周炎，劉世清

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院骨科，湖北 武漢 430060)

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體外軟骨細(xì)胞凋亡模型及其介導(dǎo)的信號(hào)通路研究進(jìn)展

周炎，劉世清*

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院骨科，湖北 武漢 430060)

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是一種累及關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨質(zhì)、關(guān)節(jié)囊及關(guān)節(jié)周圍韌帶、滑膜及肌肉的慢性、進(jìn)展性骨關(guān)節(jié)疾病，以關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬及活動(dòng)受限為主要臨床表現(xiàn)。隨著人口老齡化日趨嚴(yán)重，OA發(fā)病率逐年增加，其所帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題應(yīng)引起重視。關(guān)節(jié)軟骨由軟骨細(xì)胞及軟骨基質(zhì)組成，在正常的生理?xiàng)l件下，軟骨細(xì)胞具有調(diào)節(jié)軟骨基質(zhì)合成及降解平衡的生理功能，進(jìn)而保持關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)及功能的完整性[1]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)OA病因及發(fā)病機(jī)制進(jìn)行了大量的科學(xué)研究，雖至今仍未完全明確，但在一定程度上達(dá)成了共識(shí)。軟骨細(xì)胞是關(guān)節(jié)軟骨中唯一的細(xì)胞類型，負(fù)責(zé)維護(hù)和改造細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能的完整性，維持軟骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)[2]。越來(lái)越多的證據(jù)表明軟骨退變與軟骨細(xì)胞死亡密切相關(guān)，且軟骨細(xì)胞死亡以凋亡及壞死的形式存在，其中軟骨細(xì)胞凋亡在OA關(guān)節(jié)軟骨退變的病理學(xué)特征中尤為明顯，表現(xiàn)為軟骨細(xì)胞核染色體固縮、DNA碎裂、細(xì)胞皺縮、質(zhì)膜囊泡及凋亡小體形成，同時(shí)伴有軟骨基質(zhì)的降解和鈣化[3]。軟骨細(xì)胞凋亡比例與關(guān)節(jié)軟骨破壞及軟骨基質(zhì)損耗程度具有高度一致性，確立了軟骨細(xì)胞凋亡機(jī)制在OA疾病發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的重要作用。本文就近年來(lái)體外軟骨細(xì)胞凋亡模型構(gòu)建及其介導(dǎo)的信號(hào)通路研究進(jìn)展綜述如下。

1 體外誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡模型

1.1 硝普鈉 硝普鈉(sodium nitroprusside，SNP)是一種具有強(qiáng)烈的血管舒張作用的無(wú)機(jī)鹽類，以往臨床上多采取靜脈注射用于急性高血壓的緊急處理。同時(shí)，SNP作為一氧化氮(nitric oxide，NO)的供體，可以釋放外源性的NO，在OA及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎滑膜及軟骨組織中，由一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)誘導(dǎo)產(chǎn)生的NO含量可明顯升高，并伴有軟骨細(xì)胞凋亡、蛋白聚糖和膠原合成降低、基質(zhì)金屬蛋白酶活性增高及關(guān)節(jié)軟骨炎癥表現(xiàn)[4]。目前，利用SNP誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡被廣泛運(yùn)用于OA疾病的基礎(chǔ)研究。Wu等[5]報(bào)道利用SNP誘導(dǎo)兔軟骨細(xì)胞凋亡，24h后檢測(cè)軟骨細(xì)胞核碎裂、固縮，通過(guò)流式檢測(cè)凋亡率明顯增高，線粒體膜電位降低，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)-3活性增強(qiáng)。Chen等[6]運(yùn)用SNP刺激兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞后，通過(guò)掃描電鏡觀察軟骨細(xì)胞皺縮，呈圓形態(tài)，細(xì)胞溶解或分離，流式細(xì)胞檢測(cè)凋亡明顯增加，線粒體膜電位降低，檢測(cè)培養(yǎng)基上清液前列腺素E2表達(dá)水平升高。我們之前的研究亦運(yùn)用SNP誘導(dǎo)大鼠軟骨細(xì)胞凋亡，軟骨細(xì)胞活力明顯降低，可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞進(jìn)行骨架改建，iNOS及caspase-3蛋白表達(dá)升高，是較為理想的軟骨細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)劑[7]。同時(shí)需注意，SNP溶液相對(duì)不穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或見(jiàn)光容易分解，影響藥物活性，遂建議避光保存，并盡可能新鮮配置使用。

