龔忠誠(chéng)

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院/附屬口腔醫(yī)(學(xué))院頜面腫瘤外科， 2新疆維吾爾自治區(qū)口腔醫(yī)學(xué)研究所， 烏魯木齊 830054 )

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是一種進(jìn)行性發(fā)展的非感染性疾病，伴隨繼發(fā)性炎癥因子的產(chǎn)生，主要病理學(xué)表現(xiàn)為軟骨退行性變，繼發(fā)性骨質(zhì)增生，伴隨滑膜炎癥[1]。由于大部分關(guān)節(jié)為滑膜關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軟骨缺乏細(xì)胞、血供，主要依靠滑膜釋放的滑液滋養(yǎng)，局部滑液微環(huán)境對(duì)維持關(guān)節(jié)軟骨的完整性，預(yù)防骨關(guān)節(jié)炎有重要意義，而滑液中高表達(dá)的促炎因子，成為軟骨破壞的促進(jìn)因素，使關(guān)節(jié)局部微環(huán)境失衡，分解代謝與合成代謝紊亂，引導(dǎo)軟骨進(jìn)行性破壞[2]，近年關(guān)于促炎因子與OA的發(fā)病研究成為熱點(diǎn)，促炎相關(guān)生化指標(biāo)可為OA的診療提供新的線索。主要促炎因子包括白介素1β(interleukin-1β，IL-1β)、白介素6(interleukin-6，IL-6)、白介素17(interleukin-17，IL-17)、白介素18(interleukin-18，IL-18)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、金屬基質(zhì)蛋白酶(metal matrix protease，MMP)、前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)、趨化因子等，本文主要針對(duì)白細(xì)胞介素家族中具有重要意義的促炎因子在骨關(guān)節(jié)炎的研究做一綜述。

