端粒與骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞衰老的研究進(jìn)展

劉 浪，趙 雙，張炳華，趙長(zhǎng)偉，趙文海

（1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)，長(zhǎng)春 130117；2.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，長(zhǎng)春 130021）

細(xì)胞衰老這一概念在1961年被海弗利克首次發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的人類體細(xì)胞在有限的傳代后停止復(fù)制[1]，這一發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界相當(dāng)大的興趣，并為今后理解衰老背后的細(xì)胞和分子特征奠定了基礎(chǔ)。細(xì)胞衰老指的是一種高度穩(wěn)定的細(xì)胞周期阻滯，且所有組織類型的衰老細(xì)胞都在分子、形態(tài)和功能上表現(xiàn)出相似的特征[2]。

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種與年齡相關(guān)的慢性疾病，軟骨細(xì)胞衰老是其發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素之一[3]，然而，調(diào)控軟骨細(xì)胞決定衰老的因素仍有待完全闡明。目前的證據(jù)表明，細(xì)胞衰老與端粒DNA的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，且衰老過(guò)程中細(xì)胞也會(huì)經(jīng)歷獨(dú)特的表型改變，其中一個(gè)突出的分子現(xiàn)象是衰老細(xì)胞中端粒的逐漸縮短[4]，這表明端粒損耗除了是決定細(xì)胞預(yù)期壽命的一個(gè)潛在因素外，也是衰老的標(biāo)志[5]。因此，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注端粒在軟骨細(xì)胞衰老的調(diào)控作用。本文重點(diǎn)探討了端粒縮短導(dǎo)致OA軟骨細(xì)胞衰老的分子機(jī)制，并總結(jié)了一些軟骨細(xì)胞衰老的主要標(biāo)志物。

1 端粒的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)效應(yīng)

“端?！币辉~來(lái)自希臘語(yǔ)，意思是“部分的結(jié)束”。穆勒[6]在1938年對(duì)果蠅的研究中首次發(fā)現(xiàn)端粒的結(jié)構(gòu)，且自端粒發(fā)現(xiàn)以來(lái)，對(duì)它的研究一直未曾間斷。端粒是定位于真核生物染色體末端的DNA-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，人類的端粒主要由TTAGGG的雙鏈重復(fù)序列組成，可以保護(hù)染色體末端，對(duì)維持生物基因組的穩(wěn)定性至關(guān)重要[7-8]。

哺乳動(dòng)物的端粒是特殊的核蛋白結(jié)構(gòu)，由端粒DNA重復(fù)序列和結(jié)合蛋白組成，不編碼任何基因產(chǎn)物[9]。端粒的二級(jí)結(jié)構(gòu)中有富含G的DNA重復(fù)序列和相關(guān)蛋白[10]，其中在端粒3'端有一個(gè)由G鏈懸垂末端形成的單鏈序列，這個(gè)G鏈懸垂折疊形成一個(gè)T環(huán)（T-loop），隨后侵入5'端DNA雙鏈，形成D環(huán)（D-loop）[11-12]，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)能有效地隱藏端粒的尾部，保護(hù)染色體末端不被DNA損傷修復(fù)機(jī)制識(shí)別為DNA雙鏈斷裂，避免了染色體融合的發(fā)生[7]。G鏈端粒DNA重復(fù)序列也可以折疊成穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)即G-四聚體結(jié)構(gòu)（G-quadruplex）[13]，該結(jié)構(gòu)由多個(gè)鳥(niǎo)嘌呤堿基對(duì)連接在一起，可以導(dǎo)致復(fù)制的延遲和基因組的失穩(wěn)[14]。端粒的另一個(gè)大分子成分是長(zhǎng)鏈非編碼RNA即TERRA（telomeric repeatcontaining RNA，TERRA）[15]，TERRA 可 以 由 G-四聚體轉(zhuǎn)錄形成，來(lái)源于靠近染色體末端的區(qū)域，部分由串聯(lián)的UUAGGG重復(fù)序列組成，在維持端粒完整性方面發(fā)揮著重要作用。Shelterin蛋白復(fù)合體是結(jié)合蛋白的核心成分，由6個(gè)端粒蛋白組成，包括端粒重復(fù)結(jié)合因子1和2（telomere repeat binding factor 1 and 2，TRF1，TRF2）、端粒保護(hù)蛋白 1（protection of telomeres 1，POT1）、POT1結(jié)合蛋白1（telomere-binding protein POT1-interacting protein 1，TPP1）、TRF1相互作用蛋白2（TRF1-interacting nuclear protein 2，TIN2）以及TRF2相互作用蛋白 1（TRF2-interacting protein 1，RAP1）[16]，其中任何一種缺失都可能導(dǎo)致端粒功能障礙和細(xì)胞衰老的發(fā)生。此外，Shelterin蛋白復(fù)合體與端粒結(jié)構(gòu)結(jié)合，在染色體末端組成一個(gè)完整的冒狀結(jié)構(gòu)，以維持端粒長(zhǎng)度，調(diào)控端粒酶活性[17]。

