任敏，魏壘.山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，山西太原 03000；.山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院骨科，山西太原 03000

骨性關(guān)節(jié)炎生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

任敏1，魏壘2
1.山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，山西太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院骨科，山西太原 030001

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)是一類好發(fā)于中老年患者的多病因疾病，隨著病程進(jìn)展，其癥狀主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、畸形、關(guān)節(jié)功能的退化。目前已知的影響因素之一是年齡，即基于骨骼生長(zhǎng)發(fā)育的特點(diǎn)，骨關(guān)節(jié)炎疾病的進(jìn)展與年齡幾乎呈正相關(guān)。然而由于OA疾病的發(fā)病機(jī)制尚不明確，所以臨床中對(duì)OA早期的診斷標(biāo)準(zhǔn)未能統(tǒng)一，而早期治療方法也僅處于對(duì)癥治療直至進(jìn)行關(guān)節(jié)置換手術(shù)。這也就成了目前OA探討研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)研究近年來(lái)OA發(fā)病機(jī)制的研究方面的文獻(xiàn)，對(duì)血液、關(guān)節(jié)滑液及尿液中與OA疾病進(jìn)展密切相關(guān)的特異性標(biāo)志物進(jìn)行篩選，從而找出特異性好，敏感度高的標(biāo)志物，這將對(duì)早期診斷疾病、監(jiān)測(cè)疾病、研究機(jī)體對(duì)藥物的反應(yīng)起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)就目前的骨性關(guān)節(jié)炎生物標(biāo)志物相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

骨關(guān)節(jié)炎；基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1；白細(xì)胞介素-1和白細(xì)胞介素-6；α2巨球蛋白

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)是由于機(jī)械和生物性因素共同作用所導(dǎo)致的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、軟骨下骨合成和降解動(dòng)態(tài)失衡所致的全關(guān)節(jié)疾病[1]。OA以中老年患者多見(jiàn),且女性多于男性,60歲以上人群患病率可達(dá)50%,75歲以上人群則達(dá)80%,該病的致殘率可高達(dá)53%,好發(fā)于負(fù)重大、活動(dòng)多的關(guān)節(jié),如膝、脊柱、髓、踝、手等關(guān)節(jié)[2]。膝關(guān)節(jié)在人體運(yùn)動(dòng)時(shí)將擔(dān)負(fù)更多的壓力，這也是絕大多數(shù)OA疾病中以膝關(guān)節(jié)OA多見(jiàn)的原因。除此之外，還與年齡、不恰當(dāng)活動(dòng)、個(gè)人體質(zhì)等因素都有著密切的關(guān)系。但是目前的研究對(duì)于原發(fā)性O(shè)A的發(fā)病機(jī)制，尚不能清晰的解釋。但是目前可以知道的是，OA的進(jìn)展過(guò)程中，關(guān)節(jié)內(nèi)炎性因子的浸潤(rùn)，關(guān)節(jié)軟骨的降解等等在疾病的早期階段已經(jīng)出現(xiàn)，現(xiàn)今更多的研究焦點(diǎn)依然逐漸轉(zhuǎn)移到了關(guān)節(jié)軟骨、滑液和血清中標(biāo)志物的選擇。在臨床工作中原發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎往往同時(shí)涉及多個(gè)關(guān)節(jié)，這雖然使得我們更容易地檢測(cè)到了OA的全身生物標(biāo)記物，但同時(shí)也使我們很難描述單個(gè)受累關(guān)節(jié)的異常情況。同時(shí)，雖然許多尿液中的軟骨蛋白要比其它組織/樣本來(lái)源中的含量低，但是尿液中的蛋白成分構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)單且無(wú)創(chuàng)的采集方式更加促進(jìn)了患者親和的生物標(biāo)記物的發(fā)展，故找到一種敏感性高的標(biāo)志物就成了重中之重?，F(xiàn)將常見(jiàn)的幾種標(biāo)志物綜述如下。