1 IL-1β與OA

IL-1是具有強(qiáng)烈致炎作用的細(xì)胞因子，由活化的單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，以分子量相近的IL-1α與IL-1β兩種表達(dá)形式存在[3]，關(guān)節(jié)液以表達(dá)IL-1β為主，已有大量研究證實(shí)IL-1β在骨關(guān)節(jié)炎中的作用機(jī)制，關(guān)節(jié)滑液中IL-1β的濃度與關(guān)節(jié)炎病變嚴(yán)重程度成正相關(guān)[4]。IL-1β主要作用于直接影響關(guān)節(jié)病理變化的軟骨細(xì)胞與滑膜細(xì)胞。加速軟骨降解代謝、降低軟骨合成代謝、誘導(dǎo)滑膜細(xì)胞炎癥。在軟骨降解方面，IL-1β的濃度升高會(huì)通過(guò)激活酪氨酸激酶活性，P38絲裂原活化蛋白激酶(P38 mitogen-activated protein，P38 MAP)分子轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase 2，COX-2)受體上調(diào)，作為PEG2合成的限速酶COX-2可增加PGE2的合成，促進(jìn)軟骨基質(zhì)降解；并通過(guò)此信號(hào)通路刺激IL-6分泌，提高M(jìn)MP的轉(zhuǎn)錄翻譯水平，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞、滑膜細(xì)胞上調(diào)分泌MMP-1、MMP-3、MMP-9，促進(jìn)軟骨基質(zhì)蛋白多糖和II型膠原的降解[5]，Kobayashi等[6]通過(guò)IL-1β抑制劑靶向結(jié)合IL-1受體，可抑制IL-1β的作用，減輕軟骨基質(zhì)降解。除此IL-1β可通過(guò)作用滑膜纖維母細(xì)胞或上調(diào)IL-18的水平進(jìn)一步促進(jìn)蛋白聚糖酶(a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS)的產(chǎn)生，促進(jìn)軟骨基質(zhì)成分蛋白聚糖的裂解[7]，而軟骨細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境損傷，會(huì)抑制間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞的分化，不利于軟骨的損傷修復(fù)。Blom等[8]通過(guò)OA實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥C明，巨噬細(xì)胞數(shù)量與關(guān)節(jié)骨贅的形成正相關(guān)，IL-1β可募集其他促炎因子、趨化因子，增加巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，促進(jìn)局部炎癥，骨贅形成，加速關(guān)節(jié)病理?yè)p傷。在降低軟骨細(xì)胞合成代謝方面，IL-1可抑制軟骨細(xì)胞合成蛋白多糖以及II型膠原，降低軟骨活性[8]。并在轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)，降低膠原蛋白含量的表達(dá)[9]，如IL-1可通過(guò)下調(diào)軟骨形成的特異性基因性別決定區(qū)Y框蛋白(Sry related HMG box-9, SOX-9)[10]，降低軟骨合成水平。此外IL-1β亦可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞的凋亡，研究發(fā)現(xiàn)OA軟骨細(xì)胞的凋亡與IL-1β呈劑量依賴性[11]，IL-1β與軟骨細(xì)胞表面受體結(jié)合，通過(guò)激素受體途徑，干擾細(xì)胞正常代謝，通過(guò)與滑膜成纖維細(xì)胞膜表面分子FAS結(jié)合，通過(guò)FAS途徑參與滑膜炎癥相關(guān)的凋亡途徑，通過(guò)一氧化氮(nitric oxide，NO)途徑參與非滑膜炎癥相關(guān)途徑的凋亡，通過(guò)抑制線粒體呼吸，產(chǎn)生活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)，發(fā)揮細(xì)胞毒作用[12]，在氧化應(yīng)激以及炎性因子作用下，靜止的軟骨細(xì)胞亦會(huì)發(fā)生表型的變化，衰老以及發(fā)生自噬等炎癥反應(yīng)。在OA免疫炎癥反應(yīng)方面，滑膜炎在OA的早期階段與固有免疫密切相關(guān)，IL-1β誘導(dǎo)炎性滑膜組織分泌促炎介質(zhì)(ROS、NO、PGE2等)，改變軟骨基質(zhì)降解與修復(fù)的平衡，OA晚期滑膜炎病理表現(xiàn)更突出，伴隨T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞介導(dǎo)的促炎介質(zhì)進(jìn)一步釋放，IL-1繼續(xù)參與免疫級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，激活軟骨細(xì)胞破壞的同時(shí)，釋放更多抗原，刺激體液以及細(xì)胞免疫，繼續(xù)誘導(dǎo)更多的細(xì)胞因子參與反應(yīng)，惡性循環(huán)不斷往復(fù)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎病程遷延。

2 IL-6與OA

IL-6多為IL-1β刺激下單核巨噬細(xì)胞分泌產(chǎn)生的細(xì)胞因子，與IL-1可共同產(chǎn)生致炎作用，也來(lái)源于纖維母細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞。IL-6可激活T細(xì)胞，B細(xì)胞產(chǎn)生急性期蛋白，參與炎癥反應(yīng)[13]，研究表明IL-6參與OA病理過(guò)程中的許多環(huán)節(jié)，朱寶玉等[14]通過(guò)對(duì)OA患者滑膜與滑液IL-6的表達(dá)研究，證明IL-6主要來(lái)自滑膜襯里細(xì)胞，炎癥細(xì)胞聚集處表達(dá)增高，與滑膜癥、軟骨的病理學(xué)改變密切相關(guān)。金粉勤等[15]研究證明膝骨關(guān)節(jié)滑液IL-6的水平表達(dá)與疾病進(jìn)展成正相關(guān)，中期病變IL-6濃度較高。在OA病損中，IL-6主要通過(guò)刺激滑膜細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)正常軟骨滑膜細(xì)胞分泌PGE2，并上調(diào)金屬基質(zhì)蛋白酶，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞基質(zhì)成分降解，膠原斷裂，關(guān)節(jié)破壞，并且IL-6與受體結(jié)合后，刺激破骨細(xì)胞活化，生長(zhǎng)，抑制軟骨細(xì)胞的增殖，使骨代謝失衡[16]。Latourte等[17]通過(guò)OA小鼠模型證明，IL-6主要通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3(signal transducer and activator of transcription,STAT-3)信號(hào)誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞分解代謝，全身性阻斷IL-6或STAT-3可減輕OA，IL-6亦可協(xié)同IL-1共同發(fā)揮促進(jìn)軟骨破壞的作用，目前IL-6對(duì)骨關(guān)節(jié)炎的破壞機(jī)制仍存在部分爭(zhēng)議，IL-6對(duì)于骨關(guān)節(jié)炎的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3 IL-17與OA

