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细胞因子与骨关节炎 |
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李忆农
细胞因子主要是指活化的免疫细胞和某些基质细胞分泌的一类非特异调节免疫应答和介导炎症反应的小分子蛋白质，包括由淋巴细胞产生的淋巴因子，单核-巨噬细胞产生的单核因子，及其他细胞因子，如趋化因子、粘附因子、生长因子等。目前已阐明的细胞因子已达50多种，其中经实验或临床发现与骨关节炎(OA)有关的近十种，现就其主要种类分述如下。
1 白细胞介素-1(IL-1)及IL-1受体拮抗蛋白(IL-1ra)
IL-1有两种，分别称为IL-1α和IL-1β，共同作用于同一个受体，发挥类似的生物活性，但其氨基酸序列仅1/4有同源性。IL-1在关节软骨的代谢中有多方面的作用［1］，一方面促进透明软骨型胶原的降解，一方面促进纤维软骨型胶原的增生，同时还抑制蛋白聚糖的合成，促进其分解，是介导软骨破坏最直接的细胞因子。
IL-1与OA的关系最先由Herman和Sabiston发现［1］，他们从OA膝关节来源的滑膜中分离出一种软骨分解因子，后来证实为IL-1。OA滑膜免疫组化染色进一步证实OA滑膜中有显著数量的IL-1存在。而且OA滑膜的炎症变化可被IL-1很好地诱导出来，其特征为伴单核细胞浸润和纤维化增加的慢性滑膜炎。OA软骨组织中亦有大量IL-1分布。免疫组化显示，在正常人软骨细胞中，IL-1仅存在于上层软骨的个别细胞中，但是在OA软骨的上半部分细胞及细胞外基质均可见强阳性的IL-1α和IL-1β。
OA软骨中IL-1介导金属蛋白酶组织抑制因子-1(tissue inhibitor of metalloproteinases-1，TIMP-1)与金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)之间失衡［1］，是其引起软骨分解的主要机制。体外实验证实，IL-1促MMPs合成，抑制TIMP-1产生，同时通过胞浆素原激活物(plasmomitogen activator,PA)的分泌，促进MMPs的活化，并抑制胞浆素原激活物抑制物(PAI-1)的合成［1-3］，导致OA中胞浆素和MMPs的激活，进一步加强对软骨的破坏作用。
另外，IL-1还有快速强大的促炎症作用［1］，主要是刺激滑膜细胞合成并释放前列腺素E2(PGE2)，引起滑膜炎症和骨的吸收，而且形成的PGE2反过来又进一步加强IL-1对软骨的分解作用。同时，IL-1介导的MMPs的释放也与滑膜炎有关。
IL-1通过诱导白细胞介素-6(IL-6)的合成参与免疫调节过程［4］，刺激人成纤维样细胞的增生，与关节周围骨的形成有关。而IL-1刺激成纤维细胞I型胶原的合成［5-6］，可能是OA滑膜纤维化数量增加的原因。
IL-1受体拮抗蛋白(IL-1ra)为滑膜细胞分泌的IL-1受体的天然拮抗剂，IL-1ra不能抑制IL-1的合成［4］，但可以抑制IL-1的活性。人们发现OA关节液中IL-1ra水平下降与胶原酶和酪蛋白酶活性增加有关［5］，IL-1ra/IL-1β的失调与软骨破坏相平行，是OA形成的重要环节。OA滑液IL-1ra水平低于正常，但明显高于类风湿关节炎(RA)，可能是OA滑膜细胞增生及持续性关节炎症不及RA的原因之一。
2 肿瘤坏死因子-α(TNF-α)
主要来源于单核-巨噬细胞系统，其作用与IL-1类似。在软骨组织中，TNF-α选择性地抑制软骨胶原的产生，抑制蛋白聚糖的合成，同时促其降解，与OA软骨破坏及滑膜炎有一定关系［7］。TNF-α在OA病人的滑液中较少见，仅少数OA病人的滑液中可测出TNF-α。OA滑膜免疫组化染色也仅偶尔测出痕量的TNF-α［6］。OA动物模型中［3］，OA软骨免疫组化染色其基质及细胞中TNF-α及受体均呈现阳性反应，且强度与范围和OA严重程度相平行。TNF-α与OA患者多数MMPs活性无明显相关。但在体外，TNF-α与培养的OA软骨细胞胶原酶-3的表达有剂量依赖性关系［7］。
3 白细胞介素6(IL-6)
又称B细胞分化因子，其作用与B细胞功能相关联，在RA相关的自身免疫中起调节作用，不直接影响MMPs的合成。正常人滑膜免疫组化测不出IL-6，但在OA滑膜衬里细胞及浸润的单核巨噬细胞中可以检测到其存在［6］，其在OA中的作用尚不十分明确。
在体外实验中［1］，IL-6可刺激[1] [2] 下一页
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