吳 濤 劉萬(wàn)林

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010050

細(xì)胞自噬在激素性股骨頭缺血壞死中的研究進(jìn)展

吳 濤 劉萬(wàn)林

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010050

股骨頭壞死作為骨外科的多發(fā)性疾病，在研究與治療過程中發(fā)現(xiàn)以激素性股骨頭缺血壞死（SANFH）為主要病因，其發(fā)病機(jī)制尚不明確。臨床研究中多認(rèn)為其在長(zhǎng)期大量使用激素過程中，股骨頭出現(xiàn)血管內(nèi)凝血、代謝紊亂、骨質(zhì)疏松及細(xì)胞凋亡等問題，造成股骨頭直接性缺血壞死。為了有效指導(dǎo)相關(guān)治療，該研究主要針對(duì)細(xì)胞自噬的分類情況，根據(jù)其在SANFH相關(guān)臨床實(shí)際治療過程中的效果及作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

細(xì)胞自噬;激素;股骨頭壞死

近年來，臨床治療過程中大量使用激素治療，造成激素性股骨頭缺血壞死患者的發(fā)病率不斷增加，因此針對(duì)其發(fā)病機(jī)制的研究變得尤為重要[1-2]。國(guó)內(nèi)外多數(shù)學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞凋亡可作為研究的主要突破方向，而隨著生物學(xué)領(lǐng)域的研究發(fā)展興起，細(xì)胞自噬也成為非凋亡形式的主要內(nèi)容，并成為研究中熱點(diǎn)議題。該研究針對(duì)自噬細(xì)胞的臨床特點(diǎn)進(jìn)行綜合性分析，并根據(jù)其在臨床激素性股骨頭缺血壞死治療中的應(yīng)用情況進(jìn)行綜述。

1 SANFH與自噬

研究者曾經(jīng)在關(guān)于肝細(xì)胞的研究觀察中，通過對(duì)鼠的肝灌流液中加入高血糖素后發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的溶酶體不斷增多并出現(xiàn)各種自噬現(xiàn)象，因此被直接用“自噬”命名[3-4]。臨床多年來將這種現(xiàn)象認(rèn)為是正常的生理過程，即人體細(xì)胞可能會(huì)出現(xiàn)降解胞內(nèi)物質(zhì)的正常程序，但是隨著研究過程中酵母自噬分子的出現(xiàn)，逐漸將細(xì)胞自噬區(qū)別于細(xì)胞凋亡，并予以深入研究認(rèn)識(shí)并將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)層面。

1.1 自噬細(xì)胞的分類

根據(jù)吞噬物進(jìn)入細(xì)胞溶酶體內(nèi)的不同途徑將自噬細(xì)胞進(jìn)行分類，其主要包括的3種類型為：微自噬、巨自噬及分子伴侶介導(dǎo)自噬[5]。其中微自噬發(fā)生原因?yàn)槿苊阁w發(fā)生自身凹陷的情況時(shí)，會(huì)將吞噬物包裹在其中，并在此過程中逐漸降解吞噬物。巨自噬的發(fā)生則是由于高爾基體及非核糖體等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的脫落，雙層膜在其過程中將吞噬物包裹其中，溶酶體與自噬體發(fā)生各種反應(yīng)并融合成自噬溶酶體以降解吞噬物。分子伴侶介導(dǎo)自噬則是通過溶酶體及分子伴侶的運(yùn)載，不斷將細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)成分送入溶酶體，轉(zhuǎn)運(yùn)過成功中產(chǎn)生各種降解行為。

1.2 自噬相關(guān)機(jī)制

研究過程中發(fā)現(xiàn)自噬體的形成為4個(gè)主要階段，即啟動(dòng)、核化、延伸并閉合，整個(gè)過程中相關(guān)蛋白（Atg）承擔(dān)著重要的作用[6-7]。啟動(dòng)過程中主要是依賴復(fù)合體Ulk 1，其主要包括Atg 13、Ulk 1及FIP200，即Ulk 1通過與Ulk 1及FIP200發(fā)生磷酸化等作用引起自噬。自噬泡完成核化主要是依賴Beclin 1、hVps34及磷脂酰肌醇-激酶 （PI3K）等復(fù)合物，其主要包括Atg1、Beclin 1、hVps15及hVps34。而細(xì)胞自噬的延伸與閉合主要與 Atg12及LC3這兩個(gè)依賴泛素樣共軛系統(tǒng)相關(guān)，其中由Atg12-Atg5形成的Atg12-Atg5-Atg16類復(fù)合物，可對(duì)LC3的活化及定位產(chǎn)生各種積極作用。細(xì)胞質(zhì)型LC3-Ⅰ通過磷脂酰乙醇胺與兩個(gè)泛素樣反應(yīng)結(jié)合后，在自噬體外膜和內(nèi)膜方位形成LC3-Ⅱ，同時(shí)泛素樣會(huì)不斷與E2樣酶Atg3及E1樣酶Atg7發(fā)生反應(yīng)并被催化。因此，在臨床動(dòng)物及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，逐漸將LC3-Ⅱ作為認(rèn)證存在自噬體膜的標(biāo)志。通過一些列的作用后，自噬體出現(xiàn)后與溶酶體產(chǎn)生各種融合作用，并逐漸形成自噬溶酶體，在細(xì)胞內(nèi)開始產(chǎn)生各種自噬作用。

