連接蛋白43在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

陳騫，蔣科，陳路，蔚芃

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院骨科，四川 南充 637000)

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連接蛋白43在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

陳騫，蔣科，陳路，蔚芃

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院骨科，四川 南充 637000)

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)是常見(jiàn)的關(guān)節(jié)疾病，也是導(dǎo)致殘疾的主要原因之一，給患者及家庭帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)生活負(fù)擔(dān)。雖然OA的發(fā)病機(jī)制至今尚未完全明確，但關(guān)節(jié)軟骨代謝平衡的破壞被認(rèn)為與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生息息相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)連接蛋白43(connexin43)在維持關(guān)節(jié)軟骨代謝平衡的穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它所參與形成的半通道(hemichannels)和縫隙連接(gap junctions)在細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)，以及細(xì)胞之間建立起直接的物質(zhì)信號(hào)交換通道。同時(shí)，連接蛋白43的高表達(dá)和(或)分布的變化都將影響軟骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性。因此，連接蛋白43被認(rèn)為與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生有著密切關(guān)系。本文就連接蛋白43與骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展做一綜述。

連接蛋白43；縫隙連接；骨關(guān)節(jié)炎

骨關(guān)節(jié)炎是臨床常見(jiàn)的關(guān)節(jié)疾病，也是導(dǎo)致殘疾的主要原因之一，給患者及家庭帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)生活負(fù)擔(dān)。然而，至今骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。在關(guān)節(jié)軟骨，connexin43(Cx43)是表達(dá)最為豐富的連接蛋白，在維持關(guān)節(jié)軟骨代謝穩(wěn)態(tài)中有著重要作用，被認(rèn)為與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生有著密切關(guān)系。本文就Cx43在軟骨細(xì)胞中的生理功能，以及在骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)發(fā)病機(jī)制中的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 連接蛋白的作用

1.1 連接蛋白參與形成半通道和縫隙連接

連接蛋白(connexin，Cx)廣泛表達(dá)于人體各種組織和器官，不僅在維持人體的正常生理功能中有著重要的作用，也與多種疾病的發(fā)生有關(guān)[1]。連接蛋白在人類(lèi)表達(dá)21種基因型，在小鼠有20種基因型[2]。Cx具有4個(gè)跨膜區(qū)域，2個(gè)外袢和1個(gè)內(nèi)袢，以及一個(gè)氨基端末端和一個(gè)羧基末端[1]。連接蛋白的命名是基于其所測(cè)得的分子量大小，如：Cx43，其分子量的大小即為43KD。絕大多數(shù)細(xì)胞都不只表達(dá)一種連接蛋白，通常都表達(dá)兩種或兩種以上。Cx43是在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)表達(dá)最廣泛的連接蛋白。六個(gè)連接蛋白可以聚合成一種六聚體，我們通常稱(chēng)之為連接體(connexon)，由一種連接蛋白組成的連接體，被稱(chēng)為同型連接體(homomeric connexon)；兩種或多種連接蛋白可以選擇性的混合形成異型連接體(heteromeric connexon)，位于細(xì)胞膜的連接體，稱(chēng)為半通道(hemichannel)，它們?cè)诩?xì)胞質(zhì)與細(xì)胞外環(huán)境之間建立了一種通訊通道[3-5]。兩個(gè)相鄰細(xì)胞間可由它們各自貢獻(xiàn)的一個(gè)半通道構(gòu)成一個(gè)縫隙連接(gap junction)通道[6]，兩個(gè)相同的半通道可以構(gòu)成一個(gè)同型通道，而兩個(gè)不同的半通道形成一個(gè)異型通道[7]，在某些情況下，小鼠的Cx32具有形成半通道的能力，但不能形成縫隙連接通道[8]?？p隙連接作為一種細(xì)胞間的通道，它讓相鄰細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)直接連接[9]，允許分子量小于1KD的分子通過(guò)[10]。此外半通道也涉及小分子的釋放和交換在細(xì)胞與周?chē)|(zhì)之間[11]。大多縫隙連接可以通過(guò)幾乎所有的可溶性第二信使、氨基酸、核苷酸、鈣離子、葡萄糖[12]、寡核苷酸(短的siRNA)和10個(gè)氨基酸的多肽[13-14]。與縫隙連接相比較，在處于靜息狀態(tài)的培養(yǎng)細(xì)胞，半通道表現(xiàn)出低的開(kāi)放率和(或)低的透過(guò)性對(duì)小分子(如：ATP、NAD+、前列腺素)[15]。這些通道涉及自分泌/旁分泌信號(hào)，為ATP、谷氨酸、NAD+和前列腺素的釋放提供了路徑[16]。縫隙連接可以對(duì)多種刺激作出迅速的應(yīng)答。通常半通道都處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞外鈣離子減少、強(qiáng)烈的膜去極化、機(jī)械刺激和代謝抑制時(shí)，它們就會(huì)開(kāi)放以作應(yīng)答[17-18]。此外，連接蛋白可以與細(xì)胞內(nèi)多種類(lèi)型蛋白質(zhì)相互作用，包括：連環(huán)蛋白和閉合蛋白，還可以激活多種分子路徑。