1.2 白介素(interleukin，IL)-1β IL-1β作為關(guān)節(jié)軟骨退變過(guò)程中最直接的促炎細(xì)胞因子，可促進(jìn)前列腺素E的合成，刺激NO、過(guò)氧化物及過(guò)氧亞硝基等多種活性氧(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)高表達(dá)，抑制組織金屬蛋白酶抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs)及細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的合成，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，常作為構(gòu)建體外及體內(nèi)OA模型的誘導(dǎo)劑[8]。Zheng等[9]報(bào)道應(yīng)用IL-1β(10 ng/mL)體外誘導(dǎo)大鼠軟骨細(xì)胞凋亡，24 h后檢測(cè)細(xì)胞活力明顯降低，且胞核固縮及裂解現(xiàn)象明顯，蛋白印跡檢測(cè)軟骨細(xì)胞MMP-13含量升高，同時(shí)TIMP-1、Bcl-2及Bcl-xl含量降低。Kimura等[10]運(yùn)用IL-1β體外可刺激?？票遣寇浌侵械鞍锥嗵呛湍z原蛋白的釋放，促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞MMP-13的產(chǎn)生，同時(shí)IL-1β可促進(jìn)軟骨細(xì)胞NO的表達(dá)，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡病理改變。Ju等[11]報(bào)道利用IL-1β刺激兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞后出現(xiàn)DNA碎裂，軟骨細(xì)胞凋亡比例明顯升高，同時(shí)caspase-3活性增強(qiáng)。

1.3 腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α TNF-α是OA關(guān)節(jié)軟骨退變發(fā)生過(guò)程中重要的介質(zhì)，可促進(jìn)關(guān)節(jié)滑膜及軟骨細(xì)胞中細(xì)胞因子及趨化因子的表達(dá)，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生MMPs，使得軟骨中Ⅱ型膠原及蛋白聚糖含量降低[12]。多項(xiàng)研究證實(shí)TNF-α可促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡，并與caspase家族成員密切相關(guān)。Guo等[13]運(yùn)用酶免疫分析法測(cè)量外科手術(shù)構(gòu)建OA模型兔血清中TNF-α含量，結(jié)果顯示TNF-α含量較正常對(duì)照組明顯增高，同時(shí)軟骨組織中caspase-3及caspase-8表達(dá)與TNF-α含量呈現(xiàn)正相關(guān)系。Guo等[14]報(bào)道分別運(yùn)用IL-1β(10 ng/mL)及TNF-α(5 ng/mL)刺激人關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞，可提高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)未折疊蛋白反應(yīng)，促進(jìn)ER應(yīng)激介導(dǎo)的凋亡途徑，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞凋亡，且該反應(yīng)與ER應(yīng)激誘導(dǎo)劑引起的效能相當(dāng)。Lee等[15]報(bào)道體外運(yùn)用TNF-α聯(lián)合環(huán)己酰亞胺誘導(dǎo)大鼠軟骨細(xì)胞死亡，包括細(xì)胞凋亡、自噬性細(xì)胞死亡及壞死性凋亡三種形式，環(huán)己酰亞胺作為細(xì)胞轉(zhuǎn)化抑制劑可以激活軟骨細(xì)胞，結(jié)果表明在兩種誘導(dǎo)劑同時(shí)作用時(shí)，軟骨細(xì)胞活力明顯降低，單獨(dú)TNF-α或環(huán)己酰亞胺均不能導(dǎo)致細(xì)胞活力降低，同時(shí)可以刺激細(xì)胞色素c從線粒體釋放到胞質(zhì)，并通過(guò)流式細(xì)胞檢測(cè)凋亡率明顯增加，且細(xì)胞核固縮、碎裂表現(xiàn)明顯，軟骨細(xì)胞中caspase-3和caspase-7表達(dá)增高。

