骨性關(guān)節(jié)炎的免疫炎性發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

瞿燕萍，李雪萍

骨性關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis, OA)是一種以關(guān)節(jié)軟骨的損傷、退變以及軟骨下骨的硬化、增生、囊變，繼而導(dǎo)致關(guān)節(jié)間隙狹窄為特征的慢性退行性疾病[1]。近年來越來越多的研究顯示免疫學(xué)機(jī)制參與了OA的發(fā)病過程[2]，OA已不再被視為簡單的“磨損和撕裂”，而是由蛋白酶介導(dǎo)的慢性炎癥反應(yīng)[3]。在OA的病理進(jìn)程中，炎癥可促進(jìn)形成滑膜炎及破壞骨和軟骨[4]。本文將就近年來OA發(fā)病過程中的免疫機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述。

1 OA關(guān)節(jié)軟骨的免疫原性

1.1 軟骨細(xì)胞的免疫原性 軟骨細(xì)胞具有特殊的表面抗原，正常情況下，細(xì)胞外基質(zhì)(Extra-Cellular Matrix, ECM)保護(hù)這些抗原免受免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，但在關(guān)節(jié)軟骨經(jīng)受慢性退變?nèi)鏞A時，ECM提供的這種免疫屏障作用可能會消失，軟骨細(xì)胞表面抗原將會引起自身免疫反應(yīng)。Huber-Lang等[5]發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)傷后的碎片表面，多種補(bǔ)體活化后的產(chǎn)物在軟骨細(xì)胞表面被發(fā)現(xiàn)。

1.2 軟骨蛋白多糖的免疫原性 軟骨蛋白多糖的細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答出現(xiàn)在各種不同的關(guān)節(jié)炎中。研究分析表明，蛋白多糖的主要抗原決定簇位于蛋白的G1結(jié)構(gòu)域和硫酸軟骨素連接區(qū)。Jong等[6]證明位于G1結(jié)構(gòu)域的軟骨蛋白多糖肽，在OA和風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatic Arthritis, RA)患者中可誘導(dǎo)T細(xì)胞反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)軟骨降解，而且蛋白多糖與耶爾森菌Yop(Yersinia Outer Proteins, YOP)蛋白有共同的氨基酸區(qū)域即263-283位，OA和RA患者都可對耶爾森菌產(chǎn)生免疫反應(yīng)。

1.3 軟骨膠原的免疫原性 軟骨膠原是潛在的自身免疫反應(yīng)的目標(biāo)，它不僅誘導(dǎo)而且促進(jìn)炎性關(guān)節(jié)炎的炎癥。研究發(fā)現(xiàn)，用雜源性Ⅱ型膠原免疫小鼠，可誘發(fā)關(guān)節(jié)炎的產(chǎn)生[7]。早期進(jìn)行的補(bǔ)體固定試驗(yàn)及紅血球凝聚試驗(yàn)鑒別出Ⅱ型膠原上有3個主要抗原位點(diǎn)，即末端區(qū)域、螺旋區(qū)域和α鏈中心點(diǎn)。其他較小的膠原，如Ⅸ和Ⅺ型膠原，也發(fā)現(xiàn)具有關(guān)節(jié)抗原特性[7]。

2 與OA發(fā)病有關(guān)的細(xì)胞免疫

2.1 先天性免疫 近年來，研究證明先天性免疫參與了骨性關(guān)節(jié)炎的慢性炎癥反應(yīng)過程，并且在體外OA模型的炎性病理中起了重要作用[3]。①巨噬細(xì)胞在OA中的作用，滑膜的炎性病變在OA的發(fā)病機(jī)制中起了重要作用，并與疼痛和關(guān)節(jié)功能障礙有關(guān)[8]，其中巨噬細(xì)胞占有重要地位[9]。Takano等[10]在小鼠的OA模型中發(fā)現(xiàn)由滑膜中的巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)的IL(Interleukine, IL)-1β可上調(diào)降鈣素受體，而降鈣素基因相關(guān)肽參與了關(guān)節(jié)炎疼痛的發(fā)生。Daghestani等[11]評估滑膜液和血液中的巨噬細(xì)胞生物標(biāo)志物所預(yù)示的各種膝OA患者的炎癥表型，得出結(jié)論為滑膜液中的CD(Cluster of Differentiation, CD)14、CD163及血清中的CD163與大量有活性的巨噬細(xì)胞有關(guān)，滑膜液中的CD163和CD14與膝骨贅形成有關(guān)，且滑膜液中的CD14還與膝關(guān)節(jié)間隙變窄的嚴(yán)重程度有關(guān)，而滑膜液和血清中的CD14與膝疼痛有關(guān)。②自然殺傷細(xì)胞在OA中的作用，Huss等[12]發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷過原發(fā)性或翻修關(guān)節(jié)置換手術(shù)的病人的滑膜組織中有NK細(xì)胞(Natural Killer cell, NK cell)，其由30%的CD45+單核細(xì)胞組成。Moradi等[13]在膝OA患者的滑膜組織中測到很多不同的單核細(xì)胞浸潤，其中最主要的為CD14(+)巨噬細(xì)胞，其次為CD4(+)T細(xì)胞及少量的CD8(+)T細(xì)胞、CD19(+)B細(xì)胞和CD16(+)、CD56(+)的NK cell。但是NK cell在OA發(fā)病機(jī)制中所起的作用目前還未詳細(xì)闡明。

