細(xì)胞因子與骨關(guān)節(jié)炎

1、細(xì)胞因子與骨關(guān)節(jié)炎李憶農(nóng)細(xì)胞因子主要是指活化的免疫細(xì)胞和某些基質(zhì)細(xì)胞分泌的一類非特異調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的小分子蛋白質(zhì)，包括由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的淋巴因子，單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的單核因子，及其他細(xì)胞因子，如趨化因子、粘附因子、生長(zhǎng)因子等。目前已闡明的細(xì)胞因子已達(dá)50多種，其中經(jīng)實(shí)驗(yàn)或臨床發(fā)現(xiàn)與骨關(guān)節(jié)炎(oa)有關(guān)的近十種，現(xiàn)就其主要種類分述如下。1白細(xì)胞介素-1(il-1)及il-1受體拮抗蛋白(il-1ra)il-1有兩種，分別稱為il-1和il-1，共同作用于同一個(gè)受體，發(fā)揮類似的生物活性，但其氨基酸序列僅1/4有同源性。il-1在關(guān)節(jié)軟骨的代謝中有多方面的作用1，一方面促進(jìn)透明軟骨型膠原的

2、降解，一方面促進(jìn)纖維軟骨型膠原的增生，同時(shí)還抑制蛋白聚糖的合成，促進(jìn)其分解，是介導(dǎo)軟骨破壞最直接的細(xì)胞因子。il-1與oa的關(guān)系最先由herman和sabiston發(fā)現(xiàn)1，他們從oa膝關(guān)節(jié)來(lái)源的滑膜中分離出一種軟骨分解因子，后來(lái)證實(shí)為il-1。oa滑膜免疫組化染色進(jìn)一步證實(shí)oa滑膜中有顯著數(shù)量的il-1存在。而且oa滑膜的炎癥變化可被il-1很好地誘導(dǎo)出來(lái)，其特征為伴單核細(xì)胞浸潤(rùn)和纖維化增加的慢性滑膜炎。oa軟骨組織中亦有大量il-1分布。免疫組化顯示，在正常人軟骨細(xì)胞中，il-1僅存在于上層軟骨的個(gè)別細(xì)胞中，但是在oa軟骨的上半部分細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)均可見強(qiáng)陽(yáng)性的il-1和il-1。oa軟骨中

3、il-1介導(dǎo)金屬蛋白酶組織抑制因子-1(tissue inhibitor of metalloproteinases-1，timp-1)與金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，mmps)之間失衡1，是其引起軟骨分解的主要機(jī)制。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，il-1促mmps合成，抑制timp-1產(chǎn)生，同時(shí)通過胞漿素原激活物(plasmomitogen activator,pa)的分泌，促進(jìn)mmps的活化，并抑制胞漿素原激活物抑制物(pai-1)的合成1-3，導(dǎo)致oa中胞漿素和mmps的激活，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)軟骨的破壞作用。另外，il-1還有快速?gòu)?qiáng)大的促炎癥作用1，主要是刺激滑膜細(xì)胞合成并

4、釋放前列腺素e2(pge2)，引起滑膜炎癥和骨的吸收，而且形成的pge2反過來(lái)又進(jìn)一步加強(qiáng)il-1對(duì)軟骨的分解作用。同時(shí)，il-1介導(dǎo)的mmps的釋放也與滑膜炎有關(guān)。il-1通過誘導(dǎo)白細(xì)胞介素-6(il-6)的合成參與免疫調(diào)節(jié)過程4，刺激人成纖維樣細(xì)胞的增生，與關(guān)節(jié)周圍骨的形成有關(guān)。而il-1刺激成纖維細(xì)胞i型膠原的合成5-6，可能是oa滑膜纖維化數(shù)量增加的原因。il-1受體拮抗蛋白(il-1ra)為滑膜細(xì)胞分泌的il-1受體的天然拮抗劑，il-1ra不能抑制il-1的合成4，但可以抑制il-1的活性。人們發(fā)現(xiàn)oa關(guān)節(jié)液中il-1ra水平下降與膠原酶和酪蛋白酶活性增加有關(guān)5，il-1ra/il

