骨性關(guān)節(jié)炎細(xì)胞凋亡的研究進展

1、骨性關(guān)節(jié)炎細(xì)胞凋亡的研究進展        【摘要】  軟骨細(xì)胞凋亡在骨性關(guān)節(jié)炎（OA）的發(fā)病中具有重要作用，其凋亡的途徑有NO途徑和Fas途徑；主要受Bcl2基因家族、Bax、P53、ICE和cmyc基因家族調(diào)控；軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的降解,可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡。闡明軟骨細(xì)胞凋亡在OA的發(fā)病機制中的作用，將有助于OA的防治。 【關(guān)鍵詞】  骨關(guān)節(jié)炎；軟骨細(xì)胞；細(xì)胞凋亡；綜述Abstract：Cartilage apoptosis functions a lot in OA occurrence.Its

2、 apoptosis has two ways of NO and Fas,mainly controlled by Bcl2 gene family,Bax,P53,ICE and cmyc gene family;the degeneration of cartilage cell base can induce apoptosis.It shows cartilage apoptosis function in OA occurrence,helpful to prevention and treatment of OA.Key words：OA;cartilage cell;apopt

3、osis;review    骨性關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis,OA）是一種以關(guān)節(jié)軟骨退行性變和繼發(fā)性骨質(zhì)增生為主要病理特征的慢性骨關(guān)節(jié)疾病,臨床上以緩慢性關(guān)節(jié)疼痛、僵硬、腫大伴關(guān)節(jié)功能障礙為主要表現(xiàn)。細(xì)胞凋亡（apoptosis）是一種由基因控制并依賴ATP供能的細(xì)胞自主性死亡方式。隨著細(xì)胞分子生物學(xué)的，國內(nèi)外許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞凋亡在OA的發(fā)生發(fā)展中起到關(guān)鍵作用12。本文就近年來骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡的研究綜述如下。1  軟骨細(xì)胞凋亡的分布及比例    細(xì)胞凋亡即程序性細(xì)胞死亡，于1972年首次被Kerr描

4、述，通常認(rèn)為導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的程序在機體內(nèi)、外因素作用下被啟動，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的發(fā)生。研究表明多種因素可引起關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的凋亡，關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡參與了骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病3。Kim等4應(yīng)用TUNEL法分析，結(jié)果顯示OA組軟骨細(xì)胞凋亡明顯高于正常組，細(xì)胞凋亡在OA病變區(qū)高于非病變區(qū)。而對關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡進行觀察，發(fā)現(xiàn)OA關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡位于軟骨表層和中層，而正常關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞也可出現(xiàn)凋亡，但檢出率低，且主要位于表層5。OA軟骨的表面有許多類似溶酶體和基質(zhì)小泡樣空的腔隙，是軟骨細(xì)胞破碎及細(xì)胞核固縮所致。Pellettier和Herard的研究也表明，大部分凋亡軟骨細(xì)胞位于OA軟骨受損區(qū)的淺表層和中層67。此外，

5、對連續(xù)切片觀察發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡表現(xiàn)為病灶性。Blanco等8研究也表明軟骨細(xì)胞凋亡主要位于淺層和中層，但發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡并不是在所有的軟骨細(xì)胞中同時發(fā)生，且發(fā)生率并不是很高，這和OA軟骨退化是一個緩慢的過程相符合。軟骨細(xì)胞凋亡的比例各家報道不太一樣。Hashimoto用流式細(xì)胞儀檢測到OA軟骨細(xì)胞22.3%發(fā)生凋亡，而正常軟骨細(xì)胞為4.8%5。胡建華等9發(fā)現(xiàn)OA病人軟骨細(xì)胞凋亡發(fā)生率為4%14%，而正常對照組則為0%2%。Heraud等6發(fā)現(xiàn)，OA軟骨細(xì)胞中有18%21%軟骨細(xì)胞表現(xiàn)出凋亡特征，而正常關(guān)節(jié)軟骨中只有2%5%凋亡細(xì)胞。在家兔膝關(guān)節(jié)OA模型中同樣發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞凋亡增加，OA側(cè)關(guān)節(jié)軟骨