2.2 獲得性免疫 獲得性免疫又稱適應(yīng)性免疫，是機(jī)體受抗原刺激后，抗原特異性淋巴細(xì)胞(T及B)識別抗原，進(jìn)而發(fā)生一定生物學(xué)效應(yīng)使機(jī)體獲得抗感染能力。T細(xì)胞來源于OA患者的外周血與滑膜液，OA患者的自體軟骨成分作為自身抗原可引起T細(xì)胞寡克隆反應(yīng)。Ma等[14]指出T細(xì)胞因子4(T cell Factor 4，TCF4)在正常人的軟骨細(xì)胞中表現(xiàn)為促分解和凋亡的作用，而在OA軟骨中，TCF4的mRNA表達(dá)顯著增高，并且通過活化細(xì)胞凋亡蛋白酶加重軟骨降解。Hsieh等[15]在小鼠OA模型中發(fā)現(xiàn)滑膜中激活的CD8+T cell可表達(dá)金屬蛋白酶組織抑制劑-1(Tissueinhibitor of Metalloproteinase 1, TIMP-1)，TIMP-1參與血管形成，其數(shù)量與OA的嚴(yán)重程度有關(guān)。Shen等[16]發(fā)現(xiàn)在小鼠OA模型中，CD4+T細(xì)胞的數(shù)量和INF-γ(Ilullor Necrosis Factor-γ, INF-γ)的表達(dá)增多，而CD4+T細(xì)胞可誘導(dǎo)MIP-1γ(Macrophage Inflammatory Protein-1γ, MIP-1γ)和NF-kB(Nuclear Factor-kB, NF-kB)的表達(dá)，MIP-1γ的表達(dá)增多可引起關(guān)節(jié)的破骨細(xì)胞數(shù)量增高，此外，CD4+T細(xì)胞的增多同時伴隨巨噬細(xì)胞的浸潤及基質(zhì)金屬蛋白酶MMP(Matrix Metalloprotein, MMP)-9的表達(dá)，這些都可促進(jìn)軟骨的破壞。由此可見，T細(xì)胞免疫反應(yīng)參與OA軟骨的降解，并且加重OA的病情。

