痛风是一种常见的炎症性关节炎，其主要病理特征是体内尿酸浓度升高时，尿酸单钠（monosodi‑um urate,MSU）晶体析出并逐渐沉积。痛风性关节炎急性发作时关节和/或关节周围迅速出现红肿热痛，而慢性痛风在反复急性痛风发作数年后出现，进行性组织破坏导致关节疼痛和僵硬，致畸致残[1]。流行病学显示男性痛风发病率高于女性，发达国家发病率高于发展中国家，且呈现一定的地域及种族差异，例如有研究表明居住在新西兰的中国台湾原住民和毛利人及太平洋岛民，其患病率是其他族群的两倍多[2]。而在中国，一项荟萃分析显示，在2000年至2016年中国成年人痛风的综合患病率为1.1%，患病率从2000年至2005年的1.0%略有上升至2010至2016年的1.3%[3]。普通人群高尿酸血症合并的患病率为17.4%，居住在东北地区的男性患病率最高，且2005年至2009年，2015至2019年期间，患病率呈上升趋势[4]。

痛风性关节炎在急性发作过程中无菌性炎症逐渐增强，发作持续7～14 d后会出现自发性消退，尽管此时仍能检测到MSU晶体持续存在于滑膜。在慢性痛风中，可以观察到机体MSU晶体团块呈现免疫耐受。痛风的临床表现均是由于机体对MSU晶体的炎症反应而发生的，虽然环境因素导致高尿酸血症，但肾脏和肠道的尿酸排泄是调节血清尿酸的中心环节，此外，遗传因素也很重要[2]。目前关于如何治疗痛风性关节炎的临床指南较为完善，并且具有较广泛的用药选择。虽然痛风有治愈的潜力，但其目前临床治疗仍然不理想。究其原因，主要是在实际临床中，只有少数患者接受合格的尿酸盐降低治疗（urate-lowering treatment,ULT），多数患者治疗剂量也常常低于最佳剂量，长期的用药率较低。

在过去的十几年中，对痛风的认识取得了重大进展，着重阐述痛风性关节炎急性发作及自发性消退等临床症状背后的细胞和分子病理机制，通过对其进行深入了解从而更加深刻地认识规范化临床用药的必要性。

1、痛风急性发作病理机制

1.1 MSU晶体激活NLRP3炎症小体诱导炎症反应

中性粒细胞大量涌入滑液和滑膜是急性痛风的标志，这是由于在急性痛风发作时，过饱和浓度的尿酸盐会以MSU晶体的形式在组织中析出，从而引发炎症反应。带负电荷的MSU晶体通过静电和氢键直接与细胞表面的脂膜和信号蛋白（整合素、Fcy R、CD16、CD14、磷脂酶或趋化因子受体）相互作用。MSU晶体会被机体固有免疫反应中的单核巨噬细胞摄取，随后溶酶体融合、氧化爆发和一氧化氮合成，以及炎症介质释放[5]。另一方面，免疫细胞（如巨噬细胞）吞噬MSU晶体后，会导致细胞内钠离子大量释放，造成细胞内外离子浓度差，进而导致水内流，这一过程会稀释细胞内的钾浓度，造成细胞内钾离子浓度过低，细胞稳定性损伤，并激活NLRP3炎症小体[6]。MSU晶体还可以简单地通过与骨髓巨噬细胞的外膜结合来启动NLRP3激活，这涉及Syk信号转导[7-8]。NLRP3炎症体是由胞浆蛋白NLRP3、Asc和caspase-1形成的多蛋白寡聚体复合物，能诱导线粒体ROS释放、钾外流或溶酶体中的蛋白酶泄漏，激活caspase-1，促进pro-IL-1β裂解，从而触发成熟的IL-1β从细胞中释放，并促进巨噬细胞极化成促炎症的M1样表型[6,9-10]。巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞（dendritic cells,DCs）产生的IL-1β是痛风的关键调节因子，此过程处于炎症级联反应的开始[11]。IL-1β是中性粒细胞流入的主要触发因素，而NLRP3炎症小体是痛风的刺激因素和随后的急性发作的病理标志之间的关键环节。IL-1β可以通过IL-1受体（IL-1R）激活其他细胞，诱导促炎细胞因子和趋化因子释放，导致局部炎症，有时还会导致全身反应，临床表现为局部或全身发热[12]。除此之外，被MSU晶体杀死的细胞释放的损伤相关模式分子（danger-associated molecular patterns,DAMPs）还激活了这些细胞表面或内部的模式识别受体，这一过程可以放大局部炎症反应。

