B细胞与T细胞靶向疗法、BCMA治疗策略也正在拓展SLE精准治疗新方向。 https://doi.org/10.1007/s00296-023-05346-x 系统性红斑狼疮的免疫生物学机制 推荐阅读：世界狼疮日 | ACRO与您同行，共抗系统性红斑狼疮 📣强直性脊柱炎（Ankylosing Spondylitis，AS）的典型病理机制涉及免疫失调，导致免疫系统错误攻击自身组织，最终形成骨赘和关节强直。靶向药物已从传统TNF-α抑制剂扩展至新型疗法：IL-17A/F双靶点抑制剂（比美吉珠单抗）通过精准抑制IL-17炎症轴，显著改善AS中轴症状，IL-12/IL-23 p40抑制剂（乌司奴单抗）阻断Th17分化通路展现潜力。针对骨免疫失衡的双重干预（抑制炎症+调控骨代谢）或为未来趋势。 https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1394438 强直性脊柱炎发病机制中的分子和细胞机制图 推荐阅读：世界强直性脊柱炎日 | ACRO与您共同守护脊柱健康 📣I型糖尿病（Type 1 Diabetes Mellitus, T1DM）即胰岛素依赖型糖尿病，是一种慢性自身免疫疾病，核心在于病理性T细胞活化，进而触发一系列针对胰岛β细胞抗原的免疫反应。免疫治疗策略聚焦于重建免疫耐受，涵盖CD3、CD20、CD40L等靶点。目前靶向CD3的替利珠单抗是唯一获批药物，联合多靶点干预和人工胰腺整合是T1DM药物开发的未来发展方向。 https://doi.org/10.1016/j.cmet.2019.11.017 1型糖尿病的免疫耐受机制与治疗 推荐阅读：世界糖尿病日| 拒绝热辣滚“糖”，ACRO赋能创新药物及疗法开发 📣干燥综合征（Sjögren's Syndrome，SS）的核心病理机制为淋巴细胞异常活化引发外分泌腺损伤，典型症状包括口干、眼干，并可累及肾、肺等多器官系统，部分患者存在淋巴瘤转化风险。当前靶向药物开发进展显著，涵盖FcRn抑制剂、CD3/BCMA双特异性抗体、CD40抑制剂及IFNAR单抗等，通过精准调控异常免疫应答以实现腺体功能保护，或为临床治疗提供新方向。 https: //doi.org/10.3390/ijms21239172 干燥综合征的发病机制 推荐阅读：世界干燥综合征日 | ACRO与您并肩，“揭干”前行 📣重症肌无力（Myasthenia Gravis, MG）是一种以骨骼肌易疲劳、肌无力为特征的自身免疫疾病，症状常在活动后加剧。其发病机制源于体内抗体攻击神经-肌肉接头处的乙酰胆碱受体，造成信号传导受阻。治疗方面，针对CD20、CD19、JAK等靶点的抑制剂以及共刺激分子调控药物已取得进展，同时靶向补体C1s与FcγR信号通路的干预策略也展现出良好应用前景。 https://doi.org/10.1038/s41582-023-00916-w 重症肌无力的发病机制及其治疗靶点 推荐阅读：世界重症肌无力日|ACRO与您共同保护肌肉健康 ACRO全流程解决方案 助力自身免疫疾病药物开发 ACROBiosystems百普赛斯提供高活性重组蛋白、稳定细胞株及抑制剂筛选试剂盒等产品矩阵，打造从靶点发现与验证、候选药物筛选与开发到CMC-生产与质量控制的全流程解决方案，助力自身免疫创新疗法实现从基础研究到临床转化的高效跨越。 数据展示 👉TNF-alpha蛋白：高纯度经SDS-PAGE&SEC-MALS验证 The purity of Biotinylated Human TNF-alpha, His, Avitag (Cat. No. TNA-H82E3) on SDS-PAGE under reducing (R) condition is greater than 95%. The purity is more than 95% and the molecular weight of this protein is around 55-75 kDa verified by SEC-MALS. 👉TL1A蛋白：高生物活性经ELISA验证 Immobilized Human TL1A, His Tag (Cat. No. TLA-H5243) at 10 μg/mL (100 μL/well) can bind Human DR3 Protein, Fc Tag (Cat. No. DR3-H5253) with a linear range of 0.005-0.156 μg/mL (Routinely tested). 点击申请Protocol 👉IL23A&IL12B蛋白：亲和力经SPR验证 Captured Human IL-23 R, Fc Tag (Cat. No. ILR-H5254) on CM5 chip via anti-human IgG Fc antibodies surface can bind Human IL-23A&IL-12B Heterodimer Protein, His Tag & Tag Free (Cat. No. ILB-H52W5) with an affinity constant of 5.36 nM as determined in a SPR assay (Biacore T200) (Routinely tested). 点击申请Protocol 👉全长CD20蛋白：高生物活性经Anti-CD20 CAR结合验证 2e5 of Anti-CD20 CAR-293 cells were stained with 100 μL of 3 μg/mL Biotinylated Human CD20 Full Length Protein, FlagTag&His,Avitag (Cat. No. CD0-H82D3) and negative control protein respectively, washed and then followed by PE-SA and analyzed with FACS (QC tested). 点击申请Protocol 相关产品推荐 点击查看详情 点击查看详情 >>点击图片了解ComboX，您身边的通用型研发工具 参考文献 1.Wang L, Wang F S, Gershwin M E. Human autoimmune diseases: a comprehensive update[J]. Journal of internal medicine, 2015, 278(4): 369-395.  2.Dunleavy KA, Raffals LE, Camilleri M. Intestinal barrier dysfunction in inflammatory bowel disease: underpinning pathogenesis and therapeutics. Digestive diseases and sciences. 2023, 68 (12):4306-20.  3.Guo J, Zhang H, Lin W, et al. Signaling pathways and targeted therapies for psoriasis[J]. Signal transduction and targeted therapy, 2023, 8(1): 437.  