1.4 Fas抗體 Fas也稱CD95，屬于腫瘤壞死因子受體和神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體超家族，是一種與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的跨膜蛋白分子。相關(guān)研究表明，OA關(guān)節(jié)軟骨中Fas表達(dá)較正常軟骨明顯升高，且Fas表達(dá)集中在軟骨病變區(qū)域內(nèi)，F(xiàn)as抗體與細(xì)胞表面Fas結(jié)合后可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，并激活相關(guān)凋亡信號(hào)通路[16]。Ryu等[17]運(yùn)用CD95抗體刺激小鼠軟骨細(xì)胞凋亡呈現(xiàn)濃度依賴性，高濃度(0.5或1mg/mL)CD95抗體方可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，且缺氧誘導(dǎo)因子可加劇CD95抗體誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡的能力。

1.5 地塞米松 Tu等[18]利用地塞米松(25 μg/mL)刺激人軟骨細(xì)胞凋亡，24 h后顯示軟骨細(xì)胞活性及增殖能力降低，流式細(xì)胞檢查凋亡軟骨細(xì)胞明顯增多，且Fas調(diào)節(jié)的死亡信號(hào)通路是地塞米松誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡中重要的途徑，實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增及細(xì)胞免疫熒光檢測(cè)顯示caspase-3及Fas含量明顯升高。

1.6 前列腺素(prostaglandin，PG)E2PGE2是骨及軟骨組織中維持細(xì)胞功能的重要調(diào)節(jié)因素，同時(shí)在正常關(guān)節(jié)軟骨新陳代謝及OA疾病的發(fā)病機(jī)理中發(fā)揮重要的作用。相關(guān)研究表明，PGE2是關(guān)節(jié)生長(zhǎng)板軟骨細(xì)胞中DNA合成及硫酸鹽滲入最有效的細(xì)胞因子，在OA關(guān)節(jié)滑膜組織中檢測(cè)PGE2表達(dá)明顯增高，可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡改變[19]。Miwa等[20]報(bào)道利用PGE2體外刺激?？栖浌羌?xì)胞，結(jié)果顯示PGE2抑制軟骨細(xì)胞活力，促使細(xì)胞DNA碎裂，進(jìn)一步證實(shí)PGE2誘導(dǎo)凋亡機(jī)制并不是通過(guò)NO途徑產(chǎn)生，而是通過(guò)激活軟骨細(xì)胞環(huán)腺苷酸，從而提高細(xì)胞內(nèi)的環(huán)腺苷酸水平來(lái)誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡。

1.7 雙氧水(H2O2) 由于能誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生ROS，改變線粒體膜通透性，使細(xì)胞色素c從線粒體釋放到胞質(zhì)，H2O2常被用作軟骨細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)劑。Na等[21]報(bào)道運(yùn)用H2O2(500 μM/L)誘導(dǎo)鼠軟骨細(xì)胞凋亡，出現(xiàn)軟骨細(xì)胞活力降低，線粒體膜電位下降，軟骨細(xì)胞蛋白Bcl-xL/Bax比例降低，caspase-3活性增加等軟骨細(xì)胞凋亡表現(xiàn)。

1.8 重組腺病毒載體(recombinant adenovirus vectors，RAAV) RAAV是TNF家族中一種Ⅱ型跨膜蛋白，OA關(guān)節(jié)軟骨中RAAV表達(dá)與軟骨細(xì)胞凋亡比例及軟骨退變程度相關(guān)。Lee等[22]首次報(bào)道運(yùn)用RAAV體外刺激軟骨細(xì)胞凋亡，檢測(cè)軟骨細(xì)胞活力及線粒體膜電位降低，使線粒體中細(xì)胞色素c釋放，細(xì)胞核固縮及DNA碎裂，并激活DNA聚合酶活性，刺激caspase-3和Bax高表達(dá)及Bcl-2低表達(dá)，證實(shí)RAAV體外具有誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡的作用。