6、有28.7%的軟骨細(xì)胞凋亡，而非OA側(cè)正常軟骨只有6.7%軟骨細(xì)胞凋亡10。2  軟骨細(xì)胞凋亡的途徑2.1  NO途徑  Pelletier等給予實驗性骨性關(guān)節(jié)炎狗服用N-亞氨基L賴氨酸（LNIL，一氧化氮合酶抑制劑），發(fā)現(xiàn)服用LNIL組骨關(guān)節(jié)炎的病理表現(xiàn)明顯低于對照組。LNIL顯著降低IL1及基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）水平，降低Caspase3的活性，減少軟骨細(xì)胞的凋亡數(shù)量6。由于NO可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞的凋亡，故應(yīng)用NO供體硝普鈉（SNP）誘導(dǎo)建立軟骨細(xì)胞凋亡模型已成為一種常用的實驗手段。有研究發(fā)現(xiàn)前列腺素E2（PGE2）是一種軟骨細(xì)胞生長抑制劑,如將其加入培養(yǎng)的牛關(guān)

7、節(jié)軟骨中，可誘發(fā)軟骨細(xì)胞的凋亡。然而PGE2并不誘生NO，其生成也不需要NO的誘生,而硝酸鈉可誘生高水平的PGE2，L單甲基精氨酸可減少PGE2的水平，提示PGE2可能為NO誘發(fā)軟骨細(xì)胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)中的下一激活物11。2.2  Fas途徑  Kim對比正常人及OA患者的關(guān)節(jié)軟骨，發(fā)現(xiàn)正常人的軟骨幾乎看不到凋亡細(xì)胞，而在OA患者中，受損區(qū)軟骨細(xì)胞的凋亡比例明顯高于未受損區(qū)，F(xiàn)as表達的結(jié)果與其相符。Fas及FasL在細(xì)胞表面的表達受細(xì)胞密度的影響，低密度區(qū)細(xì)胞（細(xì)胞處于未融合狀態(tài)）Fas及FasL的表達，要高于高密度區(qū)細(xì)胞（細(xì)胞處于融合狀態(tài)），但后者被主動性抗體誘導(dǎo)而凋亡的軟

8、骨細(xì)胞數(shù)目卻是前者的15倍12，提示在低密度培養(yǎng)時，保護性的抗凋亡機制被激活，使得軟骨細(xì)胞對Fas途徑介導(dǎo)的凋亡敏感性下降，但其具體機制尚不清楚。3  關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡相關(guān)癌基因表達3.1  Bcl2基因家族  Erlacher等13在轉(zhuǎn)錄和蛋白水平研究OA患者及健康成人關(guān)節(jié)軟骨中Bcl2的表達發(fā)現(xiàn)，OA患者Bcl2mRNA表達水平較高，鄰近軟骨缺損區(qū)的軟骨細(xì)胞高表達Bcl2蛋白。這反映了機體對凋亡的調(diào)控，通過上調(diào)Bcl2表達保護軟骨細(xì)胞免遭凋亡。Kim等也發(fā)現(xiàn)，OA患者Bcl2在軟骨受損區(qū)表達增加，而Bcl2在正常軟骨中有更高程度的表達。Bax為編碼Bcl2相關(guān)

