袁長深，李哲，韋曉蕓，容偉明，官巖兵，梅其杰，段戡

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨三科，南寧 530023； 2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，南寧 530000)

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是一種以軟骨細胞減少、軟骨下硬化和滑膜炎為特征的退行性關(guān)節(jié)疾病，衰老、肥胖、關(guān)節(jié)損傷及遺傳等是OA發(fā)生的主要風(fēng)險因素[1]。隨著老齡化社會的加劇及肥胖癥患者的不斷增加，OA發(fā)病率正逐年上升[2-3]。OA防治已成為全世界亟須解決的公共衛(wèi)生問題和社會問題。目前藥物治療僅能改善疾病癥狀，尚無有效方法阻止OA進程，一些國家將OA防治作為區(qū)域衛(wèi)生政策的優(yōu)先事項對待，甚至建議通過修訂有關(guān)OA臨床和公共政策加以重視[4]。因此，深入研究OA發(fā)病機制對于探索新的治療靶點至關(guān)重要。

OA發(fā)病原因尚不明確，其主要病理表現(xiàn)為軟骨細胞凋亡和細胞外基質(zhì)丟失；維持軟骨正常的生理結(jié)構(gòu)和功能是治療OA的關(guān)鍵。自噬作為一種重要的細胞穩(wěn)態(tài)機制，可通過清除受損和功能失調(diào)的細胞器和大分子維持OA軟骨內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。自噬通過增強體內(nèi)平衡機制，可有效減緩OA軟骨退變和降低OA風(fēng)險[5]。因此，使用藥物增強OA自噬、延緩OA進程成為OA治療的新的研究熱點。目前有關(guān)OA自噬的研究尚處于起步階段，關(guān)于藥物調(diào)控OA自噬的研究報道很少?，F(xiàn)對OA細胞自噬機制的相關(guān)藥物研究進展予以綜述，以期為OA自噬研究提供新思路。

1 OA自噬的機制

自噬是細胞“回爐重造”的過程，通過將部分受損或老化的細胞質(zhì)及細胞器隔離到一個雙層膜囊泡后轉(zhuǎn)運至一個可降解的細胞器中，分解產(chǎn)生代謝物并回收利用，以滿足細胞自身代謝需要和某些細胞器的更新[6]。

unc-51樣激酶1、Beclin1和微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)在正常人和小鼠關(guān)節(jié)軟骨中均有表達[7]，且正常成人軟骨中的適度自噬不僅能夠控制軟骨細胞的成熟速度，還能夠?qū)浌羌毎芷诘哪┢陔A段進行調(diào)節(jié)[8]。在OA退變的初始階段，受到分解代謝、氧水平及營養(yǎng)水平等變化的影響，自噬會應(yīng)激性增加。短暫增加的自噬只是作為一種適應(yīng)性補償反應(yīng)，對軟骨健康起積極作用；而隨著OA病情的不斷加重，應(yīng)激性增加的自噬難以繼續(xù)代償，導(dǎo)致OA退變進一步加重[9]。OA中晚期，軟骨中LC3、Beclin1、unc-51樣激酶1、自噬相關(guān)基因5表達下降，細胞凋亡增加，細胞外基質(zhì)合成減少[7]。由于自噬水平下調(diào)，軟骨細胞中Ⅱ型膠原蛋白(collagen type Ⅱ，Col Ⅱ)、聚集蛋白聚糖基因和相關(guān)蛋白表達下降，基質(zhì)金屬蛋白酶13、帶有血小板凝血酶敏感蛋白樣模體的解聚蛋白樣金屬蛋白酶5基因表達上調(diào)，OA進展加速[7,10]。通過活細胞熒光示蹤技術(shù)也發(fā)現(xiàn)，軟骨細胞自噬受到抑制后，引起大量Col Ⅱ前體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蓄積，導(dǎo)致軟骨基質(zhì)中Col Ⅱ纖維結(jié)構(gòu)形成缺失，說明軟骨細胞自噬調(diào)控Col Ⅱ分泌，影響軟骨基質(zhì)正常結(jié)構(gòu)[11]。自噬參與OA發(fā)病，影響OA發(fā)展進程，是維持軟骨細胞健康狀態(tài)的重要機制。因此，從軟骨細胞自噬著手，通過激活軟骨細胞自噬活性，可有效逆轉(zhuǎn)自噬失代償狀態(tài)，為防治OA退變提供了一種有效方式。