[作者簡(jiǎn)介]任敏（1983.11-），男 山西晉城人，碩士，住院醫(yī)師，研究方向：軟骨損傷與修復(fù)。

[通訊作者]魏壘(1955.7-),男 貴州貴陽(yáng)人，博士后，主任醫(yī)師，研究方向：骨與軟骨組織修復(fù)。

1 SDF-1（基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1）

1.1 SDF-1概述

SDF-l是一種CXC亞家族趨化因子，最初命名為CXCLl2，種群間保守性極強(qiáng)，鼠類和人類的SDF-1氨基酸序列有99%相同。SDF-1與其它因炎癥誘導(dǎo)產(chǎn)生的趨化因子不同，SDF-1由骨髓基質(zhì)細(xì)胞、骨髓內(nèi)皮細(xì)胞等不斷產(chǎn)生，并在胚胎生長(zhǎng)發(fā)育期是生成B淋巴細(xì)胞、骨髓髓系細(xì)胞、神經(jīng)元以及心血管內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)展所必須的[3]。曾經(jīng)一直認(rèn)為SDF-1只能通過(guò)與其特異性受體CXCR4結(jié)合從而發(fā)揮其趨化作用的，而近年來(lái)研究表明SDF-1有新的受體-CXCR7，并且二者的親和性是SDF-1與CXCR4親和性的10倍[4]。

1.2 SDF-1與OA的關(guān)系

近來(lái)有研究表明SDF-1也參與了OA的發(fā)病，并且發(fā)現(xiàn)OA患者膝關(guān)節(jié)積液中SDF-1含量與放射學(xué)的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)可能意味著SDF-1可能成為判斷膝關(guān)節(jié)OA疾病進(jìn)展的生化指標(biāo)之一[5]，也意味著臨床工作中可以通過(guò)對(duì)OA患者關(guān)節(jié)積液的分析幫助診斷和治療。首先，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)炎的患者的膝關(guān)節(jié)滑液中SDF-1顯著增加[6];其次，在體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，SDF-1通過(guò)刺激MMP-3和MMP-13[6-7]的釋放調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞的分解代謝活性[6,17]。第三，滑膜切除顯著降低血清SDF-1，MMP-9和MMP-13的濃度[17]。這些研究結(jié)果表明，進(jìn)一步研究SDF-1在OA發(fā)病機(jī)制中的作用，將有助于臨床對(duì)早期OA的治療，甚至延緩疾病的進(jìn)展過(guò)程。

2 IL-1β和IL-6（白細(xì)胞介素-1β和白細(xì)胞介素-6）

2.1 IL-1β和IL-6概述

IL-1又名淋巴細(xì)胞刺激因子，是人體內(nèi)導(dǎo)致組織炎癥的重要的細(xì)胞因子之一，幾乎所有有核細(xì)胞均能產(chǎn)生和分泌，但活化的單核巨噬細(xì)胞占主要地位。在IL-1家族中主要有三類蛋白質(zhì)，分別是IL-1α、IL-1β和IL-1Ra。其中IL-1α和IL-1β分子量相近，三維空間結(jié)構(gòu)相似，生物活性亦相似，而因IL-1β可被分泌至細(xì)胞外，故其在人體中擔(dān)負(fù)著更多的作用也相對(duì)更為重要，IL-1Ra則是IL-1唯一的天然的受體拮抗劑[8]。IL-1β還可以誘導(dǎo)IL-6的合成使其參與OA相關(guān)的免疫調(diào)節(jié)。IL-6的靶細(xì)胞很多，包括巨噬細(xì)胞、肝細(xì)胞、靜止的T細(xì)胞、活化的B細(xì)胞和漿細(xì)胞等，其生物學(xué)效應(yīng)也相對(duì)十分復(fù)雜，曾被稱為B細(xì)胞刺激因子2（bsf-2）、26KD蛋白、B細(xì)胞分化因子（bCDf）、肝細(xì)胞刺激因子（hsf）等[10-11]。