端粒酶是一種特殊的核糖核蛋白復(fù)合物，其催化核心由端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT） 和 端 粒 酶 RNA（telomerase RNA component，TERC）組成[18]。端粒酶與端粒DNA的3'端結(jié)合，并使用其內(nèi)部TERC作為端粒延伸的模板進(jìn)行TERT催化的逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，延長(zhǎng)端粒[19]。人類的端粒酶僅在胚胎發(fā)育過(guò)程和高增殖的成年體細(xì)胞，如生殖細(xì)胞、干細(xì)胞和祖細(xì)胞中保持高活性，而在體細(xì)胞組織中的表達(dá)受到抑制[20]，因此，隨著年齡的增長(zhǎng)，大多數(shù)體細(xì)胞組織中的端粒會(huì)逐漸縮短，從而導(dǎo)致必然的細(xì)胞衰老。

端粒酶復(fù)合物是端粒酶激活及端粒延長(zhǎng)所必需的，TERT是端粒酶復(fù)合物的核心組成部分之一，它通過(guò)在端粒前導(dǎo)鏈的3'端添加特定的重復(fù)核苷酸序列來(lái)延伸端粒。TERT在人類細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄受到多種腫瘤抑制途徑的嚴(yán)格抑制，被認(rèn)為是端粒酶活性的限速器[21-22]。端粒酶復(fù)合物的另一個(gè)組成部分是TERC，它是一種功能性的lncRNA（long non-coding RNA，lncRNA），作為端粒延伸的模板包含一個(gè)與端粒DNA G鏈互補(bǔ)的短片段[23]。此外，TERC在癌癥細(xì)胞中的廣泛上調(diào)對(duì)癌癥的機(jī)制研究有重要意義[24]。再者，端粒酶復(fù)合物中還存在其他成分，包括角化不良蛋白（dyskeratosis congenita 1，DKC1）、熱激蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）、端粒酶Cajal體蛋白1（telomerase Cajal body protein 1，TCAB1）和富含絲氨酸和精氨酸的剪接因子11（serine and arginine rich splicing factor 11，SRSF11）等[25]，在維持端粒穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老中發(fā)揮重要功能[26]。

2 軟骨細(xì)胞衰老與OA

細(xì)胞衰老最初是指細(xì)胞在穩(wěn)定的培養(yǎng)過(guò)程中，由于細(xì)胞分裂能力耗盡而進(jìn)入的一種穩(wěn)定的細(xì)胞周期阻滯狀態(tài)[1]，在這種阻滯狀態(tài)下細(xì)胞停止生長(zhǎng)和增殖，但仍保持著活躍的代謝功能，這種復(fù)制性衰老的過(guò)程也被稱為Hayflick界限[27]。目前，認(rèn)為細(xì)胞衰老是成熟細(xì)胞的一種應(yīng)激反應(yīng)，他限制了受損細(xì)胞的無(wú)限增殖，是機(jī)體成長(zhǎng)發(fā)育中不可或缺的過(guò)程。然而，各種組織中衰老細(xì)胞的積累是引發(fā)衰老相關(guān)疾病的重要因素[28]。