2 調(diào)控OA自噬的相關(guān)藥物

目前使用傳統(tǒng)藥物治療只能改善OA癥狀，并不能有效截斷或逆轉(zhuǎn)OA病程進展。隨著對自噬的深入研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)時間激活自噬能有效延緩OA退變，因此針對OA自噬的相關(guān)藥物研究陸續(xù)開展，并獲得了一定的治療效果。

2.1中藥復(fù)方 中藥復(fù)方通過藥物多靶點發(fā)揮作用治療OA，但存在干擾因素多、作用機制復(fù)雜、研究難度較大等特點。近年來，使用中藥復(fù)方調(diào)控自噬治療OA的研究不斷增加，為OA自噬作用機制提供一定的理論依據(jù)。

2.1.1四妙散 四妙散是治療OA濕熱阻絡(luò)、寒濕痹阻證的經(jīng)典方劑。目前研究多為臨床觀察，對其作用機制的研究甚少。既往認為，四妙散治療OA的作用可能與降低炎癥因子有關(guān)[12]。研究表明，四妙散可能通過激活自噬抑制軟骨細胞凋亡，發(fā)揮對OA的防治作用。沈金明等[13]通過前交叉韌帶切斷術(shù)建立膝OA大鼠模型，發(fā)現(xiàn)模型組軟骨細胞凋亡相關(guān)蛋白Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白、胱天蛋白酶3的表達水平較正常組升高，自噬相關(guān)蛋白LC3表達降低；而使用四妙散干預(yù)后，F(xiàn)as相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白、胱天蛋白酶3表達顯著降低，LC3表達升高，表明四妙散通過激活軟骨細胞自噬延緩膝OA退變，這為研究四妙散對OA的作用機制提供了新的參考點。

2.1.2右歸丸、右歸飲 右歸丸、右歸飲是治療陽虛寒凝型OA的代表方，療效確切，可降低血清中炎癥因子的表達[14-15]、減緩軟骨組織Col Ⅱ丟失[16]或抑制Wnt信號通路[17]、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinases，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)/核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號通路[18]。

右歸丸、右歸飲治療OA的作用機制可能與自噬關(guān)系密切。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是自噬的主要負調(diào)控因子，而Beclin1在軟骨中低表達，研究認為，mTOR和Beclin1可能是治療OA的新靶點。顏春魯?shù)萚19]使用改良Hulth法建立動物模型，在手術(shù)造模6周后使用低、中、高劑量的右歸丸干預(yù)8周發(fā)現(xiàn)，軟骨細胞中PI3K、磷酸化的Akt和磷酸化的mTOR等蛋白的表達明顯降低，自噬相關(guān)因子Beclin1表達升高，且高劑量組效果佳，提示右歸丸可能通過調(diào)控自噬對OA發(fā)揮作用。同時，OA中炎癥因子和基質(zhì)金屬蛋白酶大量表達，其與自噬通路激活的相關(guān)性尚不明確。為明確自噬與炎癥因子的關(guān)系，黃楊等[20]直接從滑膜入手研究OA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，右歸飲也可抑制OA中mTOR的表達，并增強Beclin1的表達，降低血清炎癥因子[白細胞介素(interleukin，IL)-1β、腫瘤壞死因子-α等]水平，緩解OA模型炎性浸潤，減少軟骨破壞。