1.2 連接蛋白參與體內(nèi)多種生理或病理過(guò)程

縫隙連接第一次被描述是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的電突觸，隨后在更多的組織中被發(fā)現(xiàn)?？p隙連接細(xì)胞間通訊對(duì)正常細(xì)胞的功能和組織的生長(zhǎng)分化都是必要的[19]。人類(lèi)所表達(dá)的21種連接蛋白，每一種都是第一無(wú)二不可替代的[20]。例如，在肝臟它們參與新陳代謝，而在心臟它們管理著電信號(hào)。Dbouk等[21-22]研究發(fā)現(xiàn)連接蛋白除了參與形成縫隙連接和半通道外，Cx43可能通過(guò)與細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)和信號(hào)分子相互作用，而影響細(xì)胞的功能。這些相互作用主要發(fā)生在Cx43位于細(xì)胞質(zhì)中的羧基末端，這部分沒(méi)有參與通道的組成。Dang等[22-23]研究發(fā)現(xiàn)Cx34的羧基端區(qū)域可以抑制細(xì)胞增殖，當(dāng)轉(zhuǎn)染到HeLa或HEK293細(xì)胞[19]，或神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞，它可以增加細(xì)胞移行。連接蛋白涉及多種細(xì)胞的功能，它們的損傷、缺失和改變牽涉到多種疾病的發(fā)病機(jī)制[19]，例如：Cx32發(fā)生變化，可導(dǎo)致一種周?chē)窠?jīng)脫髓鞘情況，即伴X染色體遺傳的Charcot-Marie-Tooth綜合征[24]；一半以上的遺傳性聾和皮膚病都有Cx26的改變[24]；在被稱(chēng)為Pelizaeus-Merzbacher-Like的中樞神經(jīng)脫髓鞘性疾病，Cx47發(fā)生了改變[25]；Cx46和Cx50的改變同時(shí)出現(xiàn)在家族性白內(nèi)障[26]。Cx蛋白水平的變化、裝配狀態(tài)和分布的改變是多種與連接蛋白失調(diào)相關(guān)的疾病的特點(diǎn)。

