潘盛強(qiáng)，李 寧

（甘肅中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)臨床學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種常見的以關(guān)節(jié)軟骨不可逆破壞、滑膜炎和破骨細(xì)胞活化為特征的慢性關(guān)節(jié)疾病[1]，其中炎癥在OA 中起著關(guān)鍵作用，先天免疫系統(tǒng)是OA 炎癥循環(huán)的主要貢獻(xiàn)者[2]。研究表明[3，4]，終末期OA 患者滑液中促炎細(xì)胞因子和趨化因子水平升高。因此慢性炎癥和軟骨退變已逐漸成為促進(jìn)OA 疾病進(jìn)展的主要?jiǎng)恿5]，而Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）及參與其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要跨膜蛋白，在促炎癥因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等導(dǎo)致的OA 軟骨退變病理進(jìn)程中起重要的介導(dǎo)作用[6]，已然成為尋找OA 新治療靶點(diǎn)和治療方法的切入點(diǎn)。近年來(lái)，越來(lái)越多的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，TLRs 的表達(dá)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與OA 的發(fā)病機(jī)制緊密相關(guān)[7]。本文將從TLRs 信號(hào)通路及其介導(dǎo)的TLR-2 與TLR-4、IL-1、IL-6 干預(yù)OA 的機(jī)制研究進(jìn)行綜述，旨在為OA 的治療提供一定的參考依據(jù)。

1 TLRs 信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)及功能

TLR 組屬于先天性免疫受體，以已知配體、功能重要性和下游信號(hào)通路為特征[8]，TLR 信號(hào)通路是感染炎癥期間適當(dāng)激活免疫應(yīng)答的助力器[9]。根據(jù)受體表達(dá)部位的不同，TLRs 可分為細(xì)胞膜受體及胞內(nèi)受體。TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6 及TLR10表達(dá)于細(xì)胞膜上，可以識(shí)別如微生物的結(jié)構(gòu)等配體；TLR3、TLR7、TLR8 則 可 以 識(shí) 別 如 雙 鏈DNA（ds-DNA）、單鏈RNA（ss RNA）等核酸分子[10，11]。研究證明[12-14]，TLR 信號(hào)中的失調(diào)紊亂不管是配體識(shí)別和結(jié)合，還是下游信號(hào)炎癥因子，都會(huì)在相對(duì)免疫病理疾病中產(chǎn)生基礎(chǔ)效應(yīng)，如關(guān)節(jié)炎、自身免疫疾病、過(guò)敏、風(fēng)濕性疾病等。而感染的初始炎癥反應(yīng)由病原體相關(guān)分子模式的受體介導(dǎo)，包括TLR。細(xì)胞表面TLR包括TLR-2 和TLR-4，其中TLR-2 結(jié)合來(lái)自原核細(xì)胞壁的脂肽，TLR-4 識(shí)別來(lái)自革蘭氏陰性細(xì)菌的脂多糖（LPS）,配體與TLR 的結(jié)合啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致炎癥基因轉(zhuǎn)錄[15]。此外，IL-1、IL-6 是一種廣泛存在于人體的促炎分子，是炎癥的啟動(dòng)因素，可以通過(guò)加速滑膜炎性細(xì)胞的增殖來(lái)刺激軟骨細(xì)胞的異常增殖，導(dǎo)致機(jī)體軟骨損傷、炎性加重[16]。

