關(guān)節(jié)內(nèi)補(bǔ)體激活參與骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展

何蕓 綜述 陸巍 審校

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)2017級碩士研究生，貴州 貴陽 550004；2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院疼痛科，貴州 貴陽 550004)

骨性關(guān)節(jié)炎(OA)是以關(guān)節(jié)軟骨的缺失和軟骨下及邊緣骨質(zhì)增生為病理特征的慢性關(guān)節(jié)退行性變[1]，臨床表現(xiàn)以疼痛和僵硬為主，多見于中老年人，是引起中老年人慢性關(guān)節(jié)疼痛的主要原因[2]。據(jù)美國的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，OA是導(dǎo)致50歲以上男性喪失工作能力的第2號殺手，僅次于心血管疾病[3]。OA作為一個世界性的健康難題，其發(fā)病機(jī)制及相關(guān)治療方案的研究一直受到人們廣泛關(guān)注，但其發(fā)病機(jī)制確難以明確，也缺乏滿意的治療方案。隨著免疫學(xué)和分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，對OA發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識除宏觀病理表現(xiàn)相關(guān)研究外，也逐漸轉(zhuǎn)向微觀的炎癥因子表達(dá)，缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)失衡，及補(bǔ)體激活等領(lǐng)域。早在數(shù)十年前就曾有學(xué)者[4]發(fā)現(xiàn)在半月板撕裂和軟骨變性的OA患者的滑膜上存在補(bǔ)體系統(tǒng)的高表達(dá)。研究[5]證實(shí)OA患者受損關(guān)節(jié)滑膜及軟骨組織的轉(zhuǎn)錄組學(xué)及蛋白組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)C5、C3以及MAC的表達(dá)異常增高。這進(jìn)一步說明，補(bǔ)體系統(tǒng)可能參與OA的發(fā)生發(fā)展，在其發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色，可能是OA治療的潛在靶點(diǎn)。

1 補(bǔ)體系統(tǒng)簡介

補(bǔ)體系統(tǒng)由30多種等離子和膜結(jié)合蛋白組成，屬于固有免疫的一部分，補(bǔ)體系統(tǒng)激活過程中產(chǎn)生的多種活性物質(zhì)對于補(bǔ)體系統(tǒng)發(fā)揮其生物學(xué)功能具有重要意義，主要導(dǎo)致炎癥細(xì)胞的募集和激活，微生物的調(diào)理和吞噬作用，清除免疫復(fù)合物以及靶細(xì)胞的直接裂解。其活化主要經(jīng)3個途徑：經(jīng)典途徑、MBL途徑及旁路途徑，其活化的過程是一個酶促級聯(lián)反應(yīng)，會形成瀑布性效應(yīng)，這3條活化途徑中存在著共同通路，它們在激活C3這一環(huán)節(jié)匯合，C3被C3轉(zhuǎn)化酶裂解成C3a和C3b，C3a游離于液相，C3b與C4b2b結(jié)合形成C5裂解酶裂解C5，C5b接著通過招募下游補(bǔ)體蛋白形成攻膜復(fù)合物(MAC)[6]。MAC是一個中空聚合體可插入靶細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層形成聯(lián)通靶細(xì)胞膜內(nèi)外的孔道，該孔道允許小分子和離子通過，引起細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞，最終導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡。然而，目前人們認(rèn)識到補(bǔ)體系統(tǒng)的生物學(xué)意義不僅止于識別外來物質(zhì)和殺傷異常細(xì)胞，其是一個高度復(fù)雜的生物反應(yīng)系統(tǒng)，是連接固有免疫與適應(yīng)性免疫的重要橋梁。當(dāng)它被過度或不適激活，同樣會損傷自身正常細(xì)胞及組織，引起類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、老年性黃斑變性、多發(fā)性硬化癥、缺血再灌注損傷等疾病[7]。在補(bǔ)體系統(tǒng)激活期間，會釋放多種炎性裂解產(chǎn)物，它們與其各自的過敏毒素受體結(jié)合，介導(dǎo)一系列炎癥相關(guān)反應(yīng)：增加血管通透性；誘導(dǎo)肥大細(xì)胞釋放組胺；收縮平滑肌細(xì)胞；通過間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞(MSC)合成血管生成因子；趨化嗜中性粒細(xì)胞，嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞聚集于炎癥部位，發(fā)揮吞噬作用，調(diào)控細(xì)胞凋亡[8]。