4.Ding Q, Hu W, Wang R, et al. Signaling pathways in rheumatoid arthritis: implications for targeted therapy[J]. Signal transduction and targeted therapy, 2023, 8(1): 68. 5.Huang I H, Chung W H, Wu P C, et al. JAK–STAT signaling pathway in the pathogenesis of atopic dermatitis: An updated review[J]. Frontiers in immunology, 2022, 13: 1068260.  6.Podbielska M, O’Keeffe J, Pokryszko-Dragan A. New insights into multiple sclerosis mechanisms: lipids on the track to control inflammation and neurodegeneration[J]. International journal of molecular sciences, 2021, 22(14): 7319.  7.Akhil A, Bansal R, Anupam K, et al. Systemic lupus erythematosus: Latest insight into etiopathogenesis[J]. Rheumatology International, 2023, 43(8): 1381-1393.  8.Zhang Y, Liu W, Lai J, et al. Genetic associations in ankylosing spondylitis: circulating proteins as drug targets and biomarkers[J]. Frontiers in Immunology, 2024, 15: 1394438.  9.Warshauer J T, Bluestone J A, Anderson M S. New frontiers in the treatment of type 1 diabetes[J]. Cell metabolism, 2020, 31(1): 46-61.  10.Srivastava A, Makarenkova H P. Innate immunity and biological therapies for the treatment of Sjögren’s syndrome[J]. International journal of molecular sciences, 2020, 21(23): 9172.  11.Iorio R. Myasthenia gravis: the changing treatment landscape in the era of molecular therapies[J]. Nature Reviews Neurology, 2024, 20(2): 84-98.  ACROBiosystems inquiry@acrobiosystems.com 15117918562 （备注：姓名+公司）

本文是《2025年肝纤维化创新药全景解析》系列的第二期，我们将用4篇文章带您从疾病认知→发病机制→药物创新突破→健康管理，系统掌握肝纤维化诊疗全貌。 ★ 上期我们主要探讨了肝纤维化的疾病认知与筛查的内容：小牛洞察 | 肝纤维化：被忽视的 “肝脏预警信号”，可逆但不容拖延 ★ 本期聚焦肝纤维化的发病机制，深度解析以下核心要点： 1.详细介绍肝脏纤维化的病理过程：肝星状细胞（HSC）如何从"安静守护者"变成"肝纤维化肇事者"？ 2.系统梳理肝纤维化相关的信号通路 3.纤维化逆转的核心机制是什么？为何早期干预如此重要？ 肝纤维化的本质是“细胞外基质（ECM）过度沉积”，这个过程涉及肝脏内多种细胞的“跨界协作”和多条信号通路的“精准调控”，核心可概括为“损伤-炎症-活化-沉积”的四级级联反应。 PART 01 核心“肇事者”： 肝星状细胞（HSC）的“叛变”之路 在肝脏的细胞群中，肝星状细胞（HSC）是纤维化的“核心执行者”，占肝脏细胞总数的5%~8%，正常状态下堪称肝脏的“安静守护者”： 静息态HSC：主要储存在肝脏的Disse间隙（肝血窦内皮细胞与肝细胞之间），负责储存维生素A，代谢脂质，此时不分泌胶原蛋白，对肝脏稳态至关重要； 活化态HSC：当肝脏受到损伤（病毒、酒精、脂肪毒性等），受损肝细胞会释放炎症因子（如TNF-α、TGF-β、IL-6/17A），同时Kupffer细胞（肝脏常驻巨噬细胞）被激活，释放大量促纤维化信号。这些信号会“唤醒”静息态HSC，使其转化为“肌成纤维细胞”——这是HSC的“叛变”关键。 活化后的HSC会发生三大变化： ①高表达α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA），具备收缩和增殖能力； ②大量分泌胶原蛋白（尤其是Ⅰ型、Ⅲ型胶原）、纤维连接蛋白等细胞外基质，这些“疤痕材料”在肝脏内大量堆积； ③分泌更多炎症因子和促纤维化因子，形成“炎症-活化”的恶性循环，加速纤维化进展。 值得注意的是，HSC并非肌成纤维细胞的唯一来源：门静脉成纤维细胞、骨髓来源的纤维细胞，以及肝细胞、胆管上皮细胞通过“上皮-间质转化（EMT）”，也能转化为肌成纤维细胞。这些细胞在衰老相关因子SASP（如结缔组织生长因子CTGF、IL-13、IL-11、IL-6、IL-1β、FGF2、TGF-β及COL1A1等）作用下向肌成纤维细胞转化。但HSC的贡献占比最高，是绝对核心。 当然。肝纤维化也可以逆转：刺激停止后，部分活化HSCs会凋亡，但TIMP1（金属蛋白酶组织抑制因子1）和HSP1（热休克蛋白1）会抑制这一凋亡过程；未凋亡的活化HSCs可在PPARγ和维生素D作用下失活。此外，淋巴细胞、库普弗细胞等免疫细胞在肝纤维化的进展和逆转中都有双向调节作用。 PART 02 关键“调控网”： 驱动纤维化的核心信号通路 HSC的活化、增殖和细胞外基质的分泌，离不开多条信号通路的“指挥”，这些通路相互交织，形成复杂的调控网络： 1.TGF-β/SMAD通路（核心中的核心）： 这是纤维化最关键的信号通路，被称为“纤维化总指挥”。 转化生长因子β（TGF-β）是主要的促纤维化细胞因子，当肝脏受损时，TGF-β大量释放，与HSC表面的受体结合后，激活下游的Smad2/3蛋白，这些蛋白进入细胞核后，启动胶原蛋白、α-SMA等基因的表达，直接促进HSC活化和细胞外基质合成。同时，Smad7蛋白会对该通路进行负向调控，抑制纤维化进展，而在肝纤维化患者中，Smad7的表达往往降低，导致通路过度激活。 此外，成熟的TGF-β也通过非经典信号通路发挥作用，即不依赖SMAD蛋白，通过激活其他信号通路（如RAS/RAF、TRAF4/6、RhoA/ROCK、JAK/STAT、PI3K/AKT等）发挥作用。这些通路涉及多种激酶和信号分子的级联反应，调控细胞增殖、分化、凋亡及细胞外基质代谢等过程，多层面参与纤维化相关的细胞生理和病理活动。 