跟腱腱病的易感基因研究進(jìn)展

宋玉潔 華英匯

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科（上海 200040）

跟腱腱病是常見(jiàn)的跟腱過(guò)度使用性損傷[1]，它往往導(dǎo)致職業(yè)運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)受限，甚至?xí)Y(jié)束其職業(yè)生涯[2]。不僅如此，跟腱腱病對(duì)業(yè)余運(yùn)動(dòng)愛(ài)好患者的工作和鍛煉也有影響[2，3]。因此，明確其具體的發(fā)病機(jī)制和病因尤為重要。然而，跟腱腱病是一個(gè)多因素導(dǎo)致的疾病，其病因可以分為內(nèi)因和外因。近年來(lái)，內(nèi)因中的基因因素備受關(guān)注。如果確定基因與跟腱腱病有關(guān)，那么就可以進(jìn)一步確定在職業(yè)或業(yè)余的運(yùn)動(dòng)中，重復(fù)機(jī)械性負(fù)荷是否可以增加個(gè)體損傷的風(fēng)險(xiǎn)[4]；另外，也可以根據(jù)個(gè)體基因的特點(diǎn)定制專(zhuān)屬的最有效的治療干預(yù)方法；同時(shí)，還可改善患者的預(yù)后[5]。鑒于基因在跟腱腱病中可能存在的重要作用，本文對(duì)跟腱腱病的易感基因做簡(jiǎn)要綜述。

1 白細(xì)胞介素1

跟腱腱病在組織學(xué)觀察下顯示為肌腱的退行性變，即基質(zhì)的混亂無(wú)序和細(xì)胞的增生，并未觀察到炎癥細(xì)胞，或者更確切地說(shuō)，在病變最后的階段并無(wú)炎癥發(fā)生，這就暗示由損傷引起的急性炎癥可能在最早期階段就已經(jīng)結(jié)束，隨后才有退化過(guò)程[6-8]。因此，促炎因子，例如白細(xì)胞介素1（IL-1）和腫瘤壞死因子α（TNF-α），可能成為解釋跟腱退化原因的關(guān)鍵[7，9]。在Uchida等的一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究中，推薦應(yīng)用抗IL-1β和抗TNF-α的治療方法來(lái)減少肌腱的機(jī)械性退化[10]，這為促炎因子導(dǎo)致腱病提供了有效依據(jù)。

IL-1是肌腱細(xì)胞分泌的一種有效的促炎因子，它可以建立正反饋觸發(fā)肌腱細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞素-金屬基質(zhì)蛋白酶（MMPs）基質(zhì)破壞[7，11]。在正常的肌腱中，細(xì)胞素-金屬基質(zhì)蛋白酶（MMPs）和細(xì)胞素-金屬基質(zhì)蛋白酶的組織抑制劑（TIMPs）兩者的平衡維持基質(zhì)重塑的功能[9]。當(dāng)IL-1釋放增多，則會(huì)上調(diào)MMP-1、MMP-3和MMP-13的基因表達(dá)，而TIMPs保持不變，以致兩者表達(dá)不平衡，從而導(dǎo)致肌腱細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的退化[7，12，13]。值得一提的是，有研究表明，相比單獨(dú)的機(jī)械性負(fù)荷或IL-1作用于肌腱時(shí)，兩者協(xié)同的作用可誘發(fā)基質(zhì)更嚴(yán)重的破壞[14]。還有研究結(jié)果稱(chēng)，由于肌腱過(guò)度使用而導(dǎo)致的損傷中，過(guò)量表達(dá)的IL-1β可能會(huì)刺激細(xì)胞外基質(zhì)的重塑，即作為存活因子阻止肌腱損傷[15]。這暗示著IL-1β可能在機(jī)械性負(fù)荷早期的細(xì)胞應(yīng)答中作為一種防御因子。因此，需要開(kāi)展更多實(shí)驗(yàn)，以確定IL-1在腱病不同階段中的確切作用。