2.2 IL-1β和IL-6與OA的關(guān)系

正常狀態(tài)下，IL-1β僅在軟骨表面少量表達(dá)，關(guān)節(jié)滑液中也僅測(cè)得微量，但在OA中骨組織，中、上層軟骨細(xì)胞及其基質(zhì)部位都有較高水平的表達(dá)[9-10]。已有研究證明，IL-1β通過(guò)刺激軟骨細(xì)胞和滑膜產(chǎn)生金屬蛋白酶MMP-3等蛋白酶，抑制金屬蛋白酶組織抑制因子TIMP-1的產(chǎn)生，同時(shí)通過(guò)胞漿素原激活物PA的分泌，進(jìn)一步促進(jìn)MMP-3的活化，直接降解軟骨基質(zhì)的Ⅸ型膠原，加速對(duì)軟骨的破壞作用[7]；IL-1β同時(shí)還可以抑制合成因子如蛋白聚糖和Ⅱ型膠原的表達(dá)，從而破壞軟骨穩(wěn)定性；IL-1β還可以誘導(dǎo)i-NOS的表達(dá)并增強(qiáng)凋亡通路NF-kappa的活性，促進(jìn)軟骨細(xì)胞的凋亡；IL-1β還促進(jìn)成骨細(xì)胞樣細(xì)胞的增殖和骨吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)增生和軟骨下骨囊性病變；同時(shí)IL-1β還介導(dǎo)軟骨細(xì)胞分化成成纖維細(xì)胞表型；另外IL-1β還可以刺激滑膜細(xì)胞合成并釋放PGE2，引起滑膜炎癥和骨的吸收，刺激血管擴(kuò)張滲出，促進(jìn)破骨細(xì)胞的溶骨作用，造成關(guān)節(jié)破壞[8，13]；IL1-β還刺激成纖維樣細(xì)胞的增生和成纖維細(xì)胞I型膠原的合成，可能是OA滑膜纖維化的重要原因。

同樣的，IL-6在正常的滑膜細(xì)胞中表達(dá)的很少，但在OA滑膜細(xì)胞及單核巨噬細(xì)胞中的表達(dá)卻有顯著上升。目前有研究認(rèn)為，IL-6可刺激前列腺素和膠原酶的產(chǎn)生，增加成纖維細(xì)胞對(duì)IL-1β誘導(dǎo)的MMPs金屬蛋白酶的敏感性；IL-6可增加滑膜組織的炎癥反應(yīng)，增加軟骨通透性，加重局部組織炎性水腫和炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)，促進(jìn)破骨細(xì)胞的形成，引起軟骨的吸收降解破壞，促使成纖維細(xì)胞增生[13]。這一系列變化最終都導(dǎo)致了OA的進(jìn)行性加重。

目前雖尚無(wú)明確證據(jù)證實(shí)IL-1β和IL-6的高表達(dá)是OA發(fā)展變化的直接誘因，但可以肯定的是它們作為調(diào)節(jié)因子在OA病程進(jìn)展中發(fā)揮了重要的角色。它們有可能在未來(lái)成為OA治療的特異性靶標(biāo)，通過(guò)相應(yīng)拮抗劑的使用達(dá)到減緩病程的目的。

3 α2M（α2-macroglobulin，α2巨球蛋白）

3.1 α2M概述

α2M是血漿中分子量最大的蛋白質(zhì)，主要由肝臟和骨骼肌分泌，是一種廣譜蛋白酶抑制劑。它的主要特性是能與多種分子和離子結(jié)合，可與多種肽鏈內(nèi)切酶形成不可逆性復(fù)合物，是纖溶酶的主要抑制物，不僅具有維持出、凝血平衡的功能，同時(shí)在體內(nèi)外能抑制多種免疫反應(yīng)，參與免疫調(diào)控[14-15]。