2.PDGF/PDGFR通路（增殖加速器）： 血小板衍生生长因子（PDGF）是促进HSC增殖和迁移的最强因子。 肝损伤后，血小板、巨噬细胞会释放PDGF，与HSC表面的PDGFR结合，通过激活MAPK、PI3K/AKT等下游信号，推动HSC快速增殖，同时增强其迁移能力，让活化的HSC在肝脏内广泛分布，扩大纤维化范围。 3.FGF/FGFR信号通路： 成纤维细胞生长因子（FGF）超家族含22种配体，其中FGF11-FGF14无法激活FGF受体，不属于经典 FGF 配体，而归为FGF同源因子（FHFs）。因此，哺乳动物中能激活受体的 18 种经典 FGF被分为6个亚家族：5个旁分泌亚家族和1个内分泌亚家族。 经典旁分泌亚家族通过先结合硫酸乙酰肝素（HS）或硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）辅助因子再结合FGF受体（FGFR1-4），非经典内分泌型FGF家族FGF19亚家族成员（FGF19、FGF21和FGF23）则为需要先结合组织特异性共受体Klotho蛋白，再与FGFR1-4结合。 FGF家族与受体结合后激活下游Ras/Raf/MEK/ERK-MAPK、PI3K/AKT、JAK/STAT等信号通路，参与肥胖、胰岛素抵抗、肿瘤、慢性肾脏病（CKD）等多种疾病。其中，敲低FGF2可通过AMP/ERK信号减少促炎性纤维化；FGF13敲除可通过调节微管稳定性预防血流动力学应激诱导的心脏纤维化。 肝脏分泌的FGF21是循环FGF21的主要来源，是肝损伤的生物标志物及MAFLD或MASH的治疗靶点；在接受直接抗病毒治疗的丙肝患者中，FGF21升高与肝硬度呈负相关。FGF19亚家族成员主要调节胆汁酸、胆固醇、脂肪酸、葡萄糖、矿物质（维生素D和磷酸盐等）平衡。 4.IL-11信号通路： IL-11是IL-6细胞因子家族成员，在纤维化中起重要作用。 IL-6家族具有一种广泛表达的关键细胞膜受体gp130（分子量130KD的糖蛋白），其与IL-11受体α亚基（IL-11RA）结合以实现信号转导。IL-6主要在免疫细胞中表达，而IL-11主要在基质细胞和上皮细胞中表达。IL-11通过顺式或者反式作用于IL-11RA，在不同细胞类型中激活下游JAK/STAT3、MEK/ERK等信号通路。 在酒精性肝病动物模型中，TGF-β激活HSC细胞ERK信号通路上调IL-11，引发肝纤维化，而阻断IL-11可以逆转肝纤维化。 5.代谢相关通路（代谢紊乱驱动者）： •PPAR家族通路：过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）包括三种亚型：PPARα、PPARδ和PPARγ，控制着许多细胞内的代谢过程。PPARα主要调节脂肪酸的运输、酯化和氧化，其功能异常会导致脂肪在肝脏堆积，加重脂毒性损伤；PPARδ主要与脂肪酸的氧化和葡萄糖摄取有关；PPARγ主要调节脂肪细胞的分化、脂质储存和胰岛素敏感性。静息态HSC高表达PPARγ，能抑制其活化；而肝损伤后，PPARγ表达下降，HSC对脂质代谢的调控能力丧失，进而活化。 •FXR通路：法尼醇X受体（FXR）是胆汁酸代谢的关键受体，胆汁酸淤积会激活FXR，通过调节炎症因子和纤维化因子的表达，平衡肝脏的炎症与修复。FXR功能异常会导致胆汁酸代谢紊乱，加重肝损伤和纤维化。该通路的药物先行者以失败告终，但后续还有公司在研。 •THR-β通路：甲状腺激素受体（THR）属于核受体超家族，含THR-α（广泛分布，特别是心脏）和THR-β（主要集中在肝脏）两种亚型。THR-β在肝脏中参与脂质代谢和糖代谢，激活THR-β能减少肝脏甘油三酯，减少脂肪堆积，减轻脂毒性和炎症，进而抑制HSC活化。相当于从源头上解决纤维化问题。该通路已有药物成功上市。 6.其他关键通路： •WNT/β-连环蛋白通路：该通路在胚胎发育中起重要作用，成年后基本沉默，而肝损伤后会被重新激活，通过促进HSC的糖酵解代谢，增强其增殖和活化能力，加速纤维化。 •Sonic Hedgehog信号通路：正常肝组织中无Hedgehog配体表达，肝损伤后HSC会分泌Shh（Sonic Hedgehog蛋白），诱导自身及周围细胞转分化为肌成纤维细胞；抑制Shh信号可显著抑制HSC活化和ECM合成，减轻肝纤维化。 •TLR4/NF-κB通路：肝脏受损后，肠道菌群紊乱导致脂多糖（LPS）入血，LPS与HSC表面的TLR4（Toll样受体4）结合，激活NF-κB通路，释放大量炎症因子（如TNF-α、IL-6），既加重肝脏炎症，又促进HSC活化。 •VEGF/VEGFR信号通路：长期暴露于环境污染物会诱导HSC产生VEGF，进而促进肝纤维化；VEGF通过调节肝脏血管生成和炎症微环境，间接参与纤维化进程。 •YAP/TAZ信号通路：YAP/TAZ（Yes相关蛋白/PDZ结合基序的转录共激活因子）激活后会促进HSC合成ECM，加重肝纤维化；在动物模型中，抑制YAP/TAZ与TEAD（转录增强相关结合域）的相互作用，可显著减轻肝脏ECM沉积和纤维化程度。 •ER应激信号通路：肝脏长期损伤会引发ER（内质网）应激，通过诱导肝细胞凋亡、HSC活化和炎症反应，推动肝纤维化；在MASH中，ER应激还会通过脂质代谢紊乱加重纤维化。 •cGAS/STING信号通路：肝细胞氧化应激介导的铁死亡会激活巨噬细胞的cGAS/STING（环状GMP-AMP合成酶/干扰素基因刺激因子）信号，进而引发肝损伤和纤维化；该通路还能促进肝窦微血管血栓形成，加重肝脏微循环障碍和纤维化。 •NOTCH信号通路：健康与肝硬化肝组织的单细胞转录组分析证实，NOTCH是关键促纤维化通路；NOTCH1通过调控HSC的转录组变化，促进其活化和纤维化相关基因表达。 •整合素-ILK信号通路：整合素与ECM结合后激活ILK（整合素连接激酶），ILK以组织特异性方式介导HSC的上皮-间质转化（EMT），参与肝纤维化进程；血管紧张素II可通过TGF-β/SMAD信号上调ILK表达，进一步放大纤维化效应。 •JAK/STAT信号通路：JAK/STAT通路被细胞因子（如IL-6、PDGF）激活后，可直接促进HSC活化和肝细胞炎症反应，加速肝纤维化；JAK抑制剂已在动物模型中显示出抗肝纤维化潜力。 •大麻素（CB）信号通路：CB1R信号激活会驱动肝脏氧化应激、炎症和纤维化，在肝纤维化模型中高表达；CB2R则具有抗炎、抗氧化和抗纤维化作用，但在肝纤维化中的具体机制仍存在争议，需进一步研究。 PART 03 逆转“关键点”： 纤维化与肝硬化可逆的核心机制 肝纤维化和代偿期肝硬化的可逆性，核心依赖以下四大机制： 1.肌成纤维细胞凋亡： 通过药物或自身免疫调控，让活化的肌成纤维细胞发生程序性死亡，减少“疤痕制造者”； 2.细胞外基质降解： 肝脏内的基质金属蛋白酶（MMPs）能降解胶原蛋白等细胞外基质，而TIMPs会抑制MMPs的活性。纤维化逆转时，MMPs表达升高，TIMPs表达降低，实现疤痕组织的降解； 3.HSC失活： 部分活化的HSC可逆转回静息态，停止分泌细胞外基质； 4.免疫细胞调控： 自然杀伤（NK）细胞能通过分泌IFN-γ和表达TRAIL（肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体），直接杀伤活化的HSC，同时抑制炎症反应，促进纤维化逆转。有研究表明，巨噬细胞的表型极化是纤维化逆转的重要环节，M2型巨噬细胞向M1型极化后，可通过吞噬活化的成纤维细胞或分泌抗纤维化因子，抑制纤维化进展。 