2 腫瘤壞死因子α

TNF-α是一種多效細(xì)胞因子，它既可以使得細(xì)胞生存和增生，也可導(dǎo)致細(xì)胞的死亡即凋亡。而其結(jié)果取決于TNF-α的受體，TNF-R1和TNF-R2[16]。有文獻(xiàn)稱(chēng)，細(xì)胞凋亡僅由TNF-R1介導(dǎo)[17]。但也有研究結(jié)果稱(chēng)，由腱病介導(dǎo)的TNF-R1在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了兩條細(xì)胞通路，即導(dǎo)致細(xì)胞存活或?qū)е缕渌劳?，且在肌腱愈合的過(guò)程中，這些細(xì)胞的表達(dá)和分布均有改變[18]。因此，需要更深入的研究來(lái)證明是否這兩個(gè)通路存在于一種細(xì)胞，這有助于找到預(yù)防腱病發(fā)生的方法。有研究顯示，在馬的淺表指屈肌腱腱病中發(fā)現(xiàn)，肌腱中有大量TNF-α的分布和表達(dá)，且伴有過(guò)度的細(xì)胞凋亡現(xiàn)象[19]。然而在體外培養(yǎng)的人體跟腱細(xì)胞中，單獨(dú)的TNF-α的刺激卻不足以誘導(dǎo)凋亡[20]。這就意味著，肌腱中的TNF-α發(fā)揮其作用還取決于壞境、物種或是需要共同刺激等因素。除此之外，TNF-α還可以刺激肌腱細(xì)胞產(chǎn)生很多細(xì)胞因子，例如IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10和MMP-1[21]，并且抑制 Ⅰ型膠原纖維的合成[22]，致使細(xì)胞外基質(zhì)的退化。

3 細(xì)胞素-金屬基質(zhì)蛋白酶

MMPs是一類(lèi)含鋅的水解酶，其主要功能是降解細(xì)胞外基質(zhì)的成分，細(xì)胞外基質(zhì)主要由Ⅰ型膠原纖維組成，然而為了使肌腱的功能得到最大發(fā)揮，Ⅴ型和Ⅻ型膠原纖維同樣也很重要[23]。其中，V型膠原纖維主要參與旁側(cè)膠原纖維的生長(zhǎng)和合成，是肌腱和韌帶最基本的結(jié)構(gòu)單位[24]。而細(xì)胞外基質(zhì)退化的根本原因就是MMPs影響Ⅴ型膠原纖維的表達(dá)，使基質(zhì)被降解[12]。目前發(fā)現(xiàn)共有23種不同的MMPs[25]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，MMP-13的表達(dá)僅部分依賴(lài)于IL-1β，因此，應(yīng)用抑制炎癥反應(yīng)的手段（例如非甾體藥物的使用）不能完全控制由MMPs導(dǎo)致的基質(zhì)退化[26]，而直接針對(duì)MMPs的治療可能更有效。而Orchard等在研究中證明：在跟腱腱病中，直接注射MMP抑制劑，即抑肽酶，可以得到更有力的治療結(jié)果[27]。該結(jié)果也提示跟腱腱病是由于肌腱細(xì)胞外基質(zhì)退化。

4 膠原蛋白基因COL5A1

COL5A1基因編碼Ⅴ型膠原纖維的一條鏈。COL5A1與MMP-3的共同變異的相互作用會(huì)增加跟腱腱病的風(fēng)險(xiǎn)[13]。另外，IL-1β可以通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）影響COL5A1基因的表達(dá)。盡管只在軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞里可以觀察到這些相互作用[28，29]，但是在肌腱細(xì)胞中可能有類(lèi)似機(jī)制。September等研究顯示：COL5A1 rs12722 CC基因型的多態(tài)性與IL-1β，IL-1RN和IL-6基因的多態(tài)性的相互作用可增加跟腱腱病的風(fēng)險(xiǎn)[12]。在September等的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，澳大利亞和南非的人群里帶有COL5A1基因39端非編碼區(qū)的個(gè)體有患跟腱腱病的傾向[4]。但帶3端非編碼區(qū)的COL5A1 rs12722 CC基因型的個(gè)體，則患跟腱腱病的幾率會(huì)減少[4，30]?？梢?jiàn)，COL5A1與跟腱腱病有關(guān)，并且該基因的A2等位基因有保護(hù)個(gè)體不進(jìn)一步發(fā)展成跟腱腱病的作用[30]。這些實(shí)驗(yàn)需要在更多的人群和不同地域重復(fù)進(jìn)行，以使結(jié)果更有說(shuō)服力。