右歸丸、右歸飲治療OA的具體作用機制尚不明確，但動物研究均顯示，高劑量右歸丸、右歸飲治療組的OA治療效果最佳[14-19]。因此，藥物劑量可能是右歸丸、右歸飲有效治療OA的關(guān)鍵，但其最低有效治療劑量尚不清楚，可能成為未來研究的關(guān)注點。

2.1.3新風(fēng)膠囊 新風(fēng)膠囊具有抗炎鎮(zhèn)痛的作用，可有效改善OA患者癥狀、提升OA患者生活質(zhì)量，可能與增強膝OA患者外周血B、T淋巴細胞衰減因子表達、降低T細胞活化、減輕炎癥和氧化應(yīng)激損傷有關(guān)[21]；此外，通過抑制NF-κB信號通路降低炎癥反應(yīng)可能也是其作用機制[22]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，與膝OA模型對照組相比，在使用臨床患者10倍用量的新風(fēng)膠囊劑量灌胃1個月后，新風(fēng)膠囊組膝OA大鼠免疫球蛋白G1、免疫球蛋白G2α、腫瘤壞死因子-α表達降低，IL-4及自噬相關(guān)基因表達升高，軟骨細胞形態(tài)、細胞器、線粒體等趨于正常[23]，說明新風(fēng)膠囊可抑制OA炎癥、調(diào)節(jié)自噬水平，可防治OA。

2.1.4桃仁膝康丸 桃仁膝康丸具有祛風(fēng)濕、止痹痛、補肝腎的功效，可有效緩解OA早期癥狀，通過提高超氧化物歧化酶活性降低血清丙二醛及一氧化氮水平，減輕氧自由基對軟骨的損傷，緩解炎癥反應(yīng)，從而有效激發(fā)軟骨細胞功能恢復(fù)及軟骨再生，達到保護軟骨的目的[24]。鑒于氧化應(yīng)激與自噬關(guān)系，有學(xué)者嘗試從自噬探討其作用機制。秦娜等[25]通過采用改良Hulth法制造動物模型，使用桃仁膝康丸干預(yù)OA大鼠模型12周，結(jié)果顯示，桃仁膝康丸組OA大鼠模型軟骨中unc-51樣激酶1、LC3-Ⅱ和Beclin1等自噬標(biāo)志蛋白的表達明顯升高；而桃仁膝康丸+自噬抑制劑3-甲基丙烯酸甲酯組unc-51樣激酶1、Beclin1和LC3-Ⅱ表達部分抑制，提示桃仁膝康丸可通過激活OA自噬延緩或阻止OA軟骨退變。上述研究揭示了桃仁膝康丸的分子機制，為桃仁膝康丸的臨床應(yīng)用提供了基礎(chǔ)藥理學(xué)依據(jù)，但自噬的調(diào)節(jié)過程復(fù)雜，桃仁膝康丸激活OA自噬的機制仍需深入研究。

2.2中藥提取物 與中藥復(fù)方相比，中藥提取物在OA自噬中的作用更易理解，因此對中藥提取物在OA自噬中作用的研究相對較多。中藥有效成分調(diào)控OA自噬試驗的不斷開展有助于闡明中藥提取物調(diào)控OA自噬的作用機制。

2.2.1姜黃素 姜黃素是治療OA的有效藥物，能改善視覺模擬評分及西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)量表評分，且副作用低[26]。姜黃素通過影響炎癥、凋亡和氧化途徑作用于OA，主要與抑制NF-κB信號通路[27]、釋放核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體[28]、下調(diào)間充質(zhì)溶解素表達[29]、阻斷線粒體依賴的凋亡途徑[30]、激活促進沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1、抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[31]、激活酪氨酸蛋白激酶2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3信號通路[32]有關(guān)。另有報道認為，姜黃素與外泌體關(guān)系密切[33]。