此外，MSU晶体还被证明可以在急性痛风性关节炎小鼠模型中诱导IL-1β从肥大细胞（mast cell,MC）中释放，并且，MC产生的IL-1β对MSU晶体诱导的组织肿胀有重要作用，能触发关节炎症，尤其是在关节炎早期阶段[13]。此外，局部消融MC可减少MSU晶体引起的踝关节肿胀，滑膜MC的选择性耗竭也能减少MSU晶体诱导的关节急性炎症[13]。像MC缺陷小鼠一样，在注射MSU晶体后的早期间隔内，NLRP3-/-、ASC-/-、caspase-1-/-和IL-1R1-/-小鼠的踝关节肿胀水平显著低于WT小鼠，但在注射MSU晶体后24 h仍表现出实质性的组织肿胀和白细胞浸润[14-17]。因此，炎症小体依赖性和炎症小体非依赖性途径都可能介导MSU晶体诱导的急性关节炎模型中的组织肿胀。

1.2 MSU晶体诱导中性粒细胞聚集和坏死，并形成中性粒细胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps,NETs）

研究发现MSU晶体不仅能够激发炎症细胞因子分泌，而且还通过诱导中性粒细胞形成NETs来激活增殖浸润的中性粒细胞[18]。在痛风急性发作时，积聚的MSU晶体可诱导炎症细胞（如中性粒细胞和单核细胞）大量渗入MSU晶体沉积部位[19]。免疫细胞释放的IL-1β也可以触发各种促炎细胞因子和趋化因子的释放，如IL-8和IL-6，上调内皮细胞管腔表面的选择素和整合素，从而促进中性粒细胞的募集[19]。体外证据表明，人类和小鼠的中性粒细胞可以释放带有颗粒酶的染色质，如中性粒细胞弹性蛋白酶、髓过氧化物酶、组织蛋白酶G等，在细菌感染、促炎症细胞因子、DAMP、MSU晶体和其他触发因素的作用下形成NETs。不同的刺激物形成NETs的过程可能不同，但通常涉及NADPH氧化酶介导的中性粒细胞ROS的产生[18,20]。研究证实巨噬细胞衍生的IL-1β也促进了MSU晶体诱导的NETs形成，表明在痛风发作期间巨噬细胞和中性粒细胞之间的相互作用加速了MSU晶体诱导的滑膜上NETs的释放[21]。因此，认为NETs的释放可能是急性痛风坏死性炎症加重的原因之一。NETs释放各种DAMP，如组蛋白、Toll样受体（TLR2、TLR4、TLR9）或NLRP3炎症体，促进促炎细胞因子的释放，进一步激活免疫系统，使得急性痛风坏死性炎症循环放大[22]。

中性粒细胞的招募还能进一步由CXCR2、CX‑CL-8、CXCL-1、CXCL-2和CXCL-3介导[23]。中性粒细胞通过选择素附着于滑膜血管内皮细胞，进入滑膜毛细血管，在趋化因子浓度梯度的引导下，通过滑膜基质迁移至关节腔。炎症部位的促炎介质使中性粒细胞氧化爆发增多和脱颗粒反应增强，并通过抑制细胞凋亡延长其存活期。在炎症部位，中性粒细胞还摄取亚砜晶体，触发NET和炎症介质的释放，包括TNF-α和IL-6，以及中性粒细胞诱导剂（如CXCL-8）和激活剂（如CCL-3和CSCL-10)[24]。由于强烈的局部炎症，细胞因子大量产生并进入循环，导致急性时相反应，引起白细胞增多及发热症状。1.3 MSU晶体诱导细胞坏死此外，还有研究表明MSU晶体沉积于滑膜可以引起直接的细胞毒性、炎症和细胞坏死[25]。MSU晶体在滑膜中的沉积触发了人成纤维细胞（如滑膜细胞）中ROS和活性氮的释放，导致细胞死亡[26]。MSU晶体还能在体外诱导多种人和小鼠上皮细胞和间充质细胞坏死。晶体诱导的细胞坏死可以通过受体相互作用蛋白激酶-1(RIPK-1）、激酶-3(RIPK-3）和假激酶混合谱系激酶结构域样（MLKL）驱动的坏死通路来介导[27]。一旦RIPK3和MLKL形成坏死复合体，后者可以整合到质膜和线粒体膜内并破坏，导致细胞死亡[28]。这些坏死细胞通过释放免疫刺激分子进一步诱导炎症反应[22]。由此可见，滑膜内的坏死细胞进一步激活了免疫反应以及中性粒细胞和巨噬细胞等先天免疫细胞集聚于滑膜内，各病理因素间相互激发作用，造成炎症反应扩大并形成恶性闭环[29]。