IL-17是以二聚體形式分泌的新的促炎因子，主要由輔助性Th17細(xì)胞合成分泌，現(xiàn)文獻(xiàn)提到的IL-17通常為IL-17A，為IL-17家族的首個(gè)成員，人的IL-17A與鼠、兔的IL-17A有高度同源性。IL-17A在炎癥反應(yīng)中研究較多，過(guò)去認(rèn)為與哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎以及結(jié)締組織病密切相關(guān)，近來(lái)認(rèn)為與骨性關(guān)節(jié)炎密切相關(guān)，IL-17主要通過(guò)激活中性粒細(xì)胞和引導(dǎo)前炎性因子產(chǎn)生致炎作用，其誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子釋放主要通過(guò)與內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維樣基質(zhì)細(xì)胞上的IL-17受體結(jié)合，活化核轉(zhuǎn)錄因子κB(Nuclear transcription factors kappa B，NF-ΚB)，進(jìn)而促進(jìn)IL-1、IL-16、IL-8、TNF-α、PGE2的分泌，通過(guò)細(xì)胞因子間相互協(xié)同作用于軟骨、滑膜細(xì)胞，介導(dǎo)炎癥損傷。IL-17與TNF-α、IL-1，能聯(lián)合促進(jìn)成纖維樣滑膜細(xì)胞生成IL-6、IL-8等。戴小波等[18]發(fā)現(xiàn)IL-17在滑液的軟骨細(xì)胞上影響局部IL-8與IL-1β的表達(dá)，同時(shí)與NO的增加成正相關(guān)。IL-17聯(lián)合IL-6上調(diào)成骨細(xì)胞合成COX-2[19]和重要炎性介質(zhì)PGE2[20]的水平，誘導(dǎo)軟骨基質(zhì)蛋白水解。IL-17A可經(jīng)過(guò)NF-κB途徑、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)等信號(hào)傳導(dǎo)通路產(chǎn)生作用[21]，在誘導(dǎo)骨相關(guān)的損傷中主要通過(guò)NF-κB途徑。王國(guó)良等[22]通過(guò)膝骨關(guān)節(jié)炎滑膜以及滑液IL-17的表達(dá)情況分析，證明IL-17與病變的嚴(yán)重程度成正相關(guān)，外源性加入梯度濃度的IL-17A，可顯著上調(diào)ADAMTS-7、COX-2，下調(diào)軟骨寡聚基質(zhì)蛋白(cartilage oligomeric matrix protein，COMP)表達(dá)，激活炎癥通路。IL-17A可以改變軟骨細(xì)胞形態(tài)，抑制其活性，IL-17通過(guò)活化NF-ΚB[23]，進(jìn)一步通過(guò)此途徑促進(jìn)細(xì)胞凋亡反應(yīng)。在誘導(dǎo)軟骨基質(zhì)降解方面，IL-17可以增加MMP-9、MMP-13的表達(dá)，并加強(qiáng)膠原酶活性，加強(qiáng)軟骨基質(zhì)多糖成分與膠原降解，誘導(dǎo)軟骨組織的破壞，阻止軟骨組織的自我修復(fù)。除此軟骨環(huán)境血管生成增加會(huì)募集免疫細(xì)胞介導(dǎo)細(xì)胞與體液免疫反應(yīng)，IL-17可以增加關(guān)節(jié)炎軟骨中軟骨血管生成[24]，增強(qiáng)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)，局部組織大量的中性粒細(xì)胞與炎癥細(xì)胞被趨化，增強(qiáng)滑膜炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為骨喪失的免疫病理?yè)p傷。最新研究表明以分泌IL-17為主的Th17細(xì)胞與分泌轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor，TGF-β)為主的調(diào)節(jié)性Treg細(xì)胞失衡，可能導(dǎo)致局部成骨與破骨失衡，活化的Th17細(xì)胞分泌的IL-17可增強(qiáng)核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB配體的表達(dá)，減少破骨細(xì)胞抑制因子的表達(dá)，增強(qiáng)破骨細(xì)胞形成能力，參與骨關(guān)節(jié)的病理性損害[25-26]?？蔀殛P(guān)節(jié)炎進(jìn)展的免疫機(jī)制提供新的思路，目前靶向IL-17用于治療銀屑病關(guān)節(jié)炎取得進(jìn)展[27]，雖然OA與結(jié)締組織病以及系統(tǒng)性疾病存在區(qū)別，但I(xiàn)L-17的致炎機(jī)制明確，IL-17在OA的靶向治療可能成為現(xiàn)實(shí)。