自噬是姜黃素治療OA不可或缺的機制之一。體外實驗表明，IL-1β干預(yù)的軟骨細胞活力下降；姜黃素干預(yù)后，IL-1β對軟骨細胞生長的抑制作用改善，其可激活促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2通路，上調(diào)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2、LC3-Ⅱ及Beclin1的表達，以誘導(dǎo)細胞自噬[34]。動物研究顯示，姜黃素可提高動物模型中自噬相關(guān)標(biāo)志物L(fēng)C3-Ⅰ、LC3-Ⅱ和Beclin1的表達，抑制mTOR(Ser2448)和Akt(Ser473)的磷酸化，證實姜黃素可通過Akt/mTOR途徑調(diào)控OA軟骨細胞自噬，減少軟骨細胞凋亡[35]。姜黃素治療OA的生物利用度較低，限制了其臨床應(yīng)用[36]。未來應(yīng)深入探索姜黃素治療OA的作用機制，明確其最佳使用方式及治療劑量，以廣泛應(yīng)用于臨床。

2.2.2青藤堿 青藤堿具有消炎、鎮(zhèn)痛、免疫抑制等作用，廣泛用于OA治療，但其具體作用機制尚不明確。有報道稱，青藤堿可激活核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2/血紅素加氧酶1信號通路，抑制小鼠軟骨細胞NF-κB活性[37]；并可能通過激活miR-223-3p抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[38]。為進一步探明青藤堿治療OA的機制，鄭潔等[39]成功建立OA模型后，對低、中、高劑量青藤堿組分別注射10次低、中、高劑量鹽酸青藤堿注射液，結(jié)果顯示，中、高劑量青藤堿組LC3-Ⅱ和Beclin1表達顯著高于模型組及低劑量青藤堿組，且PI3K、Akt和mTOR等表達下調(diào)，提示中、高劑量的青藤堿可通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路調(diào)控OA關(guān)節(jié)軟骨自噬。

2.2.3冬蟲夏草素 冬蟲夏草素是中藥蛹蟲草中分離出的一種天然核苷類似物，具有促進細胞分化和抗凋亡等功能，在防治OA中起重要作用。既往認為，冬蟲夏草素通過抗炎作用保護關(guān)節(jié)軟骨[40]。夏晨[41]的研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草素能有效逆轉(zhuǎn)OA軟骨損傷，與激活自噬、抑制軟骨機制降解密切相關(guān)，為冬蟲夏草素防治OA提供了重要的理論依據(jù)。

2.2.4芍藥苷 芍藥苷具有抗炎、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等作用，可能通過抑制凋亡和炎癥防治OA[42-43]。自噬也是芍藥苷的重要機制之一，姚旭等[44]將人軟骨細胞C28/I2進行培養(yǎng)，經(jīng)IL-1β誘導(dǎo)軟骨炎癥時，細胞內(nèi)LC3-Ⅱ和Beclin1表達下降。經(jīng)芍藥苷處理后，LC3-Ⅱ和Beclin1的表達增加，磷酸化PI3K和磷酸化Akt表達降低；而3-甲基丙烯酸甲酯可部分拮抗磷酸化PI3K和磷酸化Akt蛋白的降低，提示芍藥苷通過抑制PI3K/Akt通路促進軟骨細胞自噬，減輕軟骨細胞損傷。

2.2.5其他中藥提取物 Liu等[45]認為，黃芪甲苷可通過激活軟骨細胞自噬活性逆轉(zhuǎn)IL-1β對細胞增殖的抑制，并促進細胞凋亡；黃芩苷通過miR-766-3p/重組人線粒體凋亡誘導(dǎo)因子1軸激活自噬，上調(diào)Beclin1表達和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值，從而減輕IL-1β誘導(dǎo)的OA軟骨細胞凋亡和細胞外基質(zhì)降解[46]。Jiang等[47]研究發(fā)現(xiàn)，雙氫青蒿素可能通過抑制NF-κB途徑激活自噬。