2 Cx43表達(dá)在關(guān)節(jié)軟骨，并參與形成縫隙連接和半通道

關(guān)節(jié)軟骨覆蓋在骨的末端使滑膜關(guān)節(jié)可以進(jìn)行無(wú)痛低摩擦的運(yùn)動(dòng)，其細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)主要為II型膠原蛋白和蛋白聚糖。軟骨細(xì)胞鑲嵌在細(xì)胞外基質(zhì)中，雖然這些細(xì)胞占整個(gè)關(guān)節(jié)軟骨的體積不到10%，但是它們是軟骨形成、維持和修復(fù)的關(guān)鍵因素[27]。與骨及其他連接組織不同，成熟的軟骨沒(méi)有血管、淋巴管，且不受神經(jīng)支配。由于每個(gè)軟骨細(xì)胞單獨(dú)處于軟骨旋渦之中，所以通常認(rèn)為軟骨中的軟骨細(xì)胞之間沒(méi)有直接的連接，它們的通訊主要是通過(guò)物質(zhì)在基質(zhì)中的擴(kuò)散。早前在原代培養(yǎng)的動(dòng)物軟骨細(xì)胞和位于關(guān)節(jié)軟骨表層的軟骨細(xì)胞都發(fā)現(xiàn)Cx43的表達(dá)[28]，盡管在培養(yǎng)的人類(lèi)原代軟骨細(xì)胞中已經(jīng)證實(shí)了縫隙連接的存在，且在單層培養(yǎng)和微團(tuán)培養(yǎng)中形成有功能的縫隙連接通道的報(bào)道[29]，然而這些報(bào)道都未能解釋像關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞這樣彼此隔離的細(xì)胞是如何獨(dú)立存在，而不與軟骨中其他表達(dá)Cx43的細(xì)胞形成物理接觸，從而形成縫隙連接。因此，縫隙連接被假定僅僅存在于群集的軟骨細(xì)胞。最近Mayan等[18]研究顯示在人類(lèi)成熟的關(guān)節(jié)軟骨所有區(qū)域的軟骨細(xì)胞都有Cx43的表達(dá)，且成熟的軟骨細(xì)胞保持形成有功能的電壓依賴(lài)型門(mén)控縫隙連接同道的能力。在培養(yǎng)的原代軟骨細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)了Cx43和Cx45的表達(dá)，但僅僅觀察到Cx45 mRNA低水平的表達(dá)，并未有觀察到相應(yīng)的Cx45蛋白信號(hào)。

Mayan等[28]經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，位于成熟關(guān)節(jié)軟骨中彼此遠(yuǎn)離的軟骨細(xì)胞之間存在物理連接。這些鑲嵌在軟骨基質(zhì)中的軟骨細(xì)胞包含至少2個(gè)長(zhǎng)的細(xì)胞質(zhì)突起，這些突起沿著基質(zhì)延伸到達(dá)遠(yuǎn)處位于不同旋渦中的軟骨細(xì)胞，形成直接的物流連接。同時(shí)在培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞中也觀察到細(xì)胞質(zhì)細(xì)長(zhǎng)的擴(kuò)張。他們第一次證實(shí)了關(guān)節(jié)軟骨中的軟骨細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理連接并形成縫隙連接通道，除了葡萄糖和必需氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物， siRNA和miRNA也可以通過(guò)軟骨細(xì)胞間的縫隙連接發(fā)生轉(zhuǎn)運(yùn)[30-32]。關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)的軟骨細(xì)胞通過(guò)這些縫隙連接彼此相連形成功能偶聯(lián)的整體。這些由Cx43參與形成的縫隙連接在維持關(guān)節(jié)軟骨代謝平衡的穩(wěn)態(tài)中伴有至關(guān)重要的角色。

除了在相鄰細(xì)胞間形成縫隙連接通道外，Cx43在軟骨細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上聚合成連接體，經(jīng)過(guò)高爾基體，通過(guò)與微管蛋白、肌動(dòng)蛋白微絲相互作用而到達(dá)質(zhì)膜單獨(dú)存在，成為半通道[33]。Cx43所參與形成的半通道可因各種理化因素的刺激而發(fā)生通透性的改變[34]。此外，Cx43除了建立起相鄰細(xì)胞間，以及細(xì)胞與細(xì)胞基質(zhì)間的物質(zhì)交換路徑外，Cx43還可以通過(guò)其羧基端與細(xì)胞內(nèi)多種蛋白質(zhì)和信號(hào)復(fù)合物相互作用，激活不同的信號(hào)通道，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，影響細(xì)胞的生存和凋亡[35]。由此，我們有理由相信Cx43以及其形成的半通道和縫隙連接在維持軟骨結(jié)構(gòu)的完整性和正常功能有著不可替代的作用[18]。