对于肝硬化而言，逆转的核心是“病因根除+长期修复”——只有彻底消除病毒、酒精等损伤因素，再通过靶向药物持续抑制纤维化通路，才能逐步减少假小叶数量、改善肝脏结构。 但肝硬化的逆转程度有限，无法完全恢复正常肝脏架构，因此早期干预仍是重中之重。 综上，肝纤维化的发病机制是多细胞协同、多通路交织的复杂网络，核心在于肝星状细胞的活化与细胞外基质的过度沉积。 明确关键细胞与信号通路的作用，是创新药物研发的核心靶点；而早期干预、根除病因则是逆转纤维化的关键。 后续我们将持续解析肝纤维化创新药的研发突破，敬请关注系列第三期内容。 💡关注“小牛医药”微信公众号，不错过每一次精彩的知识分享！ 参考文献  1、Di X, Li Y, Wei J, Li T, Liao B. Targeting Fibrosis: From Molecular Mechanisms to Advanced Therapies. Adv Sci (Weinh). 2025 Jan;12(3):e2410416.  2、Vandyck K, McGowan DC, Deval J, et al. Discovery and Preclinical Profile of ALG-055009, a Potent and Selective Thyroid Hormone Receptor Beta (THR-β) Agonist for the Treatment of MASH. J Med Chem. 2024 Sep 12;67(17):14840-14851.  3、Wang H, Zhang J, Chai J, et al. Fluorofenidone ameliorates cholestasis and fibrosis by inhibiting hepatic Erk/-Egr-1 signaling and Tgfβ1/Smad pathway in mice. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2022 Dec 1;1868(12):166556. RECOMMEND 相关阅读 小牛洞察 | 肝纤维化：被忽视的 “肝脏预警信号”，可逆但不容拖延 小牛临研 | 临床试验中，如何规范收集试验参与者的“外院记录”？一篇讲清楚！ 小牛临研 | 发热不一定是感染？警惕临床试验中易被忽略的“药物热”这种常见不良反应 编辑：陈福鼎 审核：陈亚红 润色排版：周安楠

点击蓝字 关注我们 摘要 膝关节骨性关节炎(KOA)是一种以关节软骨退行性变和关节疼痛为特征的慢性关节疾病。其发病机制复杂，涉及细胞死亡、炎症反应及各种信号通路的相互作用。凋亡由Caspase家族蛋白和DNA内切酶激活，导致细胞功能障碍并促进关节软骨退化。焦亡是一种由炎症小体激活触发的程序性细胞死亡形式，涉及核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3炎症小体激活，导致白细胞介素-6、白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α等促炎细胞因子释放。这种释放加剧局部炎症并加速疾病进展。铁死亡由铁催化的脂质过氧化驱动，诱导软骨细胞膜破裂和基质降解，从而促进关节退化。此外自噬在KOA中具有双重作用：适度自噬支持软骨细胞修复，而过度自噬可能促进关节破坏、软骨基质降解和软骨下骨硬化。PI3K/AKT、NF-κB、Wnt/β-catenin和Hedgehog信号通路可调节关节软骨细胞生长、分化、增殖、迁移和凋亡。单细胞RNA测序技术为了解KOA发病机制中的细胞异质性和分子机制提供了新见解。本综述探讨KOA中细胞死亡机制，重点关注促炎细胞因子、信号通路及单细胞RNA测序技术在KOA发生和进展中的作用。 [ DOI]   10.13431/j.cnki.immunol.j.20250073 前言 膝关节骨性关节炎(knee osteoarthritis, KOA)已成为全球范围内导致慢性疼痛和失能的首要关节病。尽管现有药物和手术手段可缓解症状，但均无法阻断软骨进行性丢失的核心病理进程，因此亟需阐明驱动关节退变的根本机制并寻找疾病修正靶点。过去十年，基础与临床研究逐渐认识到：软骨细胞并非被动承受损伤，而是通过启动不同模式的程序性细胞死亡(凋亡、焦亡、铁死亡及自噬紊乱)主动参与关节破坏。然而，这些死亡方式在KOA中的时空分布、触发顺序及与炎性细胞因子、信号通路之间的交互网络尚缺乏系统整合；更关键的是，尚不清楚哪一条或哪几条细胞死亡通路是疾病启动与进展的“瓶颈”，因而难以转化为精准干预策略。本文的目的在于系统梳理并比较凋亡、焦亡、铁死亡与自噬紊乱在KOA中的分子机制及其上下游调控网络明确不同细胞死亡模式在软骨细胞亚群中的时空特异性和功能权重，并借助单细胞RNA测序技术为开发能够真正阻断或逆转关节退变的新型治疗策略奠定理论基础。 1 KOA流行病学和发病机制：聚焦细胞死亡 中国症状性骨关节炎的总体患病率为14.6%，女性(19.1%)显著高于男性(10.9%)。KOA在炎症性关节病中发生率最高，且随年龄增长而逐渐增加。研究表明，50岁以上人群KOA患病率达35.1%。据1990—2020年全球KOA流行病学数据统计，2020年全球有5.95亿人患有KOA，自1990年以来增加了132.2%，预测到2050年全球KOA患病率将继续提升74.9%。KOA的主要临床特征是软骨组织退化，这归因于细胞衰老和软骨细胞凋亡。目前KOA因不存在特定的治愈性治疗，其治疗目的反仅为缓解患者临床症状。 随着临床研究的进展，细胞死亡机制特别是凋亡和自噬与KOA发病间的关系日益受到关注。内源性凋亡主要由B细胞淋巴瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)、促凋亡蛋白包括Bcl-2相关X蛋白(Bcl2associated X protein，Bax)和Bcl-2同源拮抗剂杀手介导。相比之下，外源性凋亡由膜死亡受体介导，在此过程中白细胞介素(interleukin，IL)-6和IL-1β等炎性细胞因子被释放，通过免疫细胞激活和募集放大炎症反应。 PI3K/AKT通路被认为是影响软骨细胞存活的主要信号级联。在此通路中，激活的PI3K催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸转化为磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸，随后激活AKT蛋白激酶。这种激活触发下游通路效应，抑制软骨细胞凋亡。而激活的AKT蛋白激酶磷酸化底物蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基中包括Bcl-2、核因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)和半胱氨酸蛋白酶等相关反应蛋白，继而产生各种生物学反应，抑制细胞凋亡，增强细胞活性，并通过能量调节促进细胞增殖或分化。 2 KOA中的细胞死亡机制 2.1 凋亡 软骨细胞凋亡和炎症反应是KOA发病的关键因素。在这一病理过程中，各种炎性细胞因子激活相应的信号通路，促进进一步的炎性细胞因子释放并加剧KOA进展。