3 與OA發(fā)病有關(guān)的體液免疫

3.1 先天性免疫 ①補(bǔ)體系統(tǒng)在OA中的作用：補(bǔ)體系統(tǒng)由超過30種蛋白質(zhì)組成，在自我防衛(wèi)和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用。它有3條激活途徑，包括經(jīng)典途徑、凝集素(Mannan-Binding Lectin, MBL)途徑和旁路途徑，并且與許多疾病有關(guān)，例如OA和與年齡相關(guān)的黃斑變性[17]。Melin等[18]發(fā)現(xiàn)軟骨蛋白聚糖G3域中的C型凝集素可激活補(bǔ)體中的經(jīng)典途徑和旁路途徑，最終使炎癥反應(yīng)呈持續(xù)作用。Wanner等[19]發(fā)現(xiàn)在早期和晚期肩OA患者的滑膜液里同時發(fā)現(xiàn)一個明顯與補(bǔ)體系統(tǒng)和細(xì)胞外基質(zhì)有關(guān)的蛋白相對豐度，在晚期OA中，出現(xiàn)蛋白酶抑制劑的下調(diào)，這說明晚期OA發(fā)生了不可控制的蛋白水解，最終導(dǎo)致軟骨損傷。②細(xì)胞因子在OA中的作用：關(guān)節(jié)中細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的不恰當(dāng)激活可導(dǎo)致軟骨的合成代謝與分解代謝途徑失平衡，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)破壞。Ismail等[20]觀察到IL-1可通過氨基末端激酶(Jun N-terminal Kinase, JNK)-2信號通道來誘導(dǎo)軟骨的蛋白聚糖降解。Guo等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠OA模型中出現(xiàn)的IL-1β嚴(yán)重?cái)_亂軟骨的晝夜節(jié)律基因表達(dá)的節(jié)律，這可作為軟骨對促炎性細(xì)胞因子的分解代謝作用的新認(rèn)識。López-Armada等[22]發(fā)現(xiàn)IL-1β和腫瘤壞死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α)以不同的方式調(diào)節(jié)人軟骨細(xì)胞的凋亡通道，這種差異主要取決于前列腺素E2(Prostaglandin E2, PGE2)和半胱天冬酶-8的水平。此外，還有眾多其他細(xì)胞因子參與OA的病理過程。③趨化因子在OA中的作用：趨化因子是一類分子量較小的細(xì)胞因子，它們在維護(hù)機(jī)體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定以及在免疫系統(tǒng)中都發(fā)揮著重要作用。趨化因子可分為4個亞家族，即C、CC、CXC和CXSC。Alaaeddine等[23]研究發(fā)現(xiàn)趨化因子受體L[Chemokine (C-C motif) Ligand, CCL20]及其受體CCR6(Chemokine Receptor, CCR)在OA軟骨中大量表達(dá)，CCL20可促進(jìn)MMP-13及χ型膠原酶的表達(dá)但抑制Ⅱ型膠原酶的表達(dá)。Zhao等[24]首次指出趨化因子CCL3能顯示膝OA患者未拍攝X片時的軟骨改變和損傷的嚴(yán)重程度，在病變嚴(yán)重的膝OA患者的血漿中，CCL3及CCL4的水平顯著升高。Nair等[25]發(fā)現(xiàn)在既往因軟骨退變而手術(shù)的病人中發(fā)現(xiàn)IL-8及趨化因子CCL19、CCL5及CCR7的表達(dá)，滑膜中的CCL19 mRNA水平與日常生活活動能力(Activity of Daily Living, ADL)評分有關(guān)，并指出CCL19 mRNA的表達(dá)水平與膝功能障礙成正比。由此可見，趨化因子不僅在OA的病理過程中過表達(dá)，還與病情嚴(yán)重程度有關(guān)。

3.2 獲得性免疫 已有報道指出在OA炎性滑膜中浸潤的細(xì)胞包括活化的B細(xì)胞[26]。St?rch等[27]發(fā)現(xiàn)來自正常人的原始B細(xì)胞經(jīng)多克隆活化后與OA患者無滑膜病變處取材的滑膜成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)，結(jié)果顯示經(jīng)B細(xì)胞活化的成纖維細(xì)胞可促進(jìn)MMP-3的分泌，從而造成組織損傷。很多學(xué)者報道在OA軟骨上有抗體的沉積。Bhutia等[28]通過ELISA在OA患者的滑膜液中發(fā)現(xiàn)抗成骨蛋白-1(Osteogenic Ptotein,OP-1)的多克隆抗體。Dolzani等[29]在手OA患者中發(fā)現(xiàn)抗環(huán)瓜氨酸肽抗體(Cyclic Cirullinated Peptide, CCP)的表達(dá)。Du等[30]還在部分早期OA患者的血清中檢測到自身抗體，如針對軟骨成分的骨橋蛋白，軟骨中間層蛋白及YKL-39，由此可見，在OA最初的軟骨降解中可發(fā)生特定的免疫反應(yīng)。在OA的病理進(jìn)程中，通過研究抗軟骨成分的自身抗體在軟骨上的沉積及其細(xì)胞毒性反應(yīng)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了這些抗體在OA軟骨降解中的重要作用。

4 參與OA發(fā)病的自身免疫信號通路

研究證明，機(jī)械應(yīng)力和炎性介質(zhì)可誘導(dǎo)一系列下游信號通路，包括JNK，增殖蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase, MAPK)和NF-kB信號通路，它們在OA軟骨細(xì)胞中異常活化[31]。其中，NF-kB信號通路是軟骨細(xì)胞中的炎癥因子所誘導(dǎo)的分解代謝反應(yīng)的核心調(diào)控者[32]。活化的NF-kB信號可調(diào)節(jié)很多細(xì)胞因子和趨化因子，粘附分子，炎性介質(zhì)以及一些基質(zhì)降解酶的表達(dá)[33]。此外，Pateras等[34]認(rèn)為NF-kB信號通路不僅可傳遞炎癥信息，而且對動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展也起著重要作用，其病理機(jī)制涉及基因，膜和細(xì)胞中的蛋白，多肽，趨化因子和激素。

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