3 Cx43與骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性

3.1 Cx43高表達(dá)在骨關(guān)節(jié)炎軟骨

骨關(guān)節(jié)炎(OA)是常見(jiàn)的骨科疾病，是引起疼痛和殘疾最常見(jiàn)的原因之一。以軟骨進(jìn)行性退變?yōu)樘攸c(diǎn)的關(guān)節(jié)疾病，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)和功能的喪失。由于早前人們對(duì)Cx在關(guān)節(jié)軟骨中的作用缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，而忽略了對(duì)其的研究。最近的研究發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎患者的軟骨損傷區(qū)域，Cx43的表達(dá)發(fā)生了改變，并且Cx43在中深層非損傷區(qū)出現(xiàn)了分布的變化，Cx43主要分布于細(xì)胞質(zhì)而不是在細(xì)胞膜上[18]。Cx43在非損傷區(qū)域的這種位置分布的改變或許與代償?shù)谋Ｗo(hù)作用有關(guān)。即使在骨關(guān)節(jié)炎的早期，Cx43就已出現(xiàn)了過(guò)量表達(dá)，尤其是在表層區(qū)域及向下延伸至大約1 000 μm的組織。這些改變似乎是發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后，而連接蛋白轉(zhuǎn)錄物水平并沒(méi)有受到骨關(guān)節(jié)炎的影響。在用白介素處理過(guò)的滑膜細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄物水平并沒(méi)有隨著Cx43蛋白水平的增加而增加[36]。但是在高強(qiáng)度機(jī)械應(yīng)力的刺激下，Cx43在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平都出現(xiàn)了高表達(dá)[37]。在關(guān)節(jié)軟骨中深層區(qū)域，Cx43發(fā)生了位置分布的變化，其主要位于細(xì)胞質(zhì)中并圍繞著細(xì)胞核。這種位置分布的變化導(dǎo)致在中深層非損傷區(qū)域的軟骨細(xì)胞間缺乏由Cx43構(gòu)成的縫隙連接和半通道。取而代之的可能是由Cx45形成的縫隙連接通道和半通道，在這些區(qū)域的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)都觀察到了Cx45的存在[18]。但是，同型連接蛋白功能的缺失會(huì)產(chǎn)生獨(dú)有的病理現(xiàn)象，且不能由其他類(lèi)型的連接蛋白來(lái)完全代償[37]。由此，盡管Cx45在骨關(guān)節(jié)炎軟骨的非損傷區(qū)域替代了Cx43的位置，但是這種替代并不能完全代償Cx43的正常作用。從而表現(xiàn)出骨關(guān)節(jié)炎軟骨進(jìn)行性退變這一特性。Cx43的過(guò)量表達(dá)常常伴隨有細(xì)胞間縫隙連接通訊的增加，這種通過(guò)縫隙連接通道增加的細(xì)胞間通訊被證實(shí)與基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的分泌相關(guān)[38]。在用連接通道抑制劑處理的滑膜細(xì)胞，IL-1β誘導(dǎo)的金屬蛋白酶產(chǎn)生顯著減少[38]。