OA的主要病理特征是軟骨細(xì)胞的變性和細(xì)胞外基質(zhì)的降解[29]。軟骨細(xì)胞控制著關(guān)節(jié)軟骨的穩(wěn)態(tài)，它的衰老會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解的失衡，也會(huì)使軟骨細(xì)胞維持和恢復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的能力下降[30]。軟骨細(xì)胞是稀疏分布于關(guān)節(jié)軟骨上的一層高度特化細(xì)胞，缺乏自我更新的能力，且衰老的軟骨細(xì)胞會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸積累進(jìn)而加速OA的發(fā)展[31]。目前，軟骨細(xì)胞有2種不同的衰老機(jī)制：以端粒侵蝕為標(biāo)志的復(fù)制性衰老和應(yīng)激誘導(dǎo)的過(guò)早衰老[32]。軟骨細(xì)胞衰老的確切分子機(jī)制尚不清楚，但它與炎癥因子、細(xì)胞周期阻滯相關(guān)基因和軟骨細(xì)胞表型維持基因高度相關(guān)，如白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）、p16INK4a、p21、p53、SOX9（SRY-related high mobility group- box 9，SOX9）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）和胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）等參與誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞衰老[33]。p53、p21和pRb基因遵循端?？s短途徑誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞衰老和凋亡，而p16INK4a通過(guò)應(yīng)激誘導(dǎo)途徑在衰老過(guò)程中發(fā)揮協(xié)同作用[34]。p53是一種典型的腫瘤抑制因子，在大多數(shù)腫瘤中并不活躍，但在衰老細(xì)胞中上調(diào)，p21是p53的第一個(gè)下游靶點(diǎn)，它可以阻斷pRb蛋白磷酸化，并可以與E2Fs轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯在G1期[35]，而端?？s短及DNA的損傷也會(huì)激活p53，使p21表達(dá)增加，從而阻止了細(xì)胞周期的進(jìn)程而引起衰老[36]。此外，表達(dá)p53的軟骨細(xì)胞與OA的軟骨細(xì)胞形態(tài)相似，而下調(diào)p53的表達(dá)則可防止軟骨細(xì)胞發(fā)生衰老，這表明通過(guò)激活p53-p21-pRb通路而實(shí)現(xiàn)的細(xì)胞衰老可以在隨后的p53失活時(shí)被逆轉(zhuǎn)[37]。另一個(gè)與軟骨細(xì)胞衰老相關(guān)的基因是p16INK4a，表達(dá)p16INK4a的軟骨細(xì)胞會(huì)迅速失去正常的表型，從而表達(dá)出更多的炎癥因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）[38]，p16INK4a還通過(guò)阻斷細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4和6（cyclin-dependent kinase 4 and 6，CDK4/6） 及 維持pRb、p107、p130的非磷酸化形式，參與G1期的細(xì)胞周期阻滯[39]。此外，軟骨細(xì)胞衰老也受到多種信號(hào)通路的調(diào)控，包括p38MAPK、NF-κB通路和Akt信號(hào)通路，其中Akt信號(hào)的長(zhǎng)期激活導(dǎo)致活性氧（reactive oxygen species，ROS）的積累，觸發(fā)軟骨細(xì)胞衰老并導(dǎo)致OA[40]。

