骨關節病時生物學標志物及軟骨細胞程序性死亡研究進展

鄂心蕊，席健峰，郭宇航，李慧玲，王宇超，王曉紅，付艷軍，王 勇*

(1.佳木斯大學，黑龍江 佳木斯 154007；2佳木斯大學附屬第一醫院，黑龍江 佳木斯 154007)

骨關節病(OA)是一種主要以關節基質崩解、軟骨細胞顯著減少為特征的一種慢性、進行性疾病。運用生物學相關標志物可以定量或定性關節功能疾病的狀況。其中臨床應用價值最高的生物標志物是分布于軟骨、骨或滑膜中的分子片段。同時通過認知軟骨細胞的程序性死亡機制，將有助于了解OA的致病機制。通過對生物學標志物的檢測以及軟骨細胞程序性死亡機制的研究，將有助于臨床早發現OA并通過干預細胞死亡，從而達到控制疾病的目的。

1 OA臨床應用價值最高的生物標志物

OA臨床最可靠的生物標志物主要源自于身體相對特定的關節及與軟骨、骨和滑膜有關的結構片段，通過對血液、尿液等進行檢測可以明顯的發現關節組織的合成及降解過程[1]。在軟骨、骨和滑膜液中存在不同的生物標志物，依據代謝可分為與蛋白聚糖代謝有關、與膠原代謝有關，與非膠原蛋白代謝有關及其他生物代謝有關的代謝標志物[2-3]。

1.1 與膠原代謝有關的生物標志物

膠原代謝有關的生物標志物：II型膠原C端肽(CTX-II、α-CTX-II)；II型膠原N端前肽(PIINP、PIIANP、PIIBNP)；II型膠原降解產物(C2C)；II型膠原特定抗原表位(C2M)；I型膠原C端肽(CTX-I)；I型膠原氨基N端前肽(PINP)等。有研究發現尿液中CTX-II這種標志物可作為OA預后的標志物，且與軟骨損害程度有一定的相關性，這就提示尿液中CTX-II這種標志物在反映骨的新陳代謝方面表現更佳[4]。Kumm等[5]研究發現PINP這種標志物在對膝關節OA時有很好的預后價值。在放射線變化前的骨關節炎，C2M和C2C這兩種標志物已被證實能夠很好的反應軟骨的損害情況，尤其在骨關節炎的早期這兩種標志物比率增加[6]。

1.2 與非膠原蛋白代謝有關的標志物

軟骨寡聚基質蛋白(COMP)；腓骨蛋白(Fib-3)；骨鈣蛋白；透明質酸；基質金屬酶(MMP-3、MMP-9、MMP-13)等。COMP這種標志物與滑液中尿酸水平一樣，同樣對評估膝骨關節病的病變程度有很大的價值[7]。

1.3 與蛋白聚糖代謝有關的標志物

核心蛋白抗原表位；硫酸角質素；單克隆抗體3B3(-)等。

1.4 其他代謝有關的標志物

炎性生物標志物；纖維化因子和補體蛋白；脂肪因子；骨膜蛋白等。

2 OA時關節軟骨的凋亡

細胞凋亡(apoptosis)，是一種由基因控制的多細胞生物體細胞的自主性死亡過程，目的是清除體內無用細胞或不利于機體的細胞，這是一個依賴信號傳導的、主動的過程。這一過程是細胞表面在接到誘導因子的刺激并將信號傳導到細胞內部，從而觸發內部控制死亡的程序。細胞凋亡在形態學特征為細胞皺縮，細胞致密，核染色質邊集，然后胞核裂解，胞質生出芽突并脫落，形成含核碎片和細胞器成分的膜包被凋亡小體，可被巨噬細胞和相鄰其他實質細胞吞噬、降解。常用的檢測方法有原位缺口平移法、流式細胞儀、瓊脂糖電泳等。正常人的關節滑膜、軟骨細胞的凋亡率特別低，原位檢測具有很大的隨機性，并且凋亡數量隨著年齡的增長而相應的增加。OA時關節軟骨中存在大量的凋亡軟骨細胞。據Hashimotot等[8]采集OA患者的軟骨細胞懸浮液并通過流式細胞儀進行分析，發現軟骨細胞的凋亡情況明顯高與正常人。Kim等[9]研究發現，有骨關節病患者的軟骨細胞死亡顯著高于正常人，且死亡的軟骨細胞集中在軟骨表層和中層，成灶狀分布。所以他們就認為，軟骨細胞死亡在發病過程產生了重大的影響。臨床通過對OA患者的關節軟骨進行切片觀察后，這些患者的關節軟骨細胞凋亡時是以病灶性作為結論，而軟骨表面由于受到細胞破碎和核固縮的影響而出現大量的腔隙，并且形態與溶酶體和基質小泡空隙相似[10]。

3 誘導關節軟骨細胞凋亡的機制

當前，已被發現誘導關節軟骨細胞凋亡的途徑至少兩種：一種是與關節滑膜炎癥有關的途徑，由一氧化氮(NO)誘導的途徑；另一種是和關節滑膜炎癥無關的途徑，由Fas(脂肪酸合酶)誘導的途徑。根據相關的臨床資料顯示，患有OA的患者并不會立即出現滑膜相關炎癥，所以通常情況下Fas途徑一般不被激活。所以并沒有NO途徑在OA中重要。

3.1 NO誘導途徑

眾所周知，NO是一種性質活潑、半衰期非常短的氣體自由基。根據臨床相關資料表明，OA患者關節滑液中NO的含量明顯增加，并且高于血清。NO主要有兩種方式導致軟骨細胞的凋亡，一是通過抑制細胞呼吸傳遞系統及三羧酸循環有關的酶，從而造成軟骨細胞的凋；二是NO能與超氧陰離子發生反應生成一種氧化亞硝基陰離子，這種陰離子可迅速分解為OH-和NO2，這兩種物質具有很強的細胞毒性從而加速細胞的凋亡[11]。

3.2 Fas誘導途徑

Fas是位于細胞膜上的一種Ⅰ型跨膜糖蛋白，臨床又將其稱為Apo-1或CD95，它屬于TNF/NGF受體的一種，是一條被臨床所認可的凋亡信號傳導通路，并且很多細胞表面均表達Fas這種性質[12]。FasL屬于Ⅱ型膜蛋白，是一種腫瘤壞死因子。而FasL只表達在激活的T淋巴細胞上。當Fas陽性細胞和FasL相結合時，酪氨酸和蘇/絲氨酸就會被誘導出磷酸化反應，導致細胞內Ca2+的濃度進一步升高，從而使Caspase活性和誘使DNA降解，最終使靶細胞凋亡。因此Fas誘導途徑是滑膜炎性細胞凋亡的一種。由于患有OA時并不一定出現滑膜炎癥，因此在OA時Fas介導途徑遠沒有NO途徑重要。

4 OA的預防與診治

在OA的預和診治方面，應該首先注重預防，其次治療。在我們的日常生活中身體應該保持正確的位置。身體不要長時間保持一個姿勢，否則容易引起關節損傷。同時應該多多參加體育鍛煉。這樣有助于減少疾病的發生。其次是診治，不同的OA治療的措施是不一樣的，準確的診斷是治療的關鍵，準確抓住病因，這樣才能采取有效的治療措施?？偠灾?，采取有效的治療、積極做出適當的鍛煉和保健，OA是不難治愈的[13]。