我們相信如基質(zhì)金屬蛋白酶這類(lèi)分解因子對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的破壞依賴(lài)Cx43通道的存在。此外，研究發(fā)現(xiàn)一些內(nèi)源性和外源性的siRNA和miRNA能夠直接改變基因的表達(dá)，在維持軟骨完整性和內(nèi)穩(wěn)態(tài)有著重要作用[30]。這類(lèi)小分子RNA可以通過(guò)Cx43參與形成的隙連接通道在細(xì)胞間發(fā)生直接的轉(zhuǎn)運(yùn)。因此，即使一小群細(xì)胞或者單個(gè)軟骨細(xì)胞發(fā)生改變，存在功能偶聯(lián)的軟骨細(xì)胞通過(guò)這類(lèi)小分子RNA的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而影響一大群細(xì)胞甚至整個(gè)軟骨的基因表達(dá)。從而，導(dǎo)致整個(gè)關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)代謝平衡的改變[28]。除了在軟骨細(xì)胞間建立起直接的物質(zhì)信號(hào)通道外，Mayan等[28]研究還發(fā)現(xiàn)Cx43和細(xì)胞增殖之間有著親密的關(guān)系，在骨關(guān)節(jié)炎軟骨中大量的軟骨細(xì)胞增殖和連接蛋白表達(dá)，顯著的分解代謝激活和軟骨細(xì)胞增生上調(diào)同時(shí)發(fā)現(xiàn)在骨關(guān)節(jié)炎軟骨損傷的區(qū)域[21]。這種現(xiàn)象我們相信與Cx43具有調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程的作用相關(guān)，盡管這個(gè)能力在不同細(xì)胞類(lèi)型間是有差異的[39]。在軟骨細(xì)胞，Cx43能夠調(diào)節(jié)p21和p27的表達(dá)[40]。在正常軟骨，細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶抑制劑p21和p27都有過(guò)量的表達(dá)，因此正常組織中的軟骨細(xì)胞大多處于G0/G1期。在骨關(guān)節(jié)炎患者軟骨的表層和損傷區(qū)域Cx43病態(tài)的增加與軟骨細(xì)胞發(fā)生增殖、失去穩(wěn)定表型息息相關(guān)[18]。因此，Cx43和p21/p27親密的關(guān)系或許能幫組我們闡明Cx43在軟骨細(xì)胞增生和去分化中的作用。然而，Cx43的羧基端區(qū)域可以與不同的細(xì)胞周期蛋白相互作用[41]，使得關(guān)于Cx43在軟骨細(xì)胞增殖、去分化中作用的研究有了更多的困難。對(duì)于完全明白Cx43在軟骨細(xì)胞中的作用，也還需要更多的研究。Cx43在骨關(guān)節(jié)炎軟骨損傷區(qū)域過(guò)度表達(dá)，以及在非損傷區(qū)Cx43分布的改變，都將影響軟骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性[18]。我們確信Cx43分布和表達(dá)的變化與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展有著緊密的聯(lián)系，Cx43的高表達(dá)有助于骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和(或)發(fā)展。