軟骨細(xì)胞的端?？s短會(huì)導(dǎo)致OA局部組織發(fā)生衰老[41]，而慢性炎癥或氧化應(yīng)激等刺激同樣可以引起端?？s短，由于軟骨細(xì)胞幾乎不更新，因此應(yīng)激誘導(dǎo)的端粒縮短比復(fù)制性的端?？s短更有可能發(fā)生[42]。衰老細(xì)胞的另一個(gè)關(guān)鍵特征是促炎細(xì)胞因子、趨化因子和蛋白酶等數(shù)百種因子的釋放，這些因子被稱為衰老相關(guān)分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP），可改變周圍組織微環(huán)境，抑制干細(xì)胞或祖細(xì)胞誘導(dǎo)的組織再生，最終導(dǎo)致鄰近細(xì)胞的衰老[43]。衰老的軟骨細(xì)胞停滯在細(xì)胞周期的G1期，此時(shí)SASP的積累導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)MMPs增加，使細(xì)胞外基質(zhì)受損而引起組織衰老[42]。研究[44-45]發(fā)現(xiàn)，衰老細(xì)胞的清除降低了OA中慢性炎癥標(biāo)志物IL-6和IL-1β的水平，這表明SASP可能是慢性炎癥的部分原因，SASP還可以將衰老的軟骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為促炎細(xì)胞，參與到OA的進(jìn)展中，且清除衰老的軟骨細(xì)胞對(duì)OA有明顯的防治作用。

3 軟骨細(xì)胞衰老與端粒長(zhǎng)度

端粒磨損被認(rèn)為是衰老和導(dǎo)致與年齡相關(guān)疾病的重要原因。研究[10]已經(jīng)證實(shí)，端粒長(zhǎng)度（telomere length，TL）與一些慢性疾病相關(guān)，尤其是以O(shè)A為代表的肌肉骨骼疾病。許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明TL和衰老之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，端粒縮短的小鼠表現(xiàn)出過(guò)早衰老的表型，尤其對(duì)細(xì)胞周轉(zhuǎn)率較高的組織器官產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為脾萎縮、B淋巴細(xì)胞和造血干細(xì)胞數(shù)量減少[46]，而逆轉(zhuǎn)小鼠端粒的長(zhǎng)度可以延長(zhǎng)小鼠的壽命，延緩身體的衰老[47]。

人類的TL隨著細(xì)胞的復(fù)制而逐漸縮短，此時(shí)端粒會(huì)失去其保護(hù)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)，當(dāng)端粒變得非常短時(shí)，細(xì)胞將停止增殖并通過(guò)DNA損傷途徑觸發(fā)復(fù)制性衰老，因此TL一直被認(rèn)為是細(xì)胞衰老的標(biāo)志[2]，而這種不完全的復(fù)制并不是端粒縮短的唯一原因。成年人TL的變化很大程度上也歸因于遺傳和環(huán)境因素[48]，作為細(xì)胞的“分子時(shí)鐘”[49]，端粒理論認(rèn)為，端?？s短引發(fā)的細(xì)胞衰老是導(dǎo)致生物老化的觸發(fā)因素之一，當(dāng)端?？s短到極限長(zhǎng)度后，細(xì)胞衰老機(jī)制被激活，以驅(qū)動(dòng)細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期阻滯，然而，端?？s短導(dǎo)致的生物體老化機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。端粒隨著軟骨細(xì)胞年齡的增加而縮短，在人類關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中，端?？s短的平均速率約為每年40個(gè)堿基對(duì)，且端粒的變化與復(fù)制誘導(dǎo)的衰老樣表型漂移有關(guān)[50]。研究發(fā)現(xiàn)，軟骨細(xì)胞外基質(zhì)合成下降、相關(guān)細(xì)胞因子改變和較長(zhǎng)的體外增殖時(shí)間等軟骨細(xì)胞的衰老表型變化早在達(dá)到Hayflick界限之前就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)[51]，這意味著，在連續(xù)傳代的軟骨細(xì)胞培養(yǎng)達(dá)到其復(fù)制壽命的相對(duì)早期，即端粒磨損到達(dá)臨界長(zhǎng)度之前，軟骨細(xì)胞就已經(jīng)開(kāi)始向衰老漂移。