损伤相关分子模式(damageassociated molecular patterns，DAMPs)是细胞损伤后产生的内源性信号分子，在介导先天免疫和炎症反应中发挥关键作用。DAMPs与模式识别受体[Toll样受体(toll like receptors，TLRs)、视黄酸诱导基因-I和核苷酸结合寡聚结构域样受体]相互作用，激活炎症信号通路，诱导IL-6、IL-1β和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等细胞因子产生，从而促进炎症反应。 凋亡是一种基因控制的程序性细胞死亡过程，特征为核浓缩、细胞膜起泡和DNA碎片化。半胱氨酸蛋白酶和核酸酶在细胞凋亡过程中发挥重要作用。起始Caspase(如Caspase-8、Caspase-9和Caspase-10)在接收凋亡信号后被激活，随后激活效应Caspase(如Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7)。这些效应Caspase进一步裂解特定的细胞内底物，最终导致细胞凋亡。核酸酶主要通过DNA碎片化促进凋亡；脱氧核糖核酸酶I等酶直接参与DNA降解，促进凋亡进程。 Caspase-3和Caspase-7通常以非活性二聚体存在，它们的活性由大小亚基间的连接物调节。一旦这种连接物发生蛋白水解，这些半胱氨酸蛋白酶的催化位点组装，影响下游凋亡调节事件。KOA大鼠软骨细胞中Caspase-3表达升高表明软骨细胞凋亡在KOA发病中的重要作用。 2.2 焦亡 焦亡也称为细胞炎症性坏死，是一种由炎症小体触发的程序性细胞死亡机制。它的特征是细胞肿胀、溶解和促炎因子释放，包括IL-1β、IL-18、三磷酸腺苷和高迁移率族蛋白B1。焦亡的激活机制主要涉及Gasdermin家族蛋白。Caspase-1依赖性通路即经典炎症小体通路，涉及炎症小体激活、凋亡相关斑点样蛋白的募集和Caspase-1直接裂解Gasdermin D。非经典通路主要依靠Caspase-4/5/11介导；当与脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)结合时，这些半胱氨酸蛋白酶直接裂解GASDERMIN D，在细胞膜上形成孔状活性N末端片段，导致细胞焦亡。 在经典炎症小体通路中，病原体相关分子模式和DAMPs激活NLR家族成员或Pyrin结构域，导致依赖Caspase-1的GASDERMIN D诱导焦亡。在NLR家族中，核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotidebinding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎症小体与KOA发展密切相关。激活的NLRP3炎症小体促进前IL-1β转化为成熟IL-1β，触发炎症级联反应并诱导关节软骨炎症。 2.3 铁死亡 铁死亡是一种铁依赖的程序性细胞死亡机制，特征为脂质活性氧积累，由铁依赖性脂质过氧化驱动。在软骨细胞调节性死亡中，铁死亡可促进骨关节炎进展，随着软骨细胞减少，基质组分降解增加。谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)是铁死亡的关键调节因子，通过消除脂质过氧化物并维持细胞膜稳定性来抑制铁死亡。GPX4表达降低增加软骨细胞对过氧化应激的敏感性，并通过MAPK/NF-κB通路加剧细胞外基质降解，加速关节炎进展。目前研究表明，铁死亡抑制剂如ferrostatin-1或铁螯合剂如Deferoxamine可有效抑制软骨细胞凋亡。 2.4 细胞自噬 研究表明，作为细胞内降解机制的细胞自噬，可消除功能障碍的细胞质成分并帮助细胞在不利条件下生存，这种方式会抑制软骨细胞凋亡。 Unc-51样激酶1(Unc-51-like autophagy activating kinase 1，ULK1)磷酸化是自噬调节的关键机制。在营养缺乏条件下，激活的腺苷5'-单磷酸激活蛋白激酶(Adenosine 5‘-monophosphate-activated protein kinase，AMPK)可以磷酸化多个ULK1位点(如Ser317和Ser777)以激活ULK1，从而促进自噬。相反，在营养丰富条件下，雷帕霉素靶蛋白在Ser757上磷酸化ULK1，破坏ULK1-AMPK相互作用并阻止ULK1激活，从而抑制细胞自噬。激活细胞自噬可以增强软骨细胞活力并减轻慢性软骨细胞损伤。 骨关节炎软骨细胞死亡模式见图1。该图描绘了各种细胞死亡机制，突出了骨关节炎如何促进软骨细胞凋亡和坏死，同时减少保护性自噬。软骨细胞凋亡的特征是细胞收缩、染色质凝缩和凋亡小体形成，而坏死则表现为细胞肿胀和膜破裂。自噬是一种细胞保护机制，减少自噬会导致细胞稳态受损和软骨降解加速。这些不平衡的细胞死亡机制在软骨破坏和骨关节炎进展中起着关键作用。 iNos为诱导型一氧化氮合酶，NO为一氧化氮，TNF-α为肿瘤坏死因子-α 图1 骨关节炎软骨细胞死亡模式图 Figure 1 Chondrocyte death patterns in osteoarthritis 3 KOA中的促炎因子：表达与调节机制 3.1 IL-6信号级联 IL-6作为一种多效性细胞因子，在免疫调节、急性期反应和慢性炎症条件中至关重要。IL-6家族包含几个结构相关的成员，如IL-6、IL-11、IL-27、IL-31、OncostatinM、白血病抑制因子、睫状神经营养因子、心肌营养素-1和心肌营养素样细胞因子1。IL-6通过与其认知受体IL-6R形成复合物启动信号，从而激活JAK/STAT3通路并协调下游免疫调节过程和细胞功能。在KOA发病中，IL-6已成为关键的促炎因子。 临床观察显示，KOA患者中IL-6水平明显升高，特别是在滑膜微环境中，包括滑膜组织、滑液和关节周围区域。这种异常的IL-6上调不仅增强滑膜细胞、软骨细胞和骨细胞中的炎症级联反应，还通过增强分解酶的表达促进软骨基质降解。具体而言，IL-6上调基质金属蛋白酶、环氧合酶-2和血管内皮生长因子A，共同加速关节软骨破坏和疾病进展。 WIEGERTJES等阐明年龄相关的转化生长因子-β功能障碍与衰老软骨细胞中IL-6信号增强之间有潜在联系。此外，有学者通过STAT3通路激活证明IL-6介导的软骨细胞向促炎状态表型转换，导致基质合成抑制和降解加速。此外，TEMIZ-RESITOGLU等确定了一种正反馈机制，即IL-6通过诱导其他促炎细胞因子，特别是IL-1β和TNF-α，放大局部炎症，创造一个自我维持的炎症循环。值得注意的是，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物2的选择性抑制可以通过IκB-α/NF-κB信号动态调节来减轻IL-1β诱导的炎症反应、分解过程和减少凋亡事件。 3.2 IL-1β和NLRP3炎症小体激活 NLRP3感受器接收软骨细胞、滑膜成纤维细胞及浸润免疫细胞内的危险信号后，通过衔接蛋白募集pro-Caspase-1，组装成活性Caspase-1复合体；活化的Caspase-1随即剪切pro-IL-1β，释放出成熟IL-1β，完成其蛋白水解加工与分泌，从而启动并放大局部炎症级联反应，尽管其完整的分子机制仍未完全阐明。 