总而言之，滑液中的MSU晶体会引发一系列事件，可能涉及坏死性凋亡、炎症因子释放和组织损伤，这些可能反过来又会相互促进[30]。接着，进一步导致临床症状的加剧，如关节局部炎症，以及急性痛风性关节炎早期典型的红肿和剧烈疼痛。

2、痛风自行消退发作机制

虽然急性发作时炎症反应剧烈，但是临床观察到一半时（1～2周）患者症状会自行痊愈[31]。事实上，如果机体在急性炎症爆发期间不加以抑制，会使急性炎症加剧，最终有可能导致细胞因子风暴、弥散性血管内凝血（disseminated intravascular coagu‑lation,DIC）、器官衰竭，甚至死亡。鉴于MSU晶体持续存在于关节中，这种自发的解决可能意味着随后激活抑制晶体诱导炎症的机制，例如无菌炎症的负面调节因子，以及死亡细胞和NETs的清除，具体如下所述。

2.1抑炎症调控因子抑制MSU诱导的无菌性炎症

痛风性关节炎炎症的发生及消退过程类似于内毒素耐受现象，内毒素首先暴露于骨髓来源的巨噬细胞诱发炎症反应，而后又能够诱导抗炎介质的释放[32]。研究证实吡喃结构域（PYD）和半胱天冬酶包含结构域（CARD）属于负性炎症小体调节因子，其结构域是一种短小的蛋白，通过充当诱饵，干扰凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated specklike protein containing a caspase recruitment domain,ASC）对脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）的响应，调节炎症小体的激活[33-34]。小鼠的吡啉缺乏被证明增加了内毒素的敏感性和巨噬细胞中caspase-1的激活[34]。此外，DAMPs诱导Toll样受体（Toll-like re‑ceptors,TLRs）信号的负调节因子，包括细胞外调节剂、跨膜蛋白及细胞内负调控因子，已经被确认可以抑制无菌炎症相关因子[35]。而在痛风鼠模型中发现很多免疫细胞，如中性粒细胞、单核细胞、树突状细胞和巨噬细胞表面都具有识别MSU晶体的受体，可以直接阻断炎症信号通路[36]。此外，从坏死细胞释放的DAMP可以触发两个C型凝集素受体（C-type lectin,CLR）表达，即Mincle和Clec9a，并通过Clec12a抑制中性粒细胞功能[37]。也就是说，当MSU晶体被中性粒细胞在细胞坏死的情况下摄取时，Clec12a在调节中性粒细胞功能方面发挥作用，从而间接调节无菌炎症。以上这些负性调节因子参与的负反馈回路对于减少DAMP引起的无菌性炎症至关重要。