除了復(fù)制性衰老誘導(dǎo)的端?？s短外，應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老同樣可以導(dǎo)致端?？s短。而軟骨細(xì)胞更容易受到如創(chuàng)傷等外部應(yīng)激源的影響，從而引發(fā)過(guò)早的衰老。成熟軟骨細(xì)胞的端粒縮短可能是由于ROS引起的DNA損傷所致，創(chuàng)傷后的關(guān)節(jié)負(fù)荷、炎癥和持續(xù)的氧化應(yīng)激等刺激會(huì)引起軟骨細(xì)胞ROS水平增加，導(dǎo)致DNA的氧化損傷，從而誘導(dǎo)染色體末端端粒侵蝕，最終加速軟骨細(xì)胞衰老[52]。此外，HARBO等[53]記錄了平均TL和超短端粒（低于1 500個(gè)堿基對(duì)）與OA嚴(yán)重程度和衰老的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞染色體端?？s短與OA的生物學(xué)衰老和發(fā)病機(jī)制呈正相關(guān)。

端粒酶活性同樣是影響細(xì)胞衰老和細(xì)胞復(fù)制能力的重要指標(biāo)。端粒通過(guò)阻止染色體末端融合來(lái)維持染色體的穩(wěn)定性，它的復(fù)制及延長(zhǎng)是一種與基因組復(fù)制相協(xié)調(diào)的復(fù)雜機(jī)制，需要一種特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶即端粒酶參與。然而，端粒酶只在胚胎干細(xì)胞及某些免疫系統(tǒng)細(xì)胞中活躍，在大多數(shù)體細(xì)胞中沒(méi)有端粒酶表達(dá)的情況下，端粒隨著每一輪復(fù)制而縮短，當(dāng)端粒縮短達(dá)到臨界值時(shí)將被識(shí)別為雙鏈DNA斷裂，且端粒酶的活性會(huì)隨著時(shí)間的推移而耗盡，使端粒侵蝕更容易發(fā)生[54]。此外，成人軟骨細(xì)胞中的端粒酶含量及活性并不能延長(zhǎng)細(xì)胞的復(fù)制壽命，即使酶的活性水平足以防止端粒侵蝕[55]。軟骨細(xì)胞端粒酶的缺失與OA的發(fā)展密切相關(guān)，對(duì)馬關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞端粒酶的分析表明，隨著年齡的增長(zhǎng)，端粒酶活性降低，且青春期前的馬存在端粒酶活性，青春期后則不存在端粒酶活性，這意味著軟骨細(xì)胞的端粒侵蝕、衰老和對(duì)OA易感性開(kāi)始于青春期的結(jié)束[56]。端粒酶會(huì)優(yōu)先延長(zhǎng)最短的端粒，以防止DNA突變、重排或融合，這是維持長(zhǎng)期基因組穩(wěn)定性所必需的[57]。端粒酶也可用于OA的治療，OA進(jìn)展時(shí)會(huì)使細(xì)胞出現(xiàn)不可逆的衰老或死亡，而端粒酶可以刺激足夠數(shù)量的細(xì)胞生長(zhǎng)，對(duì)抗疾病[58]。

端粒酶隨著年齡的推移而逐漸減少所導(dǎo)致的端?？s短是細(xì)胞衰老最具代表的特征，因此端粒酶可以做為維持TL和延緩軟骨細(xì)胞衰老的重要靶點(diǎn)。MARTIN等[59]通過(guò)對(duì)衰老軟骨細(xì)胞的研究證實(shí)了用TERT轉(zhuǎn)導(dǎo)的軟骨細(xì)胞能夠刺激端粒酶的活性，增加TL，從而延長(zhǎng)細(xì)胞的壽命，提高關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)能力。事實(shí)上，OA患者的軟骨細(xì)胞在外源性端粒酶逆轉(zhuǎn)錄病毒的轉(zhuǎn)導(dǎo)下可以使細(xì)胞的壽命得到延長(zhǎng)，這意味著端粒酶的外源性表達(dá)在軟骨細(xì)胞增殖和特異性表型的維持上有著巨大潛力[60]。