4 IL-18與OA

IL-18 屬于白介素 1 家族成員之一，以非活性前體形式存在，T淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞，關(guān)節(jié)軟骨與滑膜成纖維細(xì)胞均能分泌，成熟的 IL-18 具有多種生物學(xué)功能，主要起到免疫激活的作用，其結(jié)構(gòu)與信號(hào)通路類似于IL-1。IL-18可以誘導(dǎo)輔助性 T 細(xì)胞產(chǎn)生干擾因子-γ 和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子，促進(jìn) T淋巴細(xì)胞增殖，增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞的作用，加強(qiáng) FAS-L介導(dǎo)的細(xì)胞毒效應(yīng)，參與組織炎癥損傷反應(yīng)。在所有膝關(guān)節(jié)OA患者的滑液，軟骨細(xì)胞，血清中均可檢測(cè)到 IL-18，但血清的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于關(guān)節(jié)液。研究表明膝骨關(guān)節(jié)炎滑液中 IL-18 的含量明顯高于正常人，培養(yǎng)軟骨細(xì)胞上清液時(shí)，滑液 IL-18 的濃度與PEG2 的水平具有相關(guān)性，IL-18 在骨關(guān)節(jié)病的發(fā)生、發(fā)展中起到關(guān)鍵作用，其通過(guò)與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，啟動(dòng)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路，促使 T 淋巴細(xì)胞增殖，進(jìn)一步使單核細(xì)胞產(chǎn)生的 TNF-α、IL-1β，刺激 IL-1α、NO 和PGE2 的產(chǎn)生，抑制蛋白聚糖等軟骨細(xì)胞基質(zhì)的生成[28]。黃芳等[29]通過(guò)II型膠原酶誘導(dǎo)，建立顳下頜骨關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型，行滑液、血液IL-18及巨噬細(xì)胞IL-18受體檢測(cè)，證明了IL-18通過(guò)與IL-18受體結(jié)合，刺激單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β，TNF-α，參與顳下頜關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。

綜上，骨關(guān)節(jié)炎是多種細(xì)胞因子參與的多種病理過(guò)程的集合，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及滑膜、關(guān)節(jié)軟骨和骨的代謝途徑，通過(guò)炎性介質(zhì)與免疫系統(tǒng)交聯(lián)，促炎因子作為促進(jìn)因素加速軟骨損傷，而多數(shù)促炎因子并不是獨(dú)立存在的，而是相互協(xié)同，通過(guò)不同信號(hào)途徑誘導(dǎo)軟骨凋亡，基質(zhì)降解并抑制蛋白聚糖產(chǎn)生、軟骨修復(fù)，放大局部炎癥反應(yīng)，因此了解促炎因子可為深入研究OA的發(fā)病機(jī)制，以及OA的全新治療靶點(diǎn)提供線索。除此，臨床醫(yī)師亦可通過(guò)促炎因子的表達(dá)情況，協(xié)助關(guān)節(jié)疾患的綜合性診治。目前靶向治療藥物可以在骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展階段進(jìn)行干預(yù)，通過(guò)炎癥因子涉及的信號(hào)通路抑制劑，達(dá)到減緩疾病進(jìn)展的目的，其效果通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，臨床試驗(yàn)將進(jìn)一步得到肯定，通過(guò)促炎因子作用機(jī)制的進(jìn)一步探討學(xué)習(xí)，相信不久靶向治療OA的藥物將會(huì)為患者帶來(lái)福音。