功能上，IL-1β对关节完整性表现出双重破坏效应：直接促进软骨基质分解和间接刺激软骨细胞基质金属蛋白酶产生，协同增强软骨降解。CHANG等使用八磷酸钙注入小鼠膝关节诱导关节炎的实验模型，评估硫酸软骨素和硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulphate proteoglycans，CSPG)的治疗潜力。结果显示八磷酸钙处理的动物出现明显的关节间隙变窄和软骨细胞减少，而CSPG给药可保持关节结构完整性。 除了软骨破坏特性外，IL-1β通过上调NF-κB受体活化因子配体表达，对骨稳态产生深远影响，从而促进破骨细胞生成和加速骨吸收。这种病理性骨重塑促进软骨下骨改变和骨赘形成，加剧KOA症状。在这种情况下，MCCALLUM和FOX证明，天然单萜d-柠檬烯增强成骨细胞分化和矿化能力，同时抑制破骨细胞生成，可能重新平衡病理性骨转换。 3.3 TNF-α介导的通路 TNF-α通过与TNF受体(TNFR1和TNFR2)的相互作用发挥其生物活性，激活多个下游信号级联，包括NF-κB和MAPK通路，最终导致促炎细胞因子产生和软骨细胞及骨细胞功能调节。KOA中TNF-α过度活化的病理后果包括诱导软骨细胞凋亡和刺激滑膜细胞增生，共同加速疾病进展。 机制上，TNF-α通过TNFR1结合启动软骨细胞凋亡，触发胞内Caspase级联反应，最终导致程序性细胞死亡。这一过程关键依赖于NF-κB和MAPK通路激活。由此产生的软骨细胞消耗不仅损害软骨结构完整性，还放大局部炎症反应。HE等最近工作揭示，抗炎干预可以负向调节NF-κB/MAPK信号，从而通过增强肠屏障功能和免疫调节，减轻炎症反应。 3.4 细胞因子相互作用和治疗意义 IL-6、IL-1β和TNF-α在KOA发病过程中不是作为孤立的媒介，而是在一个复杂的相互连接网络中发挥作用。实验证据表明这些细胞因子之间存在相互调节关系：IL-6增强IL-1β和TNF-α表达，而IL-1β和TNF-α刺激IL-6产生，在受影响的关节内建立自我放大的炎症回路。这些细胞因子汇聚于共同的下游通路，通过基质基础蛋白酶激活、细胞外基质降解和病理性骨重塑协同推进KOA进展。 将这些细胞因子识别为KOA病理生理学中的中心介质，刺激靶向治疗发展。针对TNF-α的生物制剂，包括Etanercept和Adalimumab等单克隆抗体，以及甲氨蝶呤等抗风湿药物，在类风湿性关节炎中显示出较好的临床疗效，并在KOA管理中显示出有希望的潜力。这些治疗策略旨在中断炎症级联反应，并可能超越症状缓解疾病进展。 4 KOA细胞死亡调节的分子信号通路 4.1 PI3K/AKT信号的保护机制 在软骨细胞稳态中，PI3K/AKT通路通过其对与存活相关蛋白的复杂调节，成为抵抗凋亡性细胞死亡的关键保护者。作为PI3K下游的主要效应物，激活的AKT通过抑制包括Bad、Bax和各种半胱氨酸蛋白酶在内的促死亡分子，协调抗凋亡的多个靶点。 在分子水平，AKT主要通过磷酸化抗凋亡Bcl-2家族成员(包括Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W和Mcl-1)发挥保护功能，增强它们隔离促凋亡对应物的能力。这种相互作用有效中和线粒体导向的凋亡信号。这种调节网络在细胞应激期间尤为重要，它保持线粒体外膜完整性，防止细胞色素C释放，否则会触发致命的Caspase级联反应。 凋亡机制一旦激活，依赖起始Caspase-9通过细胞色素C释放后的凋亡小体复合物激活，随后激活执行Caspase-3。一旦激活，Caspase-3通过裂解底物蛋白和聚ADP-核糖聚合酶系统拆解细胞组分，最终导致程序性细胞死亡。然而，AKT通过在Ser196位点的磷酸化催化灭活Caspase-3和Caspase-9，从而直接对抗这一过程，扰乱凋亡级联反应。这种线粒体稳定化代表了AKT抗凋亡功能的基石。 支持这种保护机制的证据来自SUGIMORI等的研究，他们证明补充骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2，BMP-2)可显著减少软骨细胞凋亡，同时上调Bcl-xL表达。重要的是，当共同给予PI3K抑制剂Wortmannin时，这种保护作用被消除，导致软骨细胞死亡增加。这些发现强烈表明BMP-2通过下调Caspase-3、Caspase-9表达及AKT通路介导软骨保护，突出了PI3K/AKT轴作为KOA的潜在治疗靶点。 4.2 NF-κB信号在炎症反应中的双重作用 NF-κB最初由Ranjan Sen教授描述为在激活的B淋巴细胞核中结合特定DNA序列的蛋白，为KOA炎症反应的主要调节者。在非活性状态下，NF-κB二聚体通过与抑制性IκB蛋白结合而滞留在细胞质中。在炎症刺激下，IκB激酶(IκB kinase，IκK)磷酸化IκB，标记其泛素-蛋白酶体降解。这释放的NF-κB二聚体进行核转位，协调各种免疫调节蛋白、炎性细胞因子、趋化因子和生长因子表达，塑造关节微环境。 NF-κB信号的复杂性反映在其分叉激活通路中。经典通路响应包括TNF、TLRs和T细胞受体在内的炎性介质，激活IκKα/γ复合物。这些复合物磷酸化IκB，触发其降解并释放NF-κB进入核内行转录调节。相比之下，非经典通路由B淋巴细胞刺激器或CD40等特殊刺激启动，激活IκKα，催化p100前体到p52蛋白水解加工，使目标基因转录成为可能。这种复杂的调节网络体现了关节组织中炎症反应控制的精确性。 较多研究揭示了NF-κB在关节软骨生物学中的矛盾作用，在形成和破坏过程中均起重要作用。WU等证明，青藤碱通过抑制NF-κB激活减轻KOA病理过程，从而下调IL-1β诱导的炎性介质表达并抑制关节炎症和软骨降解。同样，LU等报告αVβ3整合素主要通过NF-κB抑制减轻小鼠KOA。这些发现强调了NF-κB在软骨发育、稳态和病理各阶段的关键作用，但须依赖上下游相关蛋白的激活，表明靶向调节而非完全抑制可能在KOA中提供最佳治疗益处。 参与KOA发病机制的信号通路见图2。该图显示了MAPK和NF-κB信号通路，这些通路有助于KOA中的软骨降解、炎症和软骨细胞凋亡。机械应力和炎性介质激活这些途径，导致基质降解酶、促炎细胞因子(IL-1β、TNF-α)和凋亡因子的表达增加。这种炎症级联反应会促进软骨基质分解和软骨细胞死亡，这是KOA进展的标志。 MAPK为丝裂原活化蛋白激酶，JNKs为c-Jun氨基末端激酶，ERK为细胞外信号调节激酶，NF-κB为核因子-κB，MMP为基质金属蛋白酶，ADAMT为金属蛋白酶含血小板反应蛋白域，NO为一氧化氮，COX-2为环氧化酶2，iNOS为诱导型一氧化氮合酶，PGE2为前列腺素E2，TNF-α为肿瘤坏死因子-α，IL-6为白细胞介素-6 图2 膝关节骨性关节炎发病机制的信号通路 Figure 2 Signaling pathways involved in the pathogenesis of knee osteoarthritis 4.3 Wnt/β-catenin通路在软骨-骨平衡和凋亡调节中的作用 进化保守的Wnt/β-catenin通路代表调节关节生物学多个方面的基本信号机制。这一通路通过对β-catenin稳定性和核转位的精确控制编排细胞命运，随后影响对软骨细胞功能至关重要的基因转录谱。在细胞死亡调节背景下，Wnt/β-catenin信号对凋亡机制展现微妙影响，调节外源性通路组分(包括死亡受体TRAIL和Fas)和内源性通路介质(特别是Bcl-2/Bax家族比率)。 