4 軟骨細(xì)胞衰老的主要標(biāo)志物

4.1 SIRT6

沉默信息調(diào)節(jié)因子6（silencing information regulator 6，SIRT6）是位于細(xì)胞核的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）依賴的組氨酸去乙?；窼irtuins家族成員之一，參與了一系列生物過(guò)程，主要包括DNA修復(fù)、端粒維持、細(xì)胞衰老和炎癥[61-62]。SIRT6是人類軟骨細(xì)胞衰老過(guò)程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[63]，它的活性隨年齡和與衰老相關(guān)的氧化應(yīng)激條件而改變，并且SIRT6的過(guò)表達(dá)可以特異性增加過(guò)氧化物還原酶1（peroxiredoxin 1，Prx1）和硫氧還原蛋白（sulfiredoxin，Srx）兩種抗氧化蛋白的水平，以維持軟骨細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài)平衡[64]。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6在預(yù)防代謝綜合征引起的關(guān)節(jié)軟骨降解和髕下脂肪墊炎癥上有著重要作用，為探索OA的作用機(jī)制提供了方向[65]。

4.2 MMP13

促炎細(xì)胞因子誘導(dǎo)的MMP13積累同樣是OA軟骨細(xì)胞衰老的重要中樞調(diào)節(jié)因子[66]。MMP13是MMPs家族的一員，在人類OA軟骨細(xì)胞中高度過(guò)表達(dá)，并在軟骨聚集蛋白聚糖的降解中發(fā)揮重要作用，是OA進(jìn)展的主要膠原酶[67]。軟骨II型膠原是構(gòu)成大多數(shù)細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，衰老中的軟骨細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生較多的MMP13，同時(shí)促進(jìn)II型膠原和聚集蛋白聚糖等關(guān)節(jié)軟骨的主要蛋白降解[68]。MMP13長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是軟骨侵蝕的主要酶，同樣也是軟骨細(xì)胞SASP中的一員，且MMP13的分泌還與軟骨細(xì)胞合成代謝和分解代謝的平衡功能有關(guān)。

4.3 SA-β-Gal

自1995年，DIMIRI等[69]在pH為6時(shí)檢測(cè)到衰老細(xì)胞表達(dá)的衰老相關(guān)-β-半乳糖苷酶（senescenceassociated β-galactosidase，SA-β-Gal）時(shí)起，它就已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的衰老細(xì)胞生物標(biāo)志物。溶酶體β-Gal是SA-β-Gal活性的來(lái)源，在衰老細(xì)胞中檢測(cè)到的SA-β-Gal活性的增加顯然是溶酶體酶編碼基因GLB1表達(dá)增加的結(jié)果[70]。SA-β-Gal活性易于檢測(cè)和觀察，傳統(tǒng)上，SA-β-Gal活性使用5-溴-4-氯-3-吲哚 -β-D-半乳糖苷（5-bromo-4-chloro-3-indolylβ-D-galactopyranoside，X-gal）作為底物進(jìn)行細(xì)胞化學(xué)檢測(cè)時(shí)可觀察到不溶的藍(lán)色化合物[71]。

在OA病變附近的軟骨細(xì)胞中，SA-β-Gal的活性水平與疾病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[72]。CHUNG等[73]研究發(fā)現(xiàn)，SA-β-Gal活性在低劑量砷暴露誘導(dǎo)的人軟骨細(xì)胞和大鼠關(guān)節(jié)軟骨中均顯著增加。盡管如此，一些研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以SA-β-Gal活性標(biāo)志的衰老也存在局限性，例如，在pH為6時(shí)的β-GAL活性也可能反映了自噬的活性[74]。因此，為了確定細(xì)胞的衰老，仍然需要補(bǔ)充其他標(biāo)記物。