2 TIRs 參與OA 的作用機(jī)制

2.1 TLR2 及TLR4 研究表明[17]，TLR2 和TLR4 在OA 軟骨中的表達(dá)升高。同時(shí)，TLR4 激活增加了IL-1βmRNA 的表達(dá)[18]。Wang Y 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，TLR2和TLR4 缺乏一定程度會(huì)降低軟骨細(xì)胞的抗氧化應(yīng)激和自噬能力，這可能會(huì)由于軟骨細(xì)胞功能障礙而損害軟骨的內(nèi)環(huán)境平衡。有文獻(xiàn)報(bào)道[20]，成骨細(xì)胞表達(dá)TLR2 和TLR4，其中TLR4 激活可以調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的形成、存活和活性，可以有效預(yù)防骨密度降低對(duì)OA 對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，TLR4 缺乏被證明在肥胖（通過(guò)高脂飲食）誘導(dǎo)的老年雌性小鼠OA 中具有軟骨保護(hù)作用[21]，軟骨的分解代謝（如基質(zhì)金屬蛋白酶的激活）受到TLR 介導(dǎo)的固有免疫反應(yīng)的嚴(yán)格控制[22]。近年來(lái)，TLR4 在介導(dǎo)OA 發(fā)病的無(wú)菌炎癥反應(yīng)中的主要作用已被確定[22，23]。在OA 炎癥和炎癥誘導(dǎo)整個(gè)階段，TLR4 在關(guān)節(jié)病變區(qū)的表達(dá)增加會(huì)激活觸發(fā)軟骨細(xì)胞的炎癥和分解代謝反應(yīng)，因此與OA 相關(guān)的軟骨損傷密切相關(guān)[22]。TLR-4 可能是阻斷OA 患者關(guān)節(jié)中damp 介導(dǎo)的病理過(guò)程的重要靶點(diǎn)。以上結(jié)果表明TLR 可能對(duì)特定的OA 表型有不同的影響。

2.2 IL-1 IL-1 作為OA 的靶點(diǎn)，一直是一個(gè)有吸引力的概念，它是一種高效的軟骨降解誘導(dǎo)劑，可誘導(dǎo)miRNA 表達(dá)，并控制疾病相關(guān)蛋白酶（如ADAMTS5和MMP13）的生物利用度引發(fā)OA，且可誘導(dǎo)其他疾病相關(guān)基因[24]。其中基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1（TIMP1）在OA 中明顯降低，其機(jī)制主要是基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)和活性增加會(huì)導(dǎo)致大量透明OA 軟骨基質(zhì)降解，從而導(dǎo)致OA 關(guān)節(jié)內(nèi)缺乏潤(rùn)滑和機(jī)械負(fù)荷傳遞不足的功能喪失[25]。研究發(fā)現(xiàn)[26]，IL-1 主要通過(guò)控制固有免疫過(guò)程來(lái)調(diào)節(jié)炎癥，其在一定量的組織和細(xì)胞中表達(dá)合成；而OA 中一些表達(dá)水平異常的miRNA（miR-9、miR-27 等）在IL-1β 誘導(dǎo)的細(xì)胞外軟骨基質(zhì)降解的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，已被證明可調(diào)節(jié)炎癥途徑的表達(dá)，在OA 的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[27，28]。此外，IL-1 做為OA 的潛在靶點(diǎn)，也存在一些爭(zhēng)議。在大多數(shù)模型中，所研究的關(guān)節(jié)炎形式更像類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，而不是OA。Attur M 等[29]分析了該指標(biāo)在有癥狀的膝關(guān)節(jié)OA 患者血漿中是否與關(guān)節(jié)炎癥相關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明IL-1Ra 血漿水平與膝關(guān)節(jié)OA 的嚴(yán)重程度和進(jìn)展之間存在一定的因果關(guān)系，與其他風(fēng)險(xiǎn)因素?zé)o關(guān)。此外，在過(guò)去的幾年里，大量的IL-1 基因多態(tài)性已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)[30]，IL-1本來(lái)主要被認(rèn)為是經(jīng)典的促炎癥細(xì)胞因子，但其功能并不局限于炎癥。在不同的實(shí)驗(yàn)樣本中也有與骨骼狀況關(guān)聯(lián)的描述，即OA 與椎間盤退變[31，32]。因此，由于OA 是一種無(wú)生命威脅的慢性疾病，治療周期較長(zhǎng)，治療效果緩慢。使用IL-1 抑制劑可能是一種新的OA 治療方法，但仍需要進(jìn)一步研究來(lái)評(píng)估IL-1 區(qū)域的基因變異與OA 之間的關(guān)聯(lián)，而對(duì)靶細(xì)胞IL-1 的反應(yīng)的研究，可能加速治療研究的新策略的誕生。