5、-1的失調(diào)與軟骨破壞相平行，是oa形成的重要環(huán)節(jié)。oa滑液il-1ra水平低于正常，但明顯高于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(ra)，可能是oa滑膜細(xì)胞增生及持續(xù)性關(guān)節(jié)炎癥不及ra的原因之一。2腫瘤壞死因子-(tnf-)主要來(lái)源于單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，其作用與il-1類似。在軟骨組織中，tnf-選擇性地抑制軟骨膠原的產(chǎn)生，抑制蛋白聚糖的合成，同時(shí)促其降解，與oa軟骨破壞及滑膜炎有一定關(guān)系7。tnf-在oa病人的滑液中較少見，僅少數(shù)oa病人的滑液中可測(cè)出tnf-。oa滑膜免疫組化染色也僅偶爾測(cè)出痕量的tnf-6。oa動(dòng)物模型中3，oa軟骨免疫組化染色其基質(zhì)及細(xì)胞中tnf-及受體均呈現(xiàn)陽(yáng)性反應(yīng)，且強(qiáng)度與范圍和oa嚴(yán)重

6、程度相平行。tnf-與oa患者多數(shù)mmps活性無(wú)明顯相關(guān)。但在體外，tnf-與培養(yǎng)的oa軟骨細(xì)胞膠原酶-3的表達(dá)有劑量依賴性關(guān)系7。3白細(xì)胞介素6(il-6)又稱b細(xì)胞分化因子，其作用與b細(xì)胞功能相關(guān)聯(lián)，在ra相關(guān)的自身免疫中起調(diào)節(jié)作用，不直接影響mmps的合成。正常人滑膜免疫組化測(cè)不出il-6，但在oa滑膜襯里細(xì)胞及浸潤(rùn)的單核巨噬細(xì)胞中可以檢測(cè)到其存在6，其在oa中的作用尚不十分明確。在體外實(shí)驗(yàn)中1，il-6可刺激正常軟骨及滑膜細(xì)胞前列腺素和膠原酶的產(chǎn)生，增加ra滑膜的成纖維細(xì)胞對(duì)il-1刺激的mmps反應(yīng)8，并推測(cè)這一現(xiàn)象也可能適于oa。在有成骨細(xì)胞和骨髓造血細(xì)胞存在時(shí)，il-6與可溶性i

7、l-6受體(sil-6r)可促進(jìn)破骨細(xì)胞(ocl)的形成，ocl在ra和oa均存在，二者無(wú)顯著差異，且抗sil-6r抗體可阻斷這一過程8。在體內(nèi)，il-6可激活b淋巴細(xì)胞和t淋巴細(xì)胞，可能是觀察到的oa滑膜免疫現(xiàn)象的原因之一，也可能對(duì)細(xì)胞毒樣淋巴細(xì)胞的激活起促進(jìn)作用。從正常及oa軟骨中分離的軟骨細(xì)胞都能自發(fā)分泌il-6，免疫組化證實(shí)il-6在軟骨細(xì)胞原位出現(xiàn)，推測(cè)il-6可能參與了軟骨細(xì)胞的增殖和克隆化。oa軟骨細(xì)胞合成il-6，il-6促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，提示oa可能存在軟骨細(xì)胞自分泌刺激機(jī)制。該機(jī)制與oa軟骨細(xì)胞不正常再生有關(guān)。近來(lái)，有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，il-6不僅受il-1調(diào)節(jié)，而且可被th1、t