4.4 其他

衰老相關(guān)基因（p16INK4a、p53）的表達(dá)是評(píng)估細(xì)胞衰老的重要標(biāo)志，其中，p53是衰老程序的核心組成部分，在軟骨細(xì)胞衰老過(guò)程中p53的表達(dá)和乙酰化增加[75]。p16INK4是軟骨細(xì)胞功能障礙的生物標(biāo)志物，在小鼠軟骨和體外原代人類軟骨細(xì)胞中，p16INK4的表達(dá)隨著年齡的增長(zhǎng)而顯著上調(diào)[76]。此外，除了軟骨細(xì)胞，在OA滑膜成纖維細(xì)胞中p16INK4的表達(dá)上調(diào)也提示著滑膜成纖維細(xì)胞已衰老[77]。

細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)因子3（cellular communication network factor 3，CCN3）又稱為腎母細(xì)胞瘤過(guò)表達(dá) 因 子（nephroblastoma overexpressed，NOV） 是CCN家族的經(jīng)典成員之一，參與軟骨內(nèi)成骨、軟骨發(fā)育、分化和代謝調(diào)節(jié)等多種生理功能[78]。CCN3可以作為軟骨細(xì)胞衰老的一個(gè)新的標(biāo)志物，在衰老小鼠和人類關(guān)節(jié)軟骨中的表達(dá)上調(diào)，并且通過(guò)誘導(dǎo)p53和p21來(lái)加速細(xì)胞衰老[79]。再者，酪蛋白激酶2（casein kinase 2，CK2）在軟骨細(xì)胞衰老過(guò)程中是一種至關(guān)重要的抗衰老因子。KIM等[80]研究發(fā)現(xiàn)，抑制CK2的活性可誘導(dǎo)原代關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的衰老，且抑制CK2介導(dǎo)的衰老與軟骨細(xì)胞中血紅素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）的表達(dá)調(diào)控有關(guān)。

5 小結(jié)

世界各地老年人口數(shù)量的迅速增加給慢性疾病的醫(yī)療保健服務(wù)帶來(lái)了越來(lái)越大的壓力，這一人口趨勢(shì)強(qiáng)調(diào)了從細(xì)胞和分子水平上研究衰老的迫切需求。OA是最常見(jiàn)的慢性疾病，具有較高的發(fā)病率和致殘率。軟骨細(xì)胞衰老在OA的發(fā)生發(fā)展中起到直接的作用。衰老是細(xì)胞應(yīng)對(duì)分子損傷的一種防御機(jī)制，能防止受損細(xì)胞或應(yīng)激細(xì)胞的增殖，從而維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。近年來(lái)對(duì)軟骨細(xì)胞衰老的研究有所擴(kuò)大，特別是在衰老調(diào)節(jié)機(jī)制和相關(guān)衰老標(biāo)志物方面。

端粒磨損和功能障礙長(zhǎng)期以來(lái)一直被定義為衰老的標(biāo)志，是正常衰老和許多應(yīng)激誘導(dǎo)過(guò)早衰老的共同特征。越來(lái)越多的證據(jù)表明，端?？s短與軟骨細(xì)胞衰老和OA的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。本文綜述了端粒的生物結(jié)構(gòu)和端?？s短在OA軟骨細(xì)胞衰老過(guò)程中的機(jī)制。軟骨細(xì)胞的衰老還涉及多種復(fù)雜的信號(hào)通路和生物過(guò)程，因此篩選出在調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞衰老中發(fā)揮關(guān)鍵作用的標(biāo)志物將有利于闡明軟骨細(xì)胞衰老的分子過(guò)程。

綜上所述，軟骨細(xì)胞衰老是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，其中端?？s短是導(dǎo)致其衰老的主要原因，因此延長(zhǎng)端?；驕p緩端粒縮短可能是抗衰老的重要干預(yù)靶點(diǎn)。衰老細(xì)胞的增加和炎癥同樣在軟骨細(xì)胞衰老過(guò)程中起著突出的作用，所以清除衰老細(xì)胞和減少SASP也是抗衰老的重要策略。此外，為了更好地了解端粒對(duì)軟骨細(xì)胞衰老的影響，還需要在分子水平上進(jìn)行更多的研究。