1.3 自噬細(xì)胞的作用產(chǎn)生

溶酶體所依賴的細(xì)胞質(zhì)成分及細(xì)胞器通過細(xì)胞自噬完成降解，此過程中細(xì)胞可因自身成分的降解來維持內(nèi)部環(huán)境的基本穩(wěn)定[8]。研究過程中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞產(chǎn)生激素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏、活性氧、缺氧、蛋白質(zhì)聚集體、DNA損傷、細(xì)胞內(nèi)病原體及產(chǎn)生損傷后的細(xì)胞器等形式，而這些形式的細(xì)胞在發(fā)生各種應(yīng)激反應(yīng)后激活自噬。自噬過程中會(huì)通過各種作用，維持細(xì)胞的存活，但是一旦發(fā)生自噬過程后，體內(nèi)各種胞質(zhì)內(nèi)及胞漿中的細(xì)胞器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入自噬泡中，在溶酶體內(nèi)完成降解過程。人體骨組織出現(xiàn)各種代謝行為后會(huì)發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，自噬通過提供大分子或ATP等能量資源，增強(qiáng)細(xì)胞的自身存活能力，完成自愈或改善功能。但是研究中發(fā)現(xiàn)，若此類應(yīng)激輕度過大，或出現(xiàn)的時(shí)間持續(xù)過程較長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞可能就會(huì)出現(xiàn)各種自噬性及程序性死亡情況。因此自噬被臨床認(rèn)為是維持代謝平衡的較為強(qiáng)大的推動(dòng)者，可有效預(yù)防身體機(jī)能出現(xiàn)各種退化性疾病情況的發(fā)生。但是在此過程中也可能出現(xiàn)各種消極作用，首先，如腫瘤細(xì)胞可能會(huì)通過這種自噬行為，維持營(yíng)養(yǎng)支持得以存活[9]。其次，自噬蛋白及通路會(huì)對(duì)患者的炎癥及免疫情況產(chǎn)生決定性的影響作用，即有效的平衡炎癥及免疫對(duì)機(jī)體的作用，可有效的預(yù)防或?qū)垢黝惛腥拘约白陨砻庖咝约膊　?/p>

2 SANFH與骨細(xì)胞自噬作用

臨床研究中針對(duì)細(xì)胞命運(yùn)與疾病狀態(tài)的相關(guān)性進(jìn)行研究，結(jié)果顯示GC會(huì)對(duì)患者骨細(xì)胞情況產(chǎn)生決定性的影響，即GC不僅可以對(duì)骨細(xì)胞的凋亡產(chǎn)生各種誘導(dǎo)作用，而且會(huì)對(duì)骨細(xì)胞的自噬作用產(chǎn)生誘導(dǎo)[10]。其中GC的使用劑量的決定性作用明顯，即低劑量會(huì)激活自噬，而高劑量會(huì)刺激凋亡。臨床中利用潑尼松龍緩釋劑的不同用量對(duì)小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，其中主要用量情況分別為1.4、2.8、5.6 mg/（kg·d），研究組于用藥28 d后發(fā)現(xiàn)使用GC低劑量的小鼠的股骨遠(yuǎn)端出現(xiàn)皮質(zhì)骨自噬通路活化及細(xì)胞自噬情況明顯增加，且高于GC安慰劑使用組的大鼠骨組織情況[11-12]。而GC高劑量組使用藥物后的骨細(xì)胞抗凋亡作用減弱，且凋亡作用明顯增強(qiáng)。其中LC3作為自噬體膜內(nèi)的重要標(biāo)志性蛋白質(zhì)，可以在使用顯微鏡觀察其變化狀況，了解自噬體的形成與發(fā)展變化情況，并通過數(shù)量的情況判定自噬體的活性高低情況。