2 補(bǔ)體激活對OA的影響

在OA中，軟骨重構(gòu)和修復(fù)失調(diào)引起的細(xì)胞外基質(zhì)成分的釋放或暴露可以激活補(bǔ)體，如粉碎的軟骨碎片、軟骨蛋白聚糖等[9-10],當(dāng)然骨寡聚基質(zhì)蛋白和軟骨纖維調(diào)節(jié)素在之前就被證明可以激活補(bǔ)體從而引起關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥反應(yīng)，加重OA的發(fā)生發(fā)展[11]。Q.Wang等[5]研究中發(fā)現(xiàn)，無論是C5-還是C5+的小鼠，內(nèi)側(cè)半月板失穩(wěn)術(shù)(DMM)造模后都可能會導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎的產(chǎn)生，不過在手術(shù)后的第16周，C5-型小鼠中軟骨缺失、骨贅形成和滑膜炎都比C5+少得多，相比之下，由于半月板切除而導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎的小鼠并不會因?yàn)镃3的敲低而受到明顯影響，這可能是因?yàn)槟蜃咏閷?dǎo)的補(bǔ)償機(jī)制在C3-小鼠中起作用，使C5能夠繼續(xù)激活，從而產(chǎn)生補(bǔ)體級聯(lián)放大反應(yīng)，其實(shí)在OA早期就發(fā)現(xiàn)了補(bǔ)體系統(tǒng)的存在，在OA晚期，發(fā)現(xiàn)OA滑液中和軟骨細(xì)胞周圍都有MAC的出現(xiàn)，MAC還會把基質(zhì)金屬蛋白13(MMP13 )和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)局限于軟骨細(xì)胞周圍，CD59a作為MAC的抑制分子，缺乏CD59a的小鼠形成的骨性關(guān)節(jié)炎和滑膜炎要比同窩出生的正常小鼠的更嚴(yán)重。MAC不僅會增加骨性關(guān)節(jié)炎相關(guān)基因的軟骨細(xì)胞的表達(dá)：編碼軟骨細(xì)胞退化酶的基因(MMPs、分裂素和金屬蛋白酶),炎性因子(趨化因子2、集落刺激因子1和趨化因子5)和環(huán)氧合酶2。MAC同樣可以誘導(dǎo)補(bǔ)體效應(yīng)的表達(dá)，軟骨細(xì)胞產(chǎn)生的補(bǔ)體可能協(xié)同滑膜源性補(bǔ)體放大OA致病反應(yīng)。由此可見，補(bǔ)體系統(tǒng)在OA中占據(jù)重要位置，MAC可能在溶菌和損傷細(xì)胞的同時也可以驅(qū)動促炎因子和降解酶的表達(dá)，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞損傷，促進(jìn)關(guān)節(jié)損害。

3 補(bǔ)體激活促進(jìn)關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥介質(zhì)的釋放