3.2 α2M與OA的關(guān)系

目前大多數(shù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，OA的發(fā)生主要是由關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)膠原和聚集蛋白聚糖的降解丟失引起的，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的聚集蛋白聚糖酶包括ADAMTS-4/5，ADAMTS-7/12等，而α2M正是其抑制劑之一[16]。α2M可作為底物通過(guò)與ADAMTS-7/12結(jié)合成為復(fù)合物從而起到抑制COMP降解的作用，同時(shí)也是一種重要的金屬蛋白MMPs的清除劑。一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)也支持α2M含量在OA組與對(duì)照組間存在明顯差異，并且軟骨細(xì)胞凋亡的程度與α2M呈負(fù)相關(guān)，但也有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示α2M治療組的軟骨退變程度較慢，但對(duì)滑膜炎癥并無(wú)明顯抑制作用[18]。

通過(guò)現(xiàn)有研究結(jié)果及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或許α2M在OA早期的診斷和治療可能會(huì)有幫助，然而并未OA發(fā)病機(jī)制尚未明確，所以α2M 在OA相關(guān)疾病中的作用還有待研究。

4 展望

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)理論與醫(yī)療技術(shù)也比歷史中的任何一個(gè)時(shí)期更為先進(jìn)，然而,骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制便是其中之一。時(shí)至今日，對(duì)于OA的病因、發(fā)病機(jī)制依然沒(méi)有清晰的結(jié)論可以用來(lái)指導(dǎo)我們進(jìn)行臨床的診療活動(dòng)。

通過(guò)臨床數(shù)據(jù)的回顧與總結(jié)，我們知道，OA的發(fā)生在早期即有關(guān)節(jié)滑液、血液及尿液中一系列生物標(biāo)志物的變化，在不同的標(biāo)本中，相對(duì)敏感的標(biāo)志物也不盡相同，所以選擇一種更為敏感和易測(cè)得的標(biāo)志物仍需要更進(jìn)一步研究。上述3種標(biāo)志物各有其優(yōu)缺點(diǎn)，也是目前關(guān)于OA標(biāo)志物研究中關(guān)注的焦點(diǎn)之一。但是我們相信，一種或幾種標(biāo)志物的明確，將可以在早期幫助我們?yōu)樵\斷及治療骨關(guān)節(jié)炎提出方向，之后則進(jìn)一步通過(guò)血液、關(guān)節(jié)液中特異性細(xì)胞因子的檢出來(lái)判斷OA的發(fā)展進(jìn)程，從而能更早期的使患者得到恰當(dāng)?shù)闹委?，改善預(yù)后。

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Research Progress of Osteoarthritis Biomarkers

REN Min1,WEI Lei2
1.Second Clinical Medical College,Shanxi Medical University,Taiyuan,Shanxi Province,030001 China；2.Orthopaedics of Second Affiliated Hospital of Shanxi Medical，Taiyuan,Shanxi Province,030001 China

As a kind of multifactor diseases especially in the olds,osteoarthritis(OA)is characterized by major symptom of joint pain,joint deformity and joint degeneration during its progression.Although age has been widely recognized as one influencing factor,which means the development of the disease is positively correlated with growth and development of bone,its pathogenesis is still unclear,which leads to skimble-scamble standard in early diagnosis and limited ways including symptomatic treatment and replacement only in early treatment.This paper holds that,in order to solve this problem,it is of great significance for the early diagnosis and monitoring of the disease,and the study of body's reaction to drugs to find out an extremely sensitive and specific marker from blood,joint synovial fluid and urine by reviewing related literatures in past few years.Therefore a review on the research progress of OA biomarkers is done.

Osteoarthritis;SDF-1;IL-1&IL-6;α2M

R4

A

1674-0742（2015）08（a）－0196-03

2015-05-04）