通過體外實(shí)驗(yàn)，在LC3轉(zhuǎn)染骨樣細(xì)胞MLO-Y4后48 h，利用地塞米松（10-8mol/L～10-6mol/L）予以24 h處理，研究結(jié)果中顯示無處理后的LC3廣泛分布于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，而在使用過GC藥物后的LC3數(shù)量明顯增多，即處理后的大鼠在研究過程中出現(xiàn)增強(qiáng)其骨細(xì)胞自噬活性的情況。同時(shí)減少用藥劑量后，自噬作用會(huì)使已經(jīng)受損的骨細(xì)胞成功存活；增加劑量后，會(huì)直接破壞骨細(xì)胞內(nèi)的各種抗氧化的防御措施，其生存能力逐漸下降，并進(jìn)而直接導(dǎo)致其出現(xiàn)凋亡狀況。因此，在短期內(nèi)使用小劑量激素是不會(huì)出現(xiàn)各種SANFH，但是若長(zhǎng)期且使用大劑量的激素較易引發(fā)患者出現(xiàn)SANFH情況。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)臨床相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)證實(shí)激素使用對(duì)SANFH的產(chǎn)生具有一定的影響作用，因此在使用過程中不僅要嚴(yán)格控制細(xì)胞出現(xiàn)凋亡狀況，而且觀察其出現(xiàn)細(xì)胞自噬情況，針對(duì)細(xì)胞自噬作用于SANFH患者中的病發(fā)機(jī)制尚未明確，因此需經(jīng)過深入研究，為SANFH的防治提供科學(xué)依據(jù)。

[1]孔令躍,劉萬(wàn)林.Dickkopf-1與細(xì)胞凋亡在激素性股骨頭缺血性壞死中作用的研究進(jìn)展[J].中國(guó)醫(yī)療前沿,2011,6(24):11-13.

[2]賈巖波,劉萬(wàn)林,任逸眾.激素性股骨頭壞死發(fā)病機(jī)制中細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展[J].中國(guó)組織工程研究,2012,16(13):2444-2450.

[3]Kerachian MA，Cournoyer D,Harvey EJ,et al.New insights into the pathogenesis of glucocorticoid-induced avascular necrosis:microarray analysis of gene expression in a rat model[J].Arthritis res ther,2010,12 (3):2-12.

[4]Revet I,Huizenga G,Koster J,et al.MSX1 induces the wnt pathway antagonist genes DKK1,DKK2,DKK3,and SFRP1 in neuroblastoma cells,but does not block Wnt3 and Wnt2A signaling to DVL3[J].Cancer Lett, 2010,289(2):195-207.

[5]王文選,劉萬(wàn)林.細(xì)胞凋亡與自噬在激素性股骨頭缺血壞死中的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].臨床小兒外科雜志,2013,12(2):149-152.

[6]程少華,崔超,常巍.激素性股骨頭缺血性壞死細(xì)胞凋亡的實(shí)驗(yàn)研究[J].中華實(shí)用診斷與治療雜志,2010(4):368-370.

[7]陳昆濤,何健垣.兔超早期激素性股骨頭壞死模型制作及綜合評(píng)價(jià)[J].實(shí)用醫(yī)學(xué)影像雜志,2012,13(6):93-95.

[8]李洪濤,于雪峰,程永志,等.bcl-2mRNA在中藥防治早期激素性股骨頭壞死中的表達(dá)變化[J].中醫(yī)藥信息,2011,27(5):94-97.

[9]童培建,毛強(qiáng),吳承亮,等.大鼠激素性股骨頭壞死組織氧化應(yīng)激相關(guān)基因的差異表達(dá)[J].中華骨科雜志,2011,31(7):794-799．

[10]周正麗,張潛.激素性股骨頭壞死中骨細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展[J].重慶醫(yī)學(xué),2012,41(3):3659-3661.

[11]宋奕,丁道芳,李玲慧,等.細(xì)胞凋亡在激素性股骨頭壞死機(jī)制中的研究進(jìn)展[J].中國(guó)矯形外科雜志,2013,21(21):2163-2165.

[12]黃俊,尹宗生.脂聯(lián)素與大鼠激素性股骨頭壞死的修復(fù)[J].中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù),2010,14(15):76-78.

The Research Progress of Cell Autophagy in Steraid-induced Avasadar Necrosis of the Femoral Head

WU Tao LIU Wanlin
Department of Orthopaedics,The Second Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University,Hohhot,Inner Mongolia, 010050,China

The femoral head necrosis is a multiple disease of orthopedic surgery.It was found during the study and treatment that steraid-induced avasadar necrosis of the femoral head (SANFH)is the main cause of the disease,but the pathogenesis is still unclear.It is thought in clinical research that if the patients extensively use hormone for a long time,the femoral head will present intravascular coagulation,metabolic disorders,osteoporosis,and cell apoptosis and other problems,these will cause directly ischemic necrosis of femoral head.This study aims at the classification of cell autophagy and summarizes the effect and mechanism of action of cell autophagy in the practical clinical treatment of SANFH so as to guide the relevant treatment effectively.

Cell autophagy;Hormone;Femoral head necrosis

R681.8

A

1674-0742（2014）10（b）－0197-02

2014-07-11）

吳濤（1988.7-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院在讀研究生，研究方向：骨外科學(xué)。