3.2 Cx43在機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)軟骨代謝平衡改變中伴有重要作用

關(guān)節(jié)軟骨分解合成代謝平衡的破壞是骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的重要原因，多種發(fā)病因素和病生過(guò)程都參與到了疾病的自然進(jìn)程之中。在這些引起骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的潛在機(jī)制中，機(jī)械應(yīng)力扮演著重要角色，關(guān)節(jié)內(nèi)力學(xué)環(huán)境的改變被認(rèn)為是導(dǎo)致OA發(fā)生的重要誘發(fā)因素。過(guò)度的機(jī)械負(fù)荷可破壞軟骨分解合成代謝平衡，通過(guò)誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的產(chǎn)生引起細(xì)胞外基質(zhì)的退變，導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MMPs這類(lèi)分解因子對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的破壞依賴(lài)Cx43通道的存在[42]。作為細(xì)胞力學(xué)敏感器的Cx43，響應(yīng)機(jī)械負(fù)荷的刺激而發(fā)生變化。在骨細(xì)胞機(jī)械應(yīng)力通過(guò)磷酸化整合素α5β1，激活Cx43半通道使其開(kāi)放，如PGE2等物質(zhì)通過(guò)Cx43半通道釋放到細(xì)胞外[35]。Zhang等[37]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)高強(qiáng)度的機(jī)械應(yīng)力作用于軟骨細(xì)胞，PGE2通過(guò)被激活的Cx43半通道，從細(xì)胞內(nèi)釋放到細(xì)胞外基質(zhì)。在軟骨中發(fā)揮分解代謝作用的PGE2是由軟骨細(xì)胞合成的最主要的前列環(huán)素類(lèi)，高表達(dá)于OA軟骨，其通過(guò)作用其位于細(xì)胞膜上的4個(gè)受體(EP1、EP2、EP3、EP4)，激活不同信號(hào)路徑，在OA的發(fā)展中發(fā)揮不同的作用[43]。Wang等[43]研究發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度的剪切應(yīng)力作用于軟骨細(xì)胞誘導(dǎo)炎性因子和金屬蛋白酶的產(chǎn)生，是通過(guò)PGE2依賴(lài)的方式來(lái)完成的，其團(tuán)隊(duì)還通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在軟骨細(xì)胞，高強(qiáng)度的剪切應(yīng)力誘導(dǎo)IL-1β的產(chǎn)生有賴(lài)于PGE2介導(dǎo)的EP2和EP3信號(hào)通路的激活。此外，高強(qiáng)度的機(jī)械負(fù)荷也誘導(dǎo)ATP的產(chǎn)生，并通過(guò)開(kāi)放的Cx43半通道釋放。ATP是一種不穩(wěn)定的高能化合物，是生物體內(nèi)最直接的能量來(lái)源。大多數(shù)細(xì)胞在生理或病理情況都可以釋放ATP到細(xì)胞外空間。在關(guān)節(jié)軟骨，低水平的細(xì)胞外ATP參與力學(xué)信號(hào)的傳導(dǎo)。高水平的細(xì)胞外ATP常導(dǎo)致病理性的鈣晶體形成，例如：焦磷酸鈣和堿性磷酸鈣晶體沉積在軟骨，導(dǎo)致軟骨的損傷。細(xì)胞外的ATP也可以誘導(dǎo)像前列腺素這樣的分解代謝介質(zhì)產(chǎn)生[44]，此外，基質(zhì)中的ATP還能夠激活與疼痛有關(guān)的受體引起疼痛[45]。除能激活半通道的開(kāi)放，高強(qiáng)度的機(jī)械應(yīng)力也能誘導(dǎo)Cx43的高表達(dá)，Gupta等[46]在滑膜成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Cx43表達(dá)的增加導(dǎo)致MMP1、MMP13、ADAMTS4、ADAMTS5等基因的表達(dá)也出現(xiàn)增加，增加了細(xì)胞培養(yǎng)液中膠原酶的分泌。盡管在撤去應(yīng)力刺激后半通道隨即關(guān)閉，然而對(duì)Cx43表達(dá)的誘導(dǎo)仍可以持續(xù)一段時(shí)間[37]。撤去應(yīng)力后這種持續(xù)的誘導(dǎo)作用目前并不清楚。Cx43參與形成的半通道是PGE2、ATP等物質(zhì)釋放到細(xì)胞基質(zhì)外的重要途徑，在機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生和進(jìn)展中Cx43發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3.3 Cx43與炎性因子的高表達(dá)息息相關(guān)