Wnt/β-catenin在关节稳态中的病理生理学意义继续浮现，证据表明增强β-catenin活性可创造一种有利于骨形成同时促进软骨降解的不平衡——KOA进展特征。这一概念得到XIA等的支持，他们证明在β-cat(ex3)Col2ER小鼠股骨头软骨细胞中使用他莫昔芬条件性激活β-catenin，2个月内诱导KOA特征，包括软骨下骨硬化和关节边缘骨赘形成。 Wnt/β-catenin与细胞生存通路的相互联系研究阐明，甲磺酸盐化合物与抗凋亡蛋白(Bcl-2、Bcl-xL和MCL-1)结合可抑制细胞凋亡。此外，这些化合物通过使β-catenin不稳定或在DLD-1细胞中下调LEF1来抑制HCT 116细胞中的Wnt/β-catenin信号，从而调节凋亡阈值。XU等发现，β-catenin信号抑制通过有利调节Bax/Bcl-2比率抑制骨肉瘤细胞增殖，同时诱导细胞凋亡，增强靶基因调节功能。 值得注意的是，有研究表明凋亡和自噬之间存在复杂的交叉对话，常伴随Wnt/β-catenin介导的增殖信号。这种相互关系表明，Wnt/β-catenin信号在细胞应激反应期间可作为关键的稳态调节器，提供平衡自噬和凋亡过程的保护机制，以在病理条件下维持组织完整性。 4.4 Hedgehog信号通路在软骨细胞命运决定中的作用 Hedgehog信号级联代表另一高度保守的分子通路，对软骨细胞生物学至关重要。该通路通过3种主要配体(Sonic Hedgehog、Desert Hedgehog和Indian Hedgehog)与其认知受体(Patched和Smoothened)协调相互作用运作，最终控制下游转录反应。机制上，Hedgehog配体与Patched结合减轻其对Smoothened的抑制作用，使Gli转录因子激活成为可能，调节负责软骨细胞生长、分化和存活的基因。 在生理条件下，平衡的Hedgehog信号通过精确调节Gli介导的转录促进适当的软骨细胞增殖和软骨维持。然而，Hedgehog信号在KOA发病中的作用仍有争议。一种观点认为，机械应力、损伤、炎症和关节软骨的退行性变提高了Indian Hedgehog蛋白水平，因此上调基质金属蛋白酶表达并加速软骨基质降解，可加剧关节炎症。然而，这一观点在科学界引起重大争论。 相反的观点提出，Indian Hedgehog表达增强实际上可能促进关节软骨修复过程。支持这一观点的是，SIEKER等证明向兔缺损膝关节输送含Indian Hedgehog蛋白的腺病毒载体可显著提高病变软骨修复质量。这种明显的矛盾突显了Hedgehog信号在关节软骨中依赖上下文的性质，并表明其治疗靶向需要仔细考虑疾病阶段和微环境因素。 5 促炎细胞因子与关键信号通路间的相互作用 促炎细胞因子与细胞信号通路间的复杂相互作用创造了一个复杂的调节网络，深刻影响KOA中软骨细胞命运和软骨稳态。这种交叉通信建立反馈循环，可能加剧疾病进展或可能提供治疗干预点。 5.1 IL-6信号级联与PI3K/AKT通路的整合 IL-6通过激活PI3K/AKT信号级联对细胞存活机制产生重大影响。在前列腺癌细胞中，IL-6通过该通路调节cyclin A1表达，促进肿瘤细胞存活。cyclin A1已被确定为PI3K/AKT信号的关键下游靶点。WEGIEL等证明，PI3K抑制或与野生型PTEN表达载体共转染降低cyclin A1启动子活性。相反，在响应IL-6刺激时，constitutively激活的磷酸化AKT上调cyclin A1启动子活性和表达，而dominant-negative AKT下调。 IL-6信号在其炎症效应方面表现出显著的二元性：经典信号与抗炎功能相关，而反式信号与促炎反应相关。经典信号转导通过膜结合IL-6R发生，而反式信号需要IL-6与可溶性IL-6R预结合。在两种情况下，与信号转导gp130受体结合都是必须的。IL-6反式信号触发人血管内皮细胞释放促炎趋化因子单核细胞趋化蛋白-1，并需要同时激活JAK/STAT3和PI3K/AKT通路。 BORGONETTI等发现，红景天苷通过激活PI3K/AKT信号通路抑制BV2小胶质细胞中LPS诱导的IL-6、IL-1β和TNF-α mRNA表达。这种激活促进AKT磷酸化并抑制NF-κB p50核转位，从而抑制炎性细胞因子产生。这些发现强调了靶向PI3K/AKT通路如何调节免疫细胞中IL-6介导的炎症反应，表明KOA管理的潜在治疗途径。 5.2 IL-1β介导通路与PI3K/AKT和MAPK信号的汇聚 IL-1β通过同时激活不同的信号级联协调多种细胞反应。在人肺上皮A549细胞中，IL-1β诱导部分上皮-间充质转化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)，特征为获得间质标志物和增强细胞迁移潜力，而不完全丧失上皮标志物。这种IL-1β介导的部分EMT被PI3K抑制剂LY294002抑制，表明PI3K/AKT通路在这一过程中的重要作用。此外，ERK1/2抑制剂FR180204显著减弱IL-1β介导的部分EMT，证明MEK/ERK通路参与此诱导过程。 在软骨细胞生物学背景下，这些发现表明IL-1β可能通过协调激活PI3K/AKT和MAPK通路促进关节软骨细胞类似的表型转变，可能促成骨关节炎软骨中观察到的细胞表型。这种多通路激活模式强调了IL-1β信号的复杂性，突出了需要多靶点治疗以对抗其在KOA中的有害影响。 5.3 TNF-α对受体表达和下游信号的调节 TNF-α对细胞表面受体的表达可影响下游信号敏感性。研究表明，TNF-α调节人血管内皮细胞上IL-6R和gp130的表达，这些表达模式对促炎刺激有反应。这种在受体水平上促炎细胞因子间的交叉调节增加了KOA炎症网络的另一层复杂性。 红景天苷通过调节PI3K/AKT信号通路，抑制NF-κB p50核转位，从而抑制包括TNF-α在内的炎性介质，展示出抗炎特性。这种机制例证了天然化合物如何靶向炎症信号网络中的多个节点，以在骨关节炎等炎症条件下达到治疗效果。 5.4 细胞因子介导的Wnt/β-catenin通路抑制  促炎细胞因子对Wnt/β-catenin通路展现出显著的调控作用，这一通路是软骨细胞分化和软骨稳态的关键信号级联。IL-1β激活NF-κB信号通路，间接抑制β-catenin的核积累，从而减少对细胞增殖和修复至关重要的下游靶基因表达，包括cyclinD1和c-Myc。这种交叉通路抑制代表炎症损害关节软骨再生能力的关键机制。 同样，TNF-α通过TNFR1激活NF-κB信号级联，随后抑制Wnt/β-catenin通路活性。这种抑制作用增强β-catenin降解，减少其核积累，因此抑制软骨细胞修复能力。炎症信号对Wnt/β-catenin抑制的汇聚建立了KOA中慢性炎症与受损软骨修复之间的机制联系。 这些促炎细胞因子与基本细胞信号通路间的相互作用创造了一个复杂的调控网络，最终决定软骨细胞命运和软骨完整性。理解这些交叉通路通信提供了对KOA发病的关键见解，并确定了可能破坏炎症循环同时促进软骨再生的靶向治疗策略的潜在干预点。 6 单细胞RNA测序技术对KOA发病机制的见解 单细胞RNA测序技术的出现彻底改变了我们对KOA发病机制的理解，能分辨关节微环境中的细胞异质性和分子特征。这种先进的方法超越了传统整体RNA测序的限制，通过捕获单个细胞的转录谱，从而揭示推动疾病进展的独特细胞群体、状态转变和细胞间通信网络。 