9、蛋白X的基因,它具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的功能。同其他細(xì)胞一樣,軟骨細(xì)胞的存活依賴于癌基因之間的平衡,如Bax過量,形成Bax二聚體,細(xì)胞即趨于凋亡。Bax在正常軟骨、OA軟骨受損區(qū)與未受損區(qū)中表達并無差異，提示軟骨細(xì)胞的凋亡主要通過Bcl2調(diào)控。3.2  P53基因  Okazaki等14發(fā)現(xiàn)p53mRNA水平、凋亡細(xì)胞數(shù)量在兔膝OA組中明顯高于正常組，從而提示p53在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡中發(fā)揮了重要作用。野生型p53基因可促進NO誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞的凋亡，其機制可能在于p53基因表達產(chǎn)物的聚集使Bax的表達增加，進而釋放細(xì)胞色素C并激活Caspase，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡15。3.3

10、60; cmyc基因  Yatsugi等18對正常人關(guān)節(jié)軟骨與OA關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞比較發(fā)現(xiàn)，OA關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡的程度與軟骨退變的程度呈正相關(guān)，且cmyc參與了軟骨細(xì)胞凋亡的全過程。cmyc引起細(xì)胞凋亡的機理可能是由于正常細(xì)胞周期不平衡，在細(xì)胞生長受到抑制的情況下，cmyc不成比例的表達導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。4  軟骨細(xì)胞凋亡與基質(zhì)崩解的關(guān)系    細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM）各成分平衡是維持各層軟骨細(xì)胞活性的重要條件，凋亡與基質(zhì)崩解密切相關(guān)。連續(xù)切片顯示，OA患者關(guān)節(jié)軟骨富含凋亡細(xì)胞的區(qū)域伴有大量蛋白多糖降解，表層軟骨細(xì)

11、胞凋亡最多，且基質(zhì)降解最嚴(yán)重19。型膠原缺陷的轉(zhuǎn)基因小鼠內(nèi)可見關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞大量凋亡，推測型膠原缺乏的軟骨細(xì)胞間基質(zhì)不能供養(yǎng)軟骨細(xì)胞，而促進其凋亡。Gibson等認(rèn)為肥大細(xì)胞表型X型膠原的表達是引起軟骨細(xì)胞凋亡的原因。而骨關(guān)節(jié)炎時X型膠原的表達增加。這可能是軟骨細(xì)胞凋亡增加的發(fā)病機制之一。    在骨性關(guān)節(jié)炎中，軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的降解,可使細(xì)胞生存環(huán)境及生存信號喪失而導(dǎo)致軟骨細(xì)胞凋亡，而細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞可使基質(zhì)合成減少，增殖細(xì)胞隨之發(fā)生的凋亡，也限制了基質(zhì)的修復(fù)。ECM的降解產(chǎn)物亦可影響凋亡，蛋白多糖聚合物的降解產(chǎn)物之一G1結(jié)構(gòu)域由于與透明質(zhì)酸的結(jié)合不易進入循環(huán)系統(tǒng)，易

12、在滑液中及軟骨中積累,通過降低細(xì)胞間粘附誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡20。另外，一些物質(zhì)具有誘發(fā)凋亡和激活基質(zhì)降解的雙重作用，如IL1既可誘導(dǎo)前列腺素、NO的合成，又可抑制、X膠原、蛋白多糖的合成。1         5      近年來從分子水平乃至基因水平研究顯示,骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨降解的發(fā)生除因軟骨基質(zhì)降解和（或）基質(zhì)合成受到抑制外,軟骨細(xì)胞凋亡異常也是一個重要原因。隨著對軟骨細(xì)胞凋亡研究的深入,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡和骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生較為密切，其發(fā)生機制以及各種因素之間相互作用的關(guān)系仍不十分清

13、楚，所以對這些問題的進一步探討將會對OA的發(fā)病機制更加明確，同時為臨床OA提供了新的理論依據(jù)?！尽?#160; 1 Nakagawa T,YasudaT,HoshikawaH,et al.LOX1 expressed in cultured rat chondrocytes mediates oxidized LDL induced cell death possible role of dephosphorylation of AktJ.Biochem Biophys Res Commun,2002,299（1）:9197.2 Aigner T,HemmelM,NeureiterD,et a

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