2.3現(xiàn)代醫(yī)學(xué)藥物 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)使用藥物調(diào)控OA的歷史悠久，但通過自噬研究藥物對OA的療效仍處于初步階段。減輕藥物毒性可能是未來通過提高不同藥物誘導(dǎo)軟骨細胞自噬的能力，進而提高藥物的生物利用度的研究方向，將為未來臨床應(yīng)用提供堅實的理論基礎(chǔ)。

2.3.1氨基葡萄糖 氨基葡萄糖是關(guān)節(jié)軟骨的天然組成成分，也是軟骨細胞的營養(yǎng)素，存在于關(guān)節(jié)軟骨及關(guān)節(jié)滑液中。人體內(nèi)氨基葡萄糖缺乏的嚴(yán)重程度與年齡呈正相關(guān)，故認為合理補充氨基葡萄糖(1 500 mg/d)可改善OA癥狀[48]，并可有效預(yù)防早期、中期膝OA的發(fā)生；長期服藥(超過3年)可顯著降低關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)變化的進展[49]，從而治療OA。

氨基葡萄糖治療OA的有效性可能與激活OA軟骨細胞自噬密切相關(guān)。自噬初始階段存在代謝和饑餓應(yīng)激狀態(tài)[50]。Caramés等[51]在體外實驗中使用氨基葡萄糖(0.1～10 mmol/L)處理人正常軟骨細胞，發(fā)現(xiàn)LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值呈劑量依賴性增加，表明氨基葡萄糖可激活正常人軟骨細胞的自噬；而在體內(nèi)實驗中，饑餓狀態(tài)或腹腔注射氨基葡萄糖均能激活綠色熒光蛋白-LC3轉(zhuǎn)基因小鼠的自噬，小鼠軟骨中綠色熒光蛋白-LC3信號隨食物限制和腹腔注射氨基葡萄糖而顯著增加，但腹腔注射氨基葡萄糖小鼠的自噬水平明顯升高，表明氨基葡萄糖是體內(nèi)外自噬的有效激活劑。

氨基葡萄糖對軟骨細胞自噬具有時間依賴性的雙重作用，即短期內(nèi)氨基葡萄糖可激活自噬(稱為短期反應(yīng))，但長期使用可抑制自噬反應(yīng)(稱為長期反應(yīng))，臨床上存在氨基葡萄糖劑量差異導(dǎo)致治療效果截然不同[52-54]，說明氨基葡萄糖有效劑量及治療時間可能是其治療OA的關(guān)鍵[55]。氨基葡萄糖治療OA的Meta分析表明，氨基葡萄糖治療OA有效，但其療效異質(zhì)性尚不明確[56]。

2.3.2糖皮質(zhì)激素 對于重度疼痛或治療后疼痛無緩解甚至持續(xù)加重的OA患者，建議關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射糖皮質(zhì)激素，以短期緩解疼痛，但不宜多次注射[57]。長期、反復(fù)或大劑量使用糖皮質(zhì)激素可因自噬誘導(dǎo)過度而導(dǎo)致細胞活力降低，從而改變軟骨代謝，加速軟骨細胞凋亡，加重OA病情。

自噬可能是糖皮質(zhì)激素治療OA的重要機制之一。體外實驗發(fā)現(xiàn)，1 μmol/L或40 μmol/L地塞米松處理N1511軟骨細胞24～48 h，N1511軟骨細胞的存活率無明顯變化，而200 μmol/L和1 μmol/L地塞米松能明顯降低N1511軟骨細胞的存活率；使用100～400 μmol/L的3-甲基丙烯酸甲酯可明顯改善200 μmol/L或1 μmol/L地塞米松引起的N1511軟骨細胞活力降低，表明地塞米松可通過自噬降低N1511軟骨細胞活力[58]。為明確上述機制，Liu等[59]進行深入研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松作用于軟骨細胞6 h后，軟骨細胞自噬能力增強，24 h后達到最大值，而地塞米松持續(xù)暴露導(dǎo)致軟骨細胞自噬活性下調(diào)，說明短期糖皮質(zhì)激素治療可激活自噬，但長期糖皮質(zhì)激素治療的效果較差，這可能與GC誘發(fā)細胞衰老[60]、導(dǎo)致細胞功能失調(diào)、誘發(fā)細胞凋亡相關(guān)。因此，糖皮質(zhì)激素與自噬作用及自噬調(diào)控可能是未來防治糖皮質(zhì)激素長期治療副作用的重點研究方向。