6.1 骨关节炎关节中的细胞异质性 单细胞转录组分析揭示了骨关节炎关节中既往未被认识到的细胞多样性。最近研究已确定具有独特分子特征和功能特性的多个不同软骨细胞亚群。LI等对人骨关节炎软骨进行了全面的单细胞RNA测序，确定了7个不同的软骨细胞亚群，包括增殖软骨细胞、前肥大软骨细胞、肥大软骨细胞、纤维软骨细胞、调节软骨细胞、稳态软骨细胞和效应软骨细胞。每个亚群表现出与特定生物学功能相关的独特基因表达谱，挑战了传统将软骨细胞视为同质细胞群体的观点。 同样，LIU等应用单细胞转录组学分析KOA患者的滑膜组织，确定了具有不同炎症和基质降解特性的多样成纤维细胞和巨噬细胞亚群。他们发现了一个既往未被认识到的促炎滑膜成纤维细胞群体，特征为IL-6、IL-1β和各种基质金属蛋白酶表达升高，这可能对软骨降解有重要贡献。这些发现强调了骨关节炎关节内细胞的复杂性，突出了针对特定致病细胞群体进行治疗干预的重要性。 6.2 分子轨迹和细胞状态转变 除了识别离散的细胞群体外，单细胞RNA测序技术还能重建描绘KOA进展期间细胞状态连续谱的分子轨迹。WU等采用单细胞转录组的Pseudotime分析阐明了骨关节炎发展期间软骨细胞表型转变的轨迹。这是一种由稳态向降解逐步演进的软骨细胞谱系轨迹：以高表达软骨基质合成基因(COL2A1、ACAN、COMP)为特征的稳态软骨细胞首先出现，随后转入应激反应阶段，其标志为TXNIP、DDIT3、HSP90B1等应激相关基因显著上调，最终进展至以基质降解酶(MMP13、ADAMTS4)及促炎细胞因子(IL-1B、IL-6)高表达为特征的降解软骨细胞，从而完成了从合成稳态到分解破坏的连续转变。这种轨迹分析提供了对驱动疾病进展期间软骨细胞表型转变分子机制的关键信息。这些见解通过靶向驱动病理细胞状态转变的特定转录程序，为阻止疾病进展提供了潜在干预点。 6.3 细胞间通信网络 单细胞RNA测序技术通过全面绘制细胞群体间配体-受体相互作用关系图，从根本上改变了我们对骨关节炎关节内细胞间通信的理解。WANG等采用计算方法从人骨关节炎关节的单细胞转录组推断细胞-细胞通信网络，揭示软骨细胞、滑膜细胞、免疫细胞和血管元素间的复杂相互作用模式。他们的分析确定了既往未被认识到的信号电路，包括炎症巨噬细胞和应激反应软骨细胞间通过IL-1β/IL-1R和TNF-α/TNFR相互作用介导的关键通信轴。此外，PETERS等使用单细胞RNA测序技术描述了软骨下骨细胞和关节软骨细胞间的通信。这些发现突出了将关节视为具有多个相互作用细胞组分的综合器官系统的重要性，而不是仅关注软骨病理变化。 6.4 治疗靶点识别和验证 也许最重要的是，单细胞RNA测序技术通过识别细胞类型特异性疾病介质并通过功能基因组学方法验证其相关性，加速了治疗靶点的发现。TU等整合单细胞转录组学与基于CRISPR的筛选，确定花生四烯酸作为降解软骨细胞中炎症基因表达的中央调节器。在骨关节炎小鼠模型中靶向花生四烯酸显著减少了软骨降解和炎症，证明了单细胞衍生见解的转化潜力。 同样，QU等采用单细胞RNA测序技术识别一个以高表达SPP1为特征的滑膜成纤维细胞亚群，具有强大的软骨降解特性。在实验模型中选择性消融这种成纤维细胞群体减轻软骨降解，表明靶向特定致病细胞群体，而非广泛炎症通路，可能为KOA提供更精确的治疗策略。 6.5 与多组学方法的整合 单细胞转录组学与其他组学模式的整合，包括表观基因组学、蛋白质组学和代谢组学，正在提供对KOA分子基础前所未有的见解。LIU等结合单细胞ATAC-seq与RNA-seq映射骨关节炎软骨细胞的表观遗传景观，揭示控制基质降解基因关键调控元件改变染色质的可及性。这种综合方法确定了由AP-1转录因子介导的异常增强子激活作为骨关节炎软骨细胞中基质降解酶持续表达的关键表观遗传机制。 此外，FAN等开创了空间转录组学方法，以保持骨关节炎软骨内基因表达模式的解剖背景。他们的分析揭示了健康和降解软骨区域间具有清晰边界的不同转录区域，挑战了骨关节炎作为弥散性病理过程的概念。 单细胞RNA测序技术从根本上改变了我们理解KOA发病机制的概念框架，揭示了骨关节炎关节内前所未有的细胞和分子复杂性。这些见解正在推动向更精确治疗策略的转变，靶向特定致病细胞群体和分子电路，而不是广泛抑制炎症。单细胞方法与互补技术的持续整合有望加速开发此疾病的治疗方法。 7 小结 KOA的致病机制表现出非凡的复杂性。目前研究主要通过动物模型和细胞调查进行，已揭示促炎细胞因子与信号通路间的复杂相互作用，这些相互作用共同加速炎症反应、软骨基质降解和细胞死亡，推动KOA病理进展。最近研究逐渐阐明了细胞死亡在这种疾病启动和进展中的关键作用。通过详细检查各种细胞死亡模式，包括软骨细胞凋亡、程序性坏死(焦亡)和自噬，研究人员不仅阐明了KOA的病理特征，还为早期诊断和治疗干预提供了新的观点。 在KOA进展中，软骨细胞凋亡是细胞死亡的主要形式。促炎细胞因子特别是TNF-α和IL-1β，通过激活NF-κB和Wnt/β-catenin信号通路触发凋亡级联反应，导致软骨基质降解和关节结构损害。同时越来越多的证据表明，程序性坏死细胞死亡(特别是焦亡)和自噬也在KOA发病中发挥关键作用。焦亡通过炎症小体激活和活性氧积累介导，诱导软骨细胞和滑膜细胞膜损伤，加剧慢性关节炎症和退化。自噬在细胞生理和病理过程中表现出双重功能，适度自噬可促进细胞自我修复，而过度或失调的自噬可能加速功能恶化和软骨退化。 单细胞RNA测序技术的出现彻底改变了我们通过揭示骨关节炎关节内细胞异质性对KOA的理解。这种先进方法已确定具有独特分子特征的不同软骨细胞亚群，绘制了疾病进展期间的细胞状态转变，并揭示了驱动炎症和降解过程的复杂细胞间通信网络。这些见解挑战了传统将KOA视为同质疾病过程的观点，突出了靶向特定致病细胞群体而非广泛抑制炎症的重要性。单细胞方法与互补技术的整合有望加速开发更精确和有效的治疗策略。 细胞死亡的多样性和多层次调节机制揭示了生物系统在应对损伤时的脆弱性和适应性。细胞死亡不应仅仅被视为是单向过程，而应视为与炎症、免疫反应和细胞修复机制密切相关。这个网络中任何点的破坏均可能加速关节退化。 从临床角度看，靶向调节促炎细胞因子及其信号通路为KOA管理带来了希望，为开发新型靶向治疗提供了理论基础。特别重要的是在自噬和凋亡之间达到平衡调节，以防止过度或失调的细胞死亡导致关节功能损害，这是未来研究的关键方向。目前，关于软骨细胞凋亡、炎性介质、信号通路与KOA发病间关系的临床调查仍然有限。对这些分子机制的更深入探索不仅将增强我们对KOA进展的理解，还将为新型治疗方法提供理论支持。针对相关信号通路的干预，特别是抑制其过度激活以延缓软骨细胞死亡，可能成为KOA治疗的有效策略。 利益冲突 所有作者声明均不存在利益冲突 作者贡献声明 范旗：框架构建，论文撰写；董忠：论文写作指导；马辰希：文献查询 分享让更多人看看 《免疫学杂志》是中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊、中国科技论文统计源期刊，自创刊以来得到了各位专家教授的无私帮助和支持，也受到越来越多读者和业内人士的认可与好评。我们一直坚持以“广泛交流免疫学学术信息、开展学术争鸣、促进我国免疫学事业的繁荣与发展；为本专业读者及相关学科读者充实理论、更新知识、积累经验服务”为办刊宗旨，致力于为广大读者和作者服务。 网址：https://myxz.cbpt.cnki.net/