5 各基因多態(tài)性

已有文獻(xiàn)結(jié)果顯示，在南非的加拿大人群中，MMP-3的三種多態(tài)性之間高度連鎖不平衡，提示有患跟腱腱病的風(fēng)險(xiǎn)[13]。Louis等的研究也證明TIMP-2多態(tài)性與跟腱腱病相關(guān)[31]。基于上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，William等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在英國(guó)的加拿大人群中，只有男性的TIMP-2多態(tài)性才能夠被觀察到跟腱腱病[32]。

任何涉及到編碼凋亡的蛋白質(zhì)基因，都是跟腱腱病潛在的基因危險(xiǎn)因素，且很多都集中在染色體9q區(qū)的末端著絲粒上[33]。因此，TNF-R1的多態(tài)性是否與跟腱腱病有關(guān)也值得思考。有研究顯示在英國(guó)的加拿大人群中二者沒(méi)有任何聯(lián)系[34]。

6 其它易感基因

隨著研究的深入，更多的基因被認(rèn)為和跟腱腱病相關(guān)。腱糖蛋白C（Tenascin C）由TNC基因編碼，在肌腱中分布豐富，是細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞表面受體的基本組成結(jié)構(gòu)，參與細(xì)胞與基質(zhì)的相互作用[35]。另外，在跟腱腱病中，腱糖蛋白C上調(diào)，且TNC基因的表達(dá)某種程度上取決于機(jī)體所承受的機(jī)械性負(fù)荷的大小[36]。一個(gè)南非的病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)TNC基因與跟腱腱病有關(guān)聯(lián)[37]。

解整鏈蛋白金屬蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS）是含鋅的金屬蛋白酶，目前共發(fā)現(xiàn)19個(gè)亞型，它催化蛋白聚糖類(lèi)、原膠原等一系列基礎(chǔ)物質(zhì)合成[38]。目前已知ADAMTS基因表達(dá)由一些生長(zhǎng)因子和激素調(diào)節(jié)[39]。針對(duì)所有ADAMTSs表達(dá)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，相對(duì)于正常跟腱，退化的疼痛的跟腱中ADAMTS 5有減少的趨勢(shì)[40]。一個(gè)由機(jī)械性負(fù)荷導(dǎo)致的肌腱異常的羊的模型研究結(jié)果顯示ADAMTS 1的表達(dá)受到影響[41]。盡管ADAMTS基因的變異有可能導(dǎo)致跟腱腱病[42]，但目前尚沒(méi)有臨床試驗(yàn)的相關(guān)文獻(xiàn)支持。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）包含了許多生長(zhǎng)或分化因子，即GDFs，為肌腱的生長(zhǎng)和穩(wěn)態(tài)提供基本的保障。在一個(gè)跟腱腱病的動(dòng)物模型中，TGF-β1和GDF-5在基因轉(zhuǎn)染，即將核酸引入細(xì)胞的過(guò)程之后，均顯示機(jī)械強(qiáng)度增加[43，44]。TGF-β1會(huì)促進(jìn)細(xì)胞的增生、移位和細(xì)胞外基質(zhì)的合成，并在受到機(jī)械性負(fù)荷的刺激后釋放[45]。有研究表明，GDF-5的功能性變異與跟腱腱病有關(guān)，且強(qiáng)調(diào)了GDF-5在跟腱腱病中的重要性[5]。

7 總結(jié)

盡管已有的研究顯示多個(gè)基因和跟腱腱病的易感性密切相關(guān)，但其具體機(jī)制及作用尚未完全明確。未來(lái)的研究應(yīng)著重于跟腱腱病特異性表達(dá)基因以及跟腱腱病不同內(nèi)因和外因的相互作用等方面[42]，例如COL5A1基因與環(huán)境因素，體重和參加的體力活動(dòng)，基因與基因的相互作用等。