1.9 堿性磷酸鈣晶體 堿性磷酸鈣晶體由磷酸八鈣、磷酸三鈣、碳酸磷灰石及羥磷灰石組成。在重度OA關(guān)節(jié)軟骨中發(fā)現(xiàn)堿性磷酸鈣晶體在基質(zhì)小囊中沉積，且與OA病情嚴(yán)重程度密切相關(guān)，堿性磷酸鈣晶體可隨著軟骨退變或原位合成過(guò)程從軟骨下骨中釋放出來(lái)[23]。Ea等[24]報(bào)道運(yùn)用堿性磷酸鈣晶體體外誘導(dǎo)牛科軟骨細(xì)胞凋亡，該過(guò)程與IL-1β、TNF-α及NO途徑完全獨(dú)立，需要與軟骨細(xì)胞接觸后形成內(nèi)吞及溶酶體內(nèi)晶體降解作用，且膜聯(lián)蛋白-5過(guò)表達(dá)可以明顯加劇堿性磷酸鈣晶體促凋亡效能。

1.10 多氯聯(lián)苯 多氯聯(lián)苯為持久性有機(jī)污染物，廣泛分布在室外空氣、海水及河道的沉積物中，并在許多不同水平的食物鏈中被發(fā)現(xiàn)，其化學(xué)特性及毒性作用與其結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān)。相關(guān)研究表明多氯聯(lián)苯可刺激關(guān)節(jié)軟骨IL-6及TNF-α分泌，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡及關(guān)節(jié)軟骨退變，與OA疾病的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切[25]。Abella等[26]報(bào)道運(yùn)用多氯聯(lián)苯體外誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，結(jié)果顯示軟骨細(xì)胞活力明顯降低，caspase-3蛋白表達(dá)增高及Bcl-2/Bax蛋白比例降低，通過(guò)脂質(zhì)過(guò)氧化作用檢測(cè)軟骨細(xì)胞抗氧化能力降低，產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，引起線粒體DNA損傷。Lee等[27]利用多氯聯(lián)苯體外刺激兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞，顯示細(xì)胞活力隨時(shí)間及劑量關(guān)系呈現(xiàn)不同程度的降低，檢測(cè)細(xì)胞caspase-3表達(dá)升高，TUNEL染色及ELISA檢測(cè)DNA碎裂顯示凋亡比例明顯增加，多氯聯(lián)苯通過(guò)促進(jìn)軟骨細(xì)胞ROS及NO產(chǎn)生，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，加劇關(guān)節(jié)軟骨退變。

1.11 晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs) AGEs是促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨退變及軟骨細(xì)胞凋亡的重要遞質(zhì)，可與關(guān)節(jié)軟骨膠原分子直接交聯(lián)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬及組織脆性增加，其在關(guān)節(jié)軟骨中的異常表達(dá)被視為與年齡相關(guān)性最為密切的變化[28]。Yang等[29]報(bào)道體外運(yùn)用AGEs(200 μg/mL)誘導(dǎo)兔軟骨細(xì)胞凋亡，發(fā)現(xiàn)AGEs通過(guò)上調(diào)軟骨細(xì)胞ROS，促進(jìn)細(xì)胞色素c從線粒體釋放到胞質(zhì)，激活caspase-3活性，降低線粒體膜電位及抑制三磷酸腺苷產(chǎn)生，促進(jìn)凋亡改變，可用于體外軟骨細(xì)胞凋亡模型的構(gòu)建。

1.12 阿霉素及衣霉素 阿霉素作為軟骨細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)劑，主要通過(guò)激活caspase的活性，促進(jìn)DNA碎裂引起，衣霉素則被視為ER激動(dòng)劑誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡。Kumagai等[30]報(bào)道運(yùn)用阿霉素體外刺激兔軟骨細(xì)胞，其最顯著的特征是可在數(shù)分鐘內(nèi)減少軟骨細(xì)胞的橫截面積，刺激凋亡軟骨細(xì)胞體積減小，并伴有caspase-3及caspase-7活性增強(qiáng)，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡。Lin等[31]運(yùn)用衣霉素(2 μg/mL)誘導(dǎo)鼠軟骨細(xì)胞凋亡，可降低細(xì)胞活力及線粒體膜電位，caspase-3、caspase-9、Bax蛋白及mRNA表達(dá)增加，衣霉素通過(guò)調(diào)節(jié)ER誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡。

