骨关节病时生物学标志物及软骨细胞程序性死亡研究进展

鄂心蕊，席健峰，郭宇航，李慧玲，王宇超，王晓红，付艳军，王 勇*

(1.佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007；2佳木斯大学附属第一医院，黑龙江 佳木斯 154007)

骨关节病(OA)是一种主要以关节基质崩解、软骨细胞显著减少为特征的一种慢性、进行性疾病。运用生物学相关标志物可以定量或定性关节功能疾病的状况。其中临床应用价值最高的生物标志物是分布于软骨、骨或滑膜中的分子片段。同时通过认知软骨细胞的程序性死亡机制，将有助于了解OA的致病机制。通过对生物学标志物的检测以及软骨细胞程序性死亡机制的研究，将有助于临床早发现OA并通过干预细胞死亡，从而达到控制疾病的目的。

1 OA临床应用价值最高的生物标志物

OA临床最可靠的生物标志物主要源自于身体相对特定的关节及与软骨、骨和滑膜有关的结构片段，通过对血液、尿液等进行检测可以明显的发现关节组织的合成及降解过程[1]。在软骨、骨和滑膜液中存在不同的生物标志物，依据代谢可分为与蛋白聚糖代谢有关、与胶原代谢有关，与非胶原蛋白代谢有关及其他生物代谢有关的代谢标志物[2-3]。

1.1 与胶原代谢有关的生物标志物

胶原代谢有关的生物标志物：II型胶原C端肽(CTX-II、α-CTX-II)；II型胶原N端前肽(PIINP、PIIANP、PIIBNP)；II型胶原降解产物(C2C)；II型胶原特定抗原表位(C2M)；I型胶原C端肽(CTX-I)；I型胶原氨基N端前肽(PINP)等。有研究发现尿液中CTX-II这种标志物可作为OA预后的标志物，且与软骨损害程度有一定的相关性，这就提示尿液中CTX-II这种标志物在反映骨的新陈代谢方面表现更佳[4]。Kumm等[5]研究发现PINP这种标志物在对膝关节OA时有很好的预后价值。在放射线变化前的骨关节炎，C2M和C2C这两种标志物已被证实能够很好的反应软骨的损害情况，尤其在骨关节炎的早期这两种标志物比率增加[6]。

1.2 与非胶原蛋白代谢有关的标志物

软骨寡聚基质蛋白(COMP)；腓骨蛋白(Fib-3)；骨钙蛋白；透明质酸；基质金属酶(MMP-3、MMP-9、MMP-13)等。COMP这种标志物与滑液中尿酸水平一样，同样对评估膝骨关节病的病变程度有很大的价值[7]。

1.3 与蛋白聚糖代谢有关的标志物

核心蛋白抗原表位；硫酸角质素；单克隆抗体3B3(-)等。

1.4 其他代谢有关的标志物

炎性生物标志物；纤维化因子和补体蛋白；脂肪因子；骨膜蛋白等。

2 OA时关节软骨的凋亡

细胞凋亡(apoptosis)，是一种由基因控制的多细胞生物体细胞的自主性死亡过程，目的是清除体内无用细胞或不利于机体的细胞，这是一个依赖信号传导的、主动的过程。这一过程是细胞表面在接到诱导因子的刺激并将信号传导到细胞内部，从而触发内部控制死亡的程序。细胞凋亡在形态学特征为细胞皱缩，细胞致密，核染色质边集，然后胞核裂解，胞质生出芽突并脱落，形成含核碎片和细胞器成分的膜包被凋亡小体，可被巨噬细胞和相邻其他实质细胞吞噬、降解。常用的检测方法有原位缺口平移法、流式细胞仪、琼脂糖电泳等。正常人的关节滑膜、软骨细胞的凋亡率特别低，原位检测具有很大的随机性，并且凋亡数量随着年龄的增长而相应的增加。OA时关节软骨中存在大量的凋亡软骨细胞。据Hashimotot等[8]采集OA患者的软骨细胞悬浮液并通过流式细胞仪进行分析，发现软骨细胞的凋亡情况明显高与正常人。Kim等[9]研究发现，有骨关节病患者的软骨细胞死亡显著高于正常人，且死亡的软骨细胞集中在软骨表层和中层，成灶状分布。所以他们就认为，软骨细胞死亡在发病过程产生了重大的影响。临床通过对OA患者的关节软骨进行切片观察后，这些患者的关节软骨细胞凋亡时是以病灶性作为结论，而软骨表面由于受到细胞破碎和核固缩的影响而出现大量的腔隙，并且形态与溶酶体和基质小泡空隙相似[10]。

3 诱导关节软骨细胞凋亡的机制

当前，已被发现诱导关节软骨细胞凋亡的途径至少两种：一种是与关节滑膜炎症有关的途径，由一氧化氮(NO)诱导的途径；另一种是和关节滑膜炎症无关的途径，由Fas(脂肪酸合酶)诱导的途径。根据相关的临床资料显示，患有OA的患者并不会立即出现滑膜相关炎症，所以通常情况下Fas途径一般不被激活。所以并没有NO途径在OA中重要。

3.1 NO诱导途径

众所周知，NO是一种性质活泼、半衰期非常短的气体自由基。根据临床相关资料表明，OA患者关节滑液中NO的含量明显增加，并且高于血清。NO主要有两种方式导致软骨细胞的凋亡，一是通过抑制细胞呼吸传递系统及三羧酸循环有关的酶，从而造成软骨细胞的凋；二是NO能与超氧阴离子发生反应生成一种氧化亚硝基阴离子，这种阴离子可迅速分解为OH-和NO2，这两种物质具有很强的细胞毒性从而加速细胞的凋亡[11]。

3.2 Fas诱导途径

Fas是位于细胞膜上的一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，临床又将其称为Apo-1或CD95，它属于TNF/NGF受体的一种，是一条被临床所认可的凋亡信号传导通路，并且很多细胞表面均表达Fas这种性质[12]。FasL属于Ⅱ型膜蛋白，是一种肿瘤坏死因子。而FasL只表达在激活的T淋巴细胞上。当Fas阳性细胞和FasL相结合时，酪氨酸和苏/丝氨酸就会被诱导出磷酸化反应，导致细胞内Ca2+的浓度进一步升高，从而使Caspase活性和诱使DNA降解，最终使靶细胞凋亡。因此Fas诱导途径是滑膜炎性细胞凋亡的一种。由于患有OA时并不一定出现滑膜炎症，因此在OA时Fas介导途径远没有NO途径重要。

4 OA的预防与诊治

在OA的预和诊治方面，应该首先注重预防，其次治疗。在我们的日常生活中身体应该保持正确的位置。身体不要长时间保持一个姿势，否则容易引起关节损伤。同时应该多多参加体育锻炼。这样有助于减少疾病的发生。其次是诊治，不同的OA治疗的措施是不一样的，准确的诊断是治疗的关键，准确抓住病因，这样才能采取有效的治疗措施。总而言之，采取有效的治疗、积极做出适当的锻炼和保健，OA是不难治愈的[13]。