2.2抗炎症细胞因子参与的负调节作用

抗炎细胞因子TGF-β1可以诱导人单核细胞和中性粒细胞释放IL-1R拮抗剂（IL-1Ra），研究已证实内源性IL-1Ra可以与IL-1R发挥竞争性抑制作用，阻断由MSU晶体刺激的免疫细胞（如巨噬细胞）释放促炎症细胞因子IL-1[38-39]。在急性痛风性关节炎缓解期间也检测到患者关节滑液中IL-1Ra水平升高[40]。此外，有临床试验也证实重组IL-1Ra anakinra可以在5 d内迅速缓解关节急性炎症反应，且耐受性良好[12]。可溶性肿瘤坏死因子受体Ⅰ和Ⅱ（soluble TNF receptorsⅠandⅡ，s TNFR-Ⅰ/Ⅱ）以及IL-10可以抑制TNF-α等促炎介质[41]。而在痛风性关节炎患者的滑液中也发现高水平的s TNFR-Ⅰ/Ⅱ以及IL-10，这可能是机体反应性升高的表现。另外还发现与急性发作的痛风患者相比，无症状的痛风患者的单核细胞表达更高水平的IL-37[42]。通过体外实验，在MSU晶体刺激的人外周血单个核细胞中沉默IL-37基因，发现炎症细胞因子如IL-1β、IL-6和TNF-α增加，表明IL-37可以抑制促炎细胞因子的产生，相似的结论在小鼠体内实验得到证实[42-43]。实验证实，重组人IL-37(recombinant human IL-37,rh IL-37）通过下调促炎细胞因子和趋化因子，可显著减少中性粒细胞和单核细胞募集，缓解病理性关节炎症，在体外和体内实验性痛风性关节炎模型中发挥有效的免疫抑制作用[44]。此外，还发现几个可以抑制炎症的细胞介质如信号转导和转录激活因子、细胞因子诱导的SH2蛋白和细胞因子信号转导抑制因子等都被证实在痛风性关节炎模型中过度表达，或能抑制IL-1β和TNF-α等炎症因子的生成[40]。综上可见，在急性痛风性关节炎的自发消退过程中，有诸多的抗炎细胞介质参与并发挥重要的抑炎作用。

2.3巨噬细胞的吞噬功能

在急性发作期间，MSU晶体可以诱导炎症NLRP3活化巨噬细胞，并使其极化成促炎症的M1样表型[10]。同样地，巨噬细胞还可以对坏死的中性粒细胞进行非炎症性吞噬，清除细胞凋亡残余物[45]。并且，晶体的吞噬作用会促使幼稚的巨噬细胞成为成熟的类型，可以通过上调抗炎细胞因子（如TGF-β和IL-10）来抑制炎症级联反应[46]。巨噬细胞吞噬MSU晶体依赖于TLR4、TLR2和CD14[47-48]。DUAN等[49]研究发现痛风患者血清CD14水平降低，其表达与CRP水平呈正相关，证实MSU诱导的炎症中CD14产生的减少可能有助于炎症的自发快速消退。在小鼠MSU晶体诱导的腹膜炎模型中，MSU晶体诱导的坏死性炎症可以促进浸润的单核/巨噬细胞分化为吞噬能力更强的M2样表型（10）。人类M2样巨噬细胞能够吞噬凋亡的中性粒细胞以及少量的人类NETs，这一机制与TGF-β1的产生有关[50]。单核/巨噬细胞对中性粒细胞的清除对于降低大量白细胞浸润的组织中的炎症非常重要。目前数据表明，MSU晶体可以诱导中性粒细胞表面释放外泌体，这些细胞微泡不仅能抑制NL‑RP3炎症小体介导的巨噬细胞产生IL-1β，还能反过来诱导巨噬细胞释放TGF-β1[51]。痛风性关节炎患者在急性炎症缓解期的滑液中TGF-β1水平升高，这表明死亡细胞的吞噬和TGF-β1的生成有助于MSU晶体引起的关节坏死性炎症的消退[50]。

2.4聚集性中性粒细胞外陷阱（aggregated neutro‑phil extracellular traps,agg Nets)