2 軟骨細(xì)胞凋亡介導(dǎo)的信號(hào)通路

2.1 胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶-蛋白激酶(phosphatidylinositol 3-kinase-protein kinase，PI3K-Akt)信號(hào)通路 Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可以被細(xì)胞外因子以PI3K依賴的方式磷酸化或激活。PI3K-Akt是一條經(jīng)典的抗軟骨細(xì)胞凋亡通路，當(dāng)細(xì)胞外信號(hào)刺激PI3K-Akt發(fā)生磷酸化后，可促進(jìn)軟骨細(xì)胞中凋亡因子Bcl-2釋放，抑制Bax活性，并有利于蛋白聚糖合成及軟骨細(xì)胞成活，達(dá)到抗凋亡效能。因此，PI3K-Akt信號(hào)通路可有效地抑制由線粒體途徑誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡。Wang等[32]報(bào)道紫草素通過(guò)激活PI3K-Akt信號(hào)通路，降低caspase-3活性，抑制細(xì)胞色素c釋放，達(dá)到抗IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡效果。Huang等[33]報(bào)道人參皂苷抗凋亡作用是通過(guò)活化PI3K-Akt信號(hào)通路，抑制軟骨細(xì)胞caspase-3釋放完成。Zheng等[9]報(bào)道通過(guò)激活PI3K-Akt信號(hào)通路，煙堿可中和由IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡作用。

2.2 P38促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路 P38 MAPK屬于應(yīng)力激酶家族成員，易被促炎細(xì)胞因子及滲透性改變、營(yíng)養(yǎng)缺失、機(jī)械性負(fù)荷增加、低氧張力等環(huán)境因素激活。同時(shí)激活的P38可使轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，從而轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)進(jìn)入原子核，改變基因表達(dá)。NO、IL-1β及TNF-α可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞中P38 MAPK磷酸化，參與調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞表型及增殖，促進(jìn)軟骨細(xì)胞肥大、鈣化、骨架重塑及凋亡改變，刺激軟骨細(xì)胞MMPs合成及炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生，介導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡信號(hào)途徑。Sakata等[34]報(bào)道通過(guò)抑制NO誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞P38 MAPK磷酸化，下調(diào)MMP-3、MMP-13及caspase-3表達(dá)，十二碳五烯酸可抑制軟骨細(xì)胞凋亡。Wei等[16]報(bào)道抑制P38 MAPK活化可作為OA潛在的治療靶點(diǎn)，達(dá)到保持關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞功能結(jié)構(gòu)，抑制軟骨細(xì)胞凋亡及促進(jìn)增殖效能。

2.3 c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)信號(hào)通路 JNK是分子量為54 kD、位于細(xì)胞質(zhì)中的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，又稱為應(yīng)激活化蛋白激酶(Stress-activated kinases，SAPK)，是MAPK家族中重要成員之一。JNK信號(hào)通路可被細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)(如電離輻射、熱休克及氧化損傷)、細(xì)胞因子(如NO、TNF-α、TGF-β及IL-1β)及生長(zhǎng)因子(如表皮生長(zhǎng)因子)激活而形成磷酸化JNK，參與細(xì)胞分化與增殖，維持細(xì)胞形態(tài)及骨架構(gòu)建，并可直接激活胞質(zhì)內(nèi)靶蛋白(如Bax及Bim)，從而介導(dǎo)由線粒體途徑引起的細(xì)胞凋亡。Sylvester等[35]研究表明IL-1通過(guò)激活JNK信號(hào)通路，一方面可上調(diào)MMP-13在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中表達(dá)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)退變及軟骨細(xì)胞凋亡發(fā)生，另一方面可活化轉(zhuǎn)錄活化因子-2，促進(jìn)環(huán)氧合酶(cyclooxygenase，COX)-2基因的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞炎癥及凋亡。Lee等[15]報(bào)道JNK信號(hào)通路參與了TNF-α介導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡，通過(guò)上調(diào)軟骨細(xì)胞caspase-3及caspase-7活性，使磷酸化JNK表達(dá)增高，該過(guò)程可被JNK抑制劑逆轉(zhuǎn)。