2.3.3雷帕霉素 mTOR是自噬的負性調(diào)控因子，在自噬過程、多種分子作用機制及信號調(diào)控通路中起關(guān)鍵作用，而雷帕霉素是mTOR敏感性最高的抑制劑之一。體外實驗顯示，經(jīng)雷帕霉素(100 nmol/L)預(yù)處理1 h后使用IL-18處理24 h的軟骨細胞自噬相關(guān)蛋白7的水平和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明顯提高，而p62水平降低；此外，凋亡蛋白Bcl-2相關(guān)X蛋白表達和胱天蛋白酶3/9的活性降低，抗凋亡蛋白Bcl-2的表達增加，表明雷帕霉素可通過恢復(fù)被抑制的自噬活性有效防止IL-18誘導(dǎo)的軟骨細胞凋亡[61]。

體內(nèi)實驗證實，連續(xù)10周腹腔注射雷帕霉素OA模型小鼠的軟骨細胞數(shù)量明顯增加，mTOR復(fù)合物1下游靶點核糖體蛋白S6的磷酸化水平降低；LC3抗體染色顯示，雷帕霉素處理后，LC3表達增加，軟骨自噬明顯激活，表明雷帕霉素可通過激活自噬降低實驗小鼠OA的嚴(yán)重程度[62]，這為進一步研究雷帕霉素調(diào)控OA自噬提供了理論依據(jù)。

2.3.4帕瑞昔布 帕瑞昔布是新型非甾體抗炎藥，副作用少、針對性強，不僅具有傳統(tǒng)非甾體抗炎藥消炎鎮(zhèn)痛的作用，還能夠有效保護關(guān)節(jié)軟骨，目前帕瑞昔布多用于鎮(zhèn)痛，但對其在OA中作用機制的研究甚少。有學(xué)者試圖探究帕瑞昔布能否通過自噬對OA起作用，通過Hulth法造模，對治療組連續(xù)12周腹腔注射帕瑞昔布，結(jié)果顯示，治療組OA軟骨的損傷明顯減輕、Mankin評分降低、自噬相關(guān)蛋白Beclin1表達量升高，提示帕瑞昔布可能通過增強軟骨細胞自噬延緩OA退變[63]。這為新型非甾體抗炎藥的使用提供了新思路。

2.3.5其他 二甲雙胍通過升高AMP活化的蛋白激酶α磷酸化水平上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子1的表達，增加自噬對OA的保護作用[64]。飛燕草素可通過激活自噬保護氧化應(yīng)激時的軟骨細胞損傷[65]；而花青素則可通過激活自噬減輕過氧化氫誘導(dǎo)的大鼠軟骨細胞損傷[66]。此外，多種藥物可通過調(diào)控自噬作用于OA。

3 小 結(jié)

目前OA的發(fā)病機制尚不明確，藥物治療主要以對癥治療為主，而自噬在OA防治中起重要作用。利用藥物調(diào)控自噬可有效延緩OA發(fā)展進程，這可能成為防治OA的新方法，亦可能是未來防治OA的有效途徑。目前藥物調(diào)控OA自噬的研究多集中于動物研究階段；臨床研究仍以單中心研究為主，缺乏評估藥物療效的多中心、大樣本隨機對照研究，因此進行多中心、大樣本隨機對照研究，減少樣本異質(zhì)性，精準(zhǔn)調(diào)控自噬可能是未來的研究方向。