研究[12]顯示OA患者關(guān)節(jié)滑液和損傷的關(guān)節(jié)組織中存在有可溶性炎癥介質(zhì)(包括細(xì)胞因子和趨化因子)的濃度增加。而關(guān)節(jié)內(nèi)補(bǔ)體的激活正可導(dǎo)致這些可溶性炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生和釋放。其中，白介素(IL)-1β和腫瘤壞死因子(TNF)-a是參與OA發(fā)展過程的2個重要促炎因子。這兩個細(xì)胞因子是由軟骨細(xì)胞、單個核細(xì)胞、成骨細(xì)胞和滑膜組織產(chǎn)生的，可誘導(dǎo)大量炎癥因子和分解物質(zhì)的產(chǎn)生，例如IL-6、IL-8、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、趨化因子CCL5。IL-1β和TNF-a還可通過刺激軟骨細(xì)胞釋放各種金屬蛋白酶，如MMP-1、MMP-3、MMP13以及聚蛋白多糖酶(ADAMTS)等促進(jìn)軟骨降解，周圍骨贅形成。

4 補(bǔ)體與TLRs協(xié)同串?dāng)_促進(jìn)OA發(fā)展

補(bǔ)體和Toll樣受體(TLR)均為固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，關(guān)節(jié)機(jī)械負(fù)載后引起軟骨破壞或細(xì)胞外基質(zhì)暴露會同時激活固有免疫的這兩大成員。并且，很多證據(jù)表明TLR和補(bǔ)體信號通路之間存在著串?dāng)_。病原體相關(guān)分子(PAMPs)如脂多糖(LPS,TLR4激動劑)，酵母聚糖(zymosan,TLR2/6激動劑)和CpG寡核苷酸(TLR9激動劑)等可以激活這兩種途徑，最終激發(fā)炎癥反應(yīng)和增強(qiáng)適應(yīng)性免疫反應(yīng)，在宿主防御中發(fā)揮重要作用[13]。補(bǔ)體對TLR信號傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)作用是由過敏毒素C5a和C3a介導(dǎo)的，并且涉及絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和NF-κB活化[14]。C5a對TLR介導(dǎo)的炎性反應(yīng)不僅起到正面作用，而且有研究[15]證實(shí)C5a和TLRs之間實(shí)際上存在著雙向串?dāng)_，導(dǎo)致TLRs和C5aR介導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子對感染反應(yīng)協(xié)同增強(qiáng)。在關(guān)節(jié)損傷和患OA期間，關(guān)節(jié)滑液或組織中檢測到損傷相關(guān)分子(DAMPs)濃度增加，例如警報(bào)素(HMGB蛋白，鈣粒蛋白S100A8和S100A9)，軟骨細(xì)胞外基質(zhì)蛋白降解產(chǎn)物(膠原蛋白和纖粘連蛋白)和蛋白聚糖組成成分(低分子量透明質(zhì)酸)，游離脂肪酸，和其他的DAMPs都表達(dá)增加。這些DMAPs通過與OA軟骨和滑膜上表達(dá)的模式識別受體(PRRs)如TLR2、TLR4和晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)等結(jié)合介導(dǎo)信號傳導(dǎo)，促進(jìn)關(guān)節(jié)內(nèi)補(bǔ)體激活，刺激滑膜細(xì)胞增殖，影響軟骨細(xì)胞分化代謝，并誘發(fā)其他炎癥和促分解代謝反應(yīng)，促進(jìn)滑膜炎和軟骨降解的發(fā)生[16]。

5 總結(jié)與展望

OA的發(fā)病機(jī)制目前雖未明確，但已證實(shí)補(bǔ)體的激活在OA的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。OA關(guān)節(jié)中補(bǔ)體的激活可通過直接損傷，促進(jìn)炎癥介質(zhì)的釋放，受DAMPs和PMPs激活后與TLRs發(fā)生協(xié)同串?dāng)_誘發(fā)關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥的加重，引起滑膜炎和關(guān)節(jié)破壞。因此，綜合來看，關(guān)節(jié)內(nèi)補(bǔ)體激活過程以及與其發(fā)生串?dāng)_的TLRs在未來可能會成為骨性關(guān)節(jié)炎治療的重要靶標(biāo)，也將成為相關(guān)學(xué)者的研究重點(diǎn)，為骨關(guān)節(jié)炎的治療開辟新的途徑。