2.4 核因子(nuclear factor，NF)-κB信號(hào)通路 NF-κB是一類廣泛存在于機(jī)體細(xì)胞中的多顯性核轉(zhuǎn)錄因子，廣泛參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖與分化、細(xì)胞周期及細(xì)胞凋亡等過(guò)程，是Rel基因家族重要成員。在靜息狀態(tài)下，無(wú)活性的NF-κB以潛在狀態(tài)分布于細(xì)胞漿中，它與抑制因子結(jié)合成為異源多聚體P50-P60-IκBα(IκBβ)。當(dāng)細(xì)胞受到細(xì)胞因子等因素刺激時(shí)，IκBα從三聚體中游離出來(lái)，P50亞基上的易位信號(hào)及P56亞基上DNA結(jié)合位點(diǎn)被充分暴露，使異二聚物顯示出NF-κB活性，并易位入細(xì)胞核，激活Bcl-2及p53等靶基因，參與構(gòu)成細(xì)胞凋亡機(jī)制[36]。Qin等[37]報(bào)道IL-1β體外誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡模型中，NF-κB被激活后可刺激軟骨細(xì)胞中TNF-α、iNOS及COX-2產(chǎn)生，參與調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞炎癥及凋亡過(guò)程。Lee等[27]報(bào)道多氯聯(lián)苯可通過(guò)刺激軟骨細(xì)胞ROS及NO產(chǎn)生，激活NF-κB過(guò)程，從而誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡。

2.5 酪氨酸激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)信號(hào)通路 與眾多細(xì)胞因子及生長(zhǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的JAK/STAT通路，密切參與了細(xì)胞炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞增殖、分化及凋亡等病理過(guò)程。JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程概括為：細(xì)胞膜上的細(xì)胞因子受體在細(xì)胞膜上與相應(yīng)配體結(jié)合后，誘導(dǎo)受體二聚化并調(diào)節(jié)與之偶聯(lián)的JAKs，在胞質(zhì)內(nèi)的JAKs及其受體酪氨酸殘基上依次發(fā)生交互磷酸化，并與周圍氨基酸序列結(jié)合形成“停泊位點(diǎn)”，STATs通過(guò)SH2結(jié)構(gòu)域?qū)TAT蛋白補(bǔ)位到該特異位點(diǎn)，從而激活STAT?；罨蟮腟TAT與受體解離，形成同源二聚體或異源二聚體轉(zhuǎn)位入細(xì)胞核，與DNA上特定靶序列結(jié)合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄及誘導(dǎo)表達(dá)[38]。Greene等[39]報(bào)道IL-1β聯(lián)合抑瘤素作用于人關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞，其誘導(dǎo)凋亡途徑是通過(guò)激活JAK/STAT信號(hào)通路完成，并刺激軟骨細(xì)胞MMP-13高表達(dá)。Lim等[40]利用IL-1β通過(guò)激活JAK/STAT信號(hào)通路誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡及MMP-13表達(dá)增高，該過(guò)程可被類黃酮藥物作用逆轉(zhuǎn)。

綜上所述，多種細(xì)胞因子及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路共同參與軟骨細(xì)胞凋亡的復(fù)雜病理過(guò)程，且各種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑縱橫交錯(cuò)、相互影響，構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)，介導(dǎo)軟骨細(xì)胞損傷及凋亡病變。眾多的軟骨細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路傳遞刺激信號(hào)至效應(yīng)細(xì)胞，誘導(dǎo)靶基因轉(zhuǎn)錄增加，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞凋亡及壞死發(fā)生，密切參與OA發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。研究軟骨細(xì)胞凋亡信號(hào)傳導(dǎo)通路有助于更深入地探討關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生退行性病變的分子機(jī)制，為OA防治研究提供了良好的思路及途徑。

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1008-5572(2016)11-1010-05

R684.3

A

2016-03-15

周炎(1984- )，男，主治醫(yī)師，武漢大學(xué)人民醫(yī)院骨科，430060。

*本文通訊作者：劉世清