盡管骨關(guān)節(jié)炎曾一度被定義為非炎癥性關(guān)節(jié)疾病，但隨著上世紀(jì)90年代分子生物學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)骨關(guān)節(jié)炎的致病機(jī)制有了更深刻的認(rèn)識(shí)，一些促炎性因子(PICs)和炎性介質(zhì)如PGE2、IL-1β等不僅被發(fā)現(xiàn)于高表達(dá)于骨關(guān)節(jié)炎軟骨及關(guān)節(jié)炎中，也發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)可以誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)，一個(gè)“炎癥”理論因此被提出[43]。炎性因子在骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生及發(fā)展中的作用也日益得到重視。這些促炎性細(xì)胞因子可通過(guò)誘導(dǎo)MMPs的產(chǎn)生，而破壞軟骨的正常結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)MMPs的產(chǎn)生依賴(lài)于炎性因子的作用，如通過(guò)誘導(dǎo)IL1-β的產(chǎn)生，進(jìn)而激活MMP-1、MMP-19、MMP-13的合成分泌而在關(guān)節(jié)軟骨中發(fā)揮其分解作用[38]。促炎性細(xì)胞因子和抗炎性細(xì)胞因子平衡的破壞被認(rèn)為是導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎早期發(fā)生的主要原因[43]。因?yàn)檠仔砸蜃釉贠A軟骨及關(guān)節(jié)液中的高表達(dá)，非甾體抗炎藥(NSAIDs)常被用于骨關(guān)節(jié)炎的早期治療中，如塞來(lái)昔布、羅非考昔和伐地考昔，這些藥物通過(guò)抑制COX-2的活性，而減少促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，而達(dá)到抗炎止痛的作用。然而NSAIDs并不能有效的阻止骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展，最近兩款COX-2抑制劑羅非考昔、伐地考昔由于其心血管副作用均被要求撤出美國(guó)市場(chǎng)。考慮到骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病人群的年齡趨勢(shì)，而老年人又是心血管疾病的高發(fā)人群，因此尋求一種更安全可靠的治療策略被日益需要[47]。研究發(fā)現(xiàn)Cx43與炎癥狀態(tài)的形成有著緊密的關(guān)系[48]，在神經(jīng)系統(tǒng)，沉默Cx43的表達(dá)顯著下調(diào)了炎癥反應(yīng)[49-50]。Tsuchida等[51]研究發(fā)現(xiàn)在干擾Cx43表達(dá)的成纖維滑膜細(xì)胞，脂多糖誘導(dǎo)的IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性細(xì)胞因子明顯減少，此外，在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎大鼠模型，沉默Cx43蛋白的表達(dá)明顯減少了炎性因子的表達(dá)，踝關(guān)節(jié)的破壞也得到顯著的改善[51]。Cx43與炎性細(xì)胞因子以及基質(zhì)金屬蛋白酶的緊密關(guān)系，使得Cx43在骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用，或許其可能成為骨關(guān)節(jié)炎治療的潛在目標(biāo)[46]。當(dāng)然，這還需要更多更深入的對(duì)Cx43在軟骨生理和病理學(xué)中作用的研究。

4 展望

關(guān)節(jié)軟骨的健康對(duì)人類(lèi)運(yùn)動(dòng)和生活質(zhì)量的保障至關(guān)重要，Cx43在維持軟骨正常功能和代謝平衡中發(fā)揮著重要作用。Cx43表達(dá)以及分布的變化常常與軟骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性息息相關(guān)，與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生及發(fā)展有著緊密關(guān)系。相信通過(guò)對(duì)Cx43在關(guān)節(jié)軟骨中潛在作用的深入研究，不僅對(duì)了解骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制著重要意義，對(duì)骨關(guān)節(jié)炎的治療找到更有效可行的策略也有著重要的價(jià)值。

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(學(xué)術(shù)編輯：何江濤)

Research progression of connexin43 in the pathogenesis of osteoarthritis

CHEN Qian,JIANG Ke,CHEN Lu,WEI Peng

(DepartmentofOrthopaedics，AffiliatedHospitalofNorthSichuanMedicalCollege，Nanchong637000,Sichuan,China)

Osteoarthritis (OA) is the most common of all arthropathies and a leading cause of disability with a large socioeconomic cost.However, the etiology and pathogenesis of OA is still not completely clear.Connexin43(Cx43)plays a crucial role in cell-cell communication and maintaining the balance of metabolism homeostasis in articular cartilage.Connexin43 formation gap junctions and hemichannels in articular cartilage that established between adjacent cells as well as chondrocytes and extracellular matrix direct material exchange channel.The overexpression and/or loss of localization of these proteins would affect the structural and functional integrity of chondrocytes and has a close relationship with the occurrence of osteoarthritis.In this paper we review the studies revealing the correlation between connexin43 and osteoarthritis.

Connexin43;Gap junction;Osteoarthritis

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.06.006

四川省教育廳項(xiàng)目(16ZB0229)

2016-01-18

陳騫(1988-)，男，碩士研究生。E-mail：chenqian.198a@163.com

蔚芃，E-mail：weipeng789@vip.163.com

時(shí)間：2017-1-3 22∶01

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20170103.2201.012.html

1005-3697(2016)06-0799-06

R684.3

A