单核吞噬细胞吞噬晶体并连续激活NALP3炎症体，而多形核细胞分别在低或高细胞密度时经历促炎NETosis或抗炎agg‑NET形成[52]。在MSU晶体诱导形成NETosis后，中性粒细胞的募集可能继续进行，直到中性粒细胞在炎症部位达到阈值浓度并形成agg NETs[52]。然后，agg NETs通过降解趋化因子和促炎细胞因子如IL-1β，中断炎症循环，从而使NETosis停止并抑制炎症反应[52]。已有大量研究数据支持agg NETs可以通过捕获和降解促炎介质而促进中性粒细胞诱导的炎症消退。酵母多糖是MSU晶体或TLR2激动剂，可以诱导形成慢性进行性的中性粒细胞驱动的足部关节炎症，而这种炎症可以通过过继转移agg‑NETs来改善[53]。当DNaseⅠ抑制agg NETs时，野生型小鼠中性粒细胞衍生的趋化因子的产生也明显增加[18]。此外还有研究表明，炎症可以通过在高中性粒细胞密度条件下形成的agg NETs减轻[52]。这些MSU晶体触发的agg NETs捕获并降解中性粒细胞衍生的细胞因子和趋化因子，从而减轻炎症。传统观点认为，ROS与促进炎症和组织损伤有关，但近年来，ROS也参与了炎症调节和自身免疫保护[54]。agg‑NETs的形成依赖于ROS，而ROS的抗炎作用也可能是通过在agg NETs中捕获和降解细胞因子介导的；相反，缺乏ROS会导致MSU引发的关节炎症恶化，这表明ROS的产生使MSU引发的炎症终止[52]。在急性发作后期出现的高粒细胞（polymorpho-nuclear leukocyte,PMN）密度下，NETs形成agg NETs，除了能够降解促炎细胞因子，还可以通过密集堆积晶体即痛风石以阻止急性炎症级联反应，逐渐形成慢性痛风[55-56]。研究发现，在MSU刺激的中性粒细胞高密度培养中形成的agg NETs与痛风石的结晶核心成分相似，通过对痛风石进行蛋白组学分析，发现痛风石和NETs都包含细胞外DNA与中性粒细胞颗粒物质，如中性粒细胞弹性蛋白酶、髓过氧化物酶、抗菌肽等[55]。NETs形成于痛风发作的初始阶段，而随着炎症的进展，NETs逐渐成熟为结构更复杂的agg‑NETs发挥抑炎作用，所以通常在慢性痛风患者中发现。因此，痛风石的形成可能是一种机制，可以干预痛风急性发作中逐渐放大的炎症循环，阻止可能导致的严重的组织损伤和骨质破坏等急性发作表现。与此相一致的是，痛风石是一种以免疫沉默的方式储存MSU晶体的方法。虽然从长远来看，痛风石并不能完全消除持续高尿酸血症的威胁。研究还发现，痛风石中的中性粒细胞明显缺乏，推测中性粒细胞可能首先短暂地在痛风微环境中大量增殖，诱导形成NETs及agg NETs后，被agg NETs发挥反向抑制作用后含量降低。此外，NETs形成过程中ATP的释放非常重要，而激活的中性粒细胞则会通过释放ATP和乳铁蛋白增强MSU晶体诱导的agg‑NET形成，同时，细胞外核苷酸能够启动单核吞噬细胞对死亡细胞的抗炎清除[4,57]。另一方面，agg‑NETs上的乳铁蛋白也可以抑制中性粒细胞的进一步募集，有助于在炎症高度浸润的组织中发挥抗炎作用[58]。与此类似的，如抑制P2Y6受体的物质，如苏拉明、PPADS和MRS2578也可以限制MSU诱导的agg NETs形成[59]。但目前而言，痛风和NETs之间的关系尚未完全得到解释，还需要通过该领域的进一步研究来解决。

3、结论及展望

综上所述，认为痛风发作触发因素是MSU晶体释放，促进中性粒细胞聚集，激活单核/巨噬细胞等固有免疫系统，促进炎症介质及趋化因子等的释放，并逐渐形成NETs。随着中性粒细胞的持续性募集，直到在炎症部位达到阈值浓度后形成agg NETs,agg NETs通过降解趋化因子和促炎性细胞因子，中断炎症循环，促进炎症的消退。这一系列反应之间通常是相关联的，它们在一定程度上解释了在MSU晶体持续存在的情况下急性痛风性关节炎的体征和症状在1～2周得到缓解或者消失的原理，以及长期保持静默状态的痛风石出现急性发作症状的可能原理。

痛风的分子病理生理学的研究目的是进一步研究痛风的临床药物选择。例如阐述了NLPR3炎症体激活释放的IL-1β在痛风发作的多个环节起重要作用，NLRP3炎症体或IL-1R的小分子抑制剂能否提供针对痛风中IL-1β介导的发病机制特异性起作用呢？事实上相关的药物已经上市，但尚未在痛风患者下进行试验。又如NETs或者agg NETs在痛风发作及消退上发挥重要作用，能否开发与二者相关的兼具疗效性及安全性的临床适用药物。总而言之，痛风是一个多系统参与的、病理变化复杂的疾病，虽然已经有一些机制研究取得重大进展，但仍存在许多争议的点，需要进一步地深入研究。

基金资助:浙江省中医药科技计划重点研究项目(2021ZZ015);绍兴市卫生健康科技计划项目(2023SKY059);

文章来源:盛苏红,罗桢敏,孟闯闯,等.痛风性关节炎急性发作及自发性消退的病理机制研究[J].中国免疫学杂志,2024,40(11):2458-2464.