2.3 IL-6 OA 軟骨、滑膜、炎癥及骨的局部關(guān)節(jié)是通過(guò)其特有的經(jīng)典信號(hào)和反式信號(hào)表達(dá)IL-6。IL-6 具有通過(guò)不同受體激活模式啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的獨(dú)特能力，通過(guò)膜錨定IL-6（mIL-6R）發(fā)出的信號(hào)被稱為經(jīng)典信號(hào)，對(duì)急性期反應(yīng)、造血和中樞穩(wěn)態(tài)過(guò)程非常重要[33]。IL-6 反式信號(hào)主要調(diào)節(jié)促炎癥事件，并與許多慢性疾病和OA 有關(guān)[33，34]。另一方面，IL-6 反式信號(hào)已被證明可促進(jìn)骨形成[35]，對(duì)骨吸收和骨形成的雙重作用可以通過(guò)核因子-κB 配體（RANKL）的促破骨細(xì)胞生成因子受體激活劑水平變化來(lái)激活，高水平的RANKL 促進(jìn)破骨細(xì)胞的生成，而低水平的RANKL 則抑制破骨細(xì)胞的形成[36]。研究表明，OA 血清或滑膜中較高的IL-6 水平與疾病進(jìn)展或軟骨病理的嚴(yán)重程度相關(guān)[37-39]，這表明IL-6 水平可能反映了軟骨損傷。當(dāng)對(duì)同一患者的局部和全身IL-6 水平進(jìn)行比較時(shí)，OA 滑液中的IL-6 濃度 [（119.8±193.5）pg/ml]高于血漿樣本[（3.1±2.7）pg/ml][40]。還有研究表明，IL-6 誘導(dǎo)金屬蛋白酶（MMP）-3、MMP-13和具有血栓反應(yīng)蛋白基序的去整合素和金屬蛋白酶（ADAMTS）酶表達(dá)，從而介導(dǎo)軟骨退變[41，42]。此外，IL-6 可能直接參與OA 相關(guān)肌肉退行性變的過(guò)程[43，44]。在臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中，OA 滑液中IL-6 水平在不同關(guān)節(jié)的表達(dá)也可以為相關(guān)患者提供靶向治療參考。例如，與腕掌關(guān)節(jié)液相比，膝關(guān)節(jié)OA 患者的IL-6 水平顯著升高[45]。此外，與膝關(guān)節(jié)OA 患者相比，創(chuàng)傷后腕關(guān)節(jié)OA 患者中檢測(cè)到IL-6更多[46]，這可能是炎癥與手部OA 患者的結(jié)構(gòu)損傷密切相關(guān)[47-49]。在小鼠缺血性骨壞死模型中使用托西利珠單抗阻斷IL-6R 可保護(hù)軟骨，并顯著增加骨體積[50]。此外，與正常體重患者相比，肥胖OA 患者的滑膜成纖維細(xì)胞分泌的IL-6 水平更高[51]，這表明IL-6 可能與肥胖驅(qū)動(dòng)的OA 相關(guān)，可能與IL-6 在細(xì)胞代謝中起著核心作用有關(guān)[52]。

3 總結(jié)與展望

在OA 中，TLRs 信號(hào)通路具有啟動(dòng)細(xì)胞防御和細(xì)胞死亡的雙重能力，TLRs 激活可導(dǎo)致促生存和促凋亡信號(hào)及相關(guān)炎性因子，這可能對(duì)健康細(xì)胞和患病細(xì)胞產(chǎn)生不同的相對(duì)影響，并增加OA 細(xì)胞的死亡趨勢(shì)。因此，激活TLRs 信號(hào)通路介導(dǎo)下相關(guān)炎性因子以及明確軟骨細(xì)胞凋亡在OA 中的作用已成為研究OA 疾病的關(guān)鍵靶向。而明確軟骨細(xì)胞凋亡與OA 發(fā)病機(jī)制的邏輯性及因果聯(lián)系為更加深入探討OA 提供了方向。另外，TLRs 信號(hào)通路介導(dǎo)下相關(guān)的炎性因子集中在OA 病理生理學(xué)的研究，對(duì)OA 動(dòng)物模型和人類軟骨降解（OA 的標(biāo)志性特征）的影響還有待進(jìn)一步研究。將TLRs 及其相關(guān)炎性因子之間的作用研究轉(zhuǎn)化為臨床治療OA 的思路以及挖掘緩解OA 的潛在靶點(diǎn)可能是下一步OA 新的熱點(diǎn)方向。