8、h2細(xì)胞因子誘導(dǎo)4。總之，il-6在oa的關(guān)節(jié)中有雙重作用6，既促進(jìn)分解，與mmps活性弱相關(guān)3，又促進(jìn)修復(fù)和再生。4一氧化氮合成酶(nos)與一氧化氮(no)nos又稱氮合酶，可催化重要炎性介質(zhì)no的產(chǎn)生。有證據(jù)表明5，oa病人軟骨細(xì)胞表達(dá)oa相關(guān)nos(oa-nos)增加，且有組織特異性，與肝細(xì)胞誘導(dǎo)性nos(inos)不同，其分子量較大(150 000/133 000)，抗inos的抗體不能與oa-nos結(jié)合，反之亦然。轉(zhuǎn)錄因子nf-kappa b可抑制oa-nos活性，il-1、tnf-、lps均使其活性增加。但oa-nos對(duì)轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子(tgf-)不敏感。oa關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞分泌大量no

9、，而增加的no可抑制il-1ra的產(chǎn)生9，引起oa軟骨的破壞；同時(shí)no還可以增加cox-2活性，導(dǎo)致pge2合成增加，參與介導(dǎo)滑膜炎癥的形成3。5巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1(mip-1)這是一種在tnf-、il-1或lps刺激下，oa滑膜成纖維細(xì)胞分泌的一種趨化因子。實(shí)驗(yàn)證實(shí)mip-1在oa關(guān)節(jié)滑液中顯著增高，且明顯高于ra及其他形式的關(guān)節(jié)炎。滑膜組織免疫組化染色顯示，oa中主要的mip-1陽(yáng)性細(xì)胞為襯里細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞及少量巨噬細(xì)胞。有證據(jù)表明，mip-1在單核細(xì)胞進(jìn)入oa關(guān)節(jié)時(shí)起介導(dǎo)作用10。6轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子(tgf-)該因子為oa過程中介導(dǎo)軟骨合成、抑制膠原和蛋白聚糖分解的主要細(xì)胞

10、因子11，12。體外tgf-可刺激oa軟骨細(xì)胞增殖，增加堿性磷酸酶活性，誘導(dǎo)合成新基質(zhì)13。tgf-影響軟骨代謝的機(jī)制與促進(jìn)金屬蛋白酶組織抑制因子(timp)-1和timp-3表達(dá)有關(guān)，但不影響timp-2的表達(dá)14。在體外培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞中，timp-3的mrna表達(dá)與tgf-呈劑量依賴性關(guān)系15。提示這可能是tfg-促進(jìn)oa軟骨修復(fù)的機(jī)制之一。同時(shí)tgf-可提高整合素5、1的表達(dá)16，并誘導(dǎo)纖維連接素(fibronectin)的合成15。但tgf-誘導(dǎo)的過分的修復(fù)反應(yīng)，有可能是oa的骨贅形成機(jī)制之一17，在正常小鼠膝關(guān)節(jié)反復(fù)注射tgf-可誘導(dǎo)類似oa的骨贅形成17。7胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(i

11、gf-1)及igf結(jié)合蛋白-3(igfbp-3)igf-1可刺激關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)合成，抑制軟骨細(xì)胞介導(dǎo)的基質(zhì)分解12。igfbp-3則與igf-1結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性抑制igf-1與受體的結(jié)合，從而抑制igf-1的生理活性12。人們發(fā)現(xiàn)，oa滑液中igf-1升高，但oa軟骨對(duì)igf-1呈低反應(yīng)18，其機(jī)制與igfbp有關(guān)19。oa滑液中igf-1升高，igfbp-3水平上升更高，igfbp-3/igf-1比值高于正常，而igf-1受體表達(dá)正常19，其結(jié)果是，大量的igfbp-3抑制了igf-1的活性，參與了oa的形成。8其他成纖維生長(zhǎng)因子和組織生長(zhǎng)因子亦有刺激oa關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)合成的活性12，但il-8及粘附分子家族未見與oa的關(guān)節(jié)破壞有明顯相關(guān)20?？傊?，o