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      炎癥因子在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎合并骨質(zhì)疏松發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

      2018-07-20 10:16:08徐慧敏黃傳兵毛古燧楊秀飛王文靜
      關(guān)鍵詞:發(fā)病機(jī)制骨質(zhì)疏松炎癥因子

      徐慧敏 黃傳兵 毛古燧 楊秀飛 王文靜

      【摘 要】 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎與骨質(zhì)疏松癥都屬于臨床常見疾病,骨質(zhì)破壞是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的一項重要表現(xiàn),類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者常見于繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎引起骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制目前尚未清晰,其中主要包括破骨細(xì)胞分化因子κB受體活化因子配體(RANK)、細(xì)胞核刺激因子受體(RANKL)、護(hù)骨素(OPG)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路系統(tǒng)、炎癥因子及治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的藥物如糖皮質(zhì)激素等,均會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥。主要對OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)及炎癥因子如白細(xì)胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-17、IL-4與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎合并骨質(zhì)疏松癥發(fā)病中的潛在作用進(jìn)行綜述,以期為類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎合并骨質(zhì)疏松癥患者提供可能的、有前景的治療途徑。

      【關(guān)鍵詞】 關(guān)節(jié)炎,類風(fēng)濕;骨質(zhì)疏松;炎癥因子;發(fā)病機(jī)制;綜述

      類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性、進(jìn)行性自身免疫性疾病,主要表現(xiàn)為持續(xù)、多發(fā)的對稱性關(guān)節(jié)炎。RA基本病理改變是血管翳與慢性滑膜炎,最終會導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能喪失。RA最典型的臨床表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)作的雙手、雙腕等小關(guān)節(jié)持續(xù)性、多發(fā)性、對稱性疼痛,晚期會出現(xiàn)關(guān)節(jié)畸形和活動障礙[1],導(dǎo)致骨和骨骼肌的萎縮,在我國是一種致殘率相當(dāng)高的疾病。HAUGEBERG等[2]在2000年進(jìn)行了首次RA大樣本調(diào)查報道,結(jié)果顯示,RA患者中骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)的發(fā)病率是正常人群的2倍。目前統(tǒng)計,我國約有400~500萬人患有RA,成人臨床患病率大約是0.32%~0.38%,好發(fā)人群是中年女性,約40~50歲。OP是以骨礦物質(zhì)和骨基質(zhì)等比例的減少,骨小梁結(jié)構(gòu)破壞、變細(xì)和斷裂為特征,致使骨的脆性增加以及易發(fā)生骨折的全身性疾病[3]。OP根據(jù)病因可分為3種類型,分別是原發(fā)性O(shè)P、繼發(fā)性O(shè)P和特發(fā)性O(shè)P。在繼發(fā)性O(shè)P中RA占有重要比重[4],RA繼發(fā)OP伴有骨脆性增加,導(dǎo)致骨折的發(fā)生率增加,降低患者的生活質(zhì)量,增加家庭和社會負(fù)擔(dān)。因此,重視RA患者并發(fā)OP,進(jìn)行正規(guī)的治療十分必要。

      1 RA合并OP的發(fā)病機(jī)制

      RA合并OP的發(fā)生相當(dāng)常見,據(jù)文獻(xiàn)報道,RA患者中骨密度的減少和發(fā)生OP的概率較正常人更常見[5]。目前關(guān)于RA合并OP的發(fā)生機(jī)制并不十分明確,多種因素會影響骨代謝異常,主要包括破骨細(xì)胞分化因子κB受體活化因子配體(RANK)、細(xì)胞核刺激因子受體(RANKL)、護(hù)骨素(OPG)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路系統(tǒng)、炎癥因子及治療RA的藥物如糖皮質(zhì)激素。本文著重介紹OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)、炎癥因子與RA相關(guān)性O(shè)P的密切關(guān)聯(lián)。

      正常成人的破骨細(xì)胞(OC)與成骨細(xì)胞(OB)存在于人體骨骼中,不斷使骨組織更新,處于一種動態(tài)平衡,從而保持正常的骨重塑;一旦這種平衡被打破,OC大于OB,體內(nèi)骨量降低,將難以維持骨骼的強(qiáng)度和彈性,就會導(dǎo)致OP。RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)是調(diào)節(jié)骨代謝,維持機(jī)體骨破壞與骨生成動態(tài)平衡的重要系統(tǒng)。RANKL屬于腫瘤壞死因子(TNF)家族,有兩種受體,一種是RANK受體,其主要與OC表面上的受體RANKL結(jié)合,促進(jìn)OC的成熟和分化,且抑制OB的凋亡;另一種是OPG受體,因為它與RANKL結(jié)合能力比RANK強(qiáng),所以可以與RANK受體相競爭,干擾RANK與RANKL結(jié)合,從而達(dá)到抑制OC形成的目的。在人體中使RANKL表達(dá)上調(diào)的因素有很多,如常見的骨吸收因子TNF-α、甲狀旁腺激素等。目前的研究提示,OP發(fā)病過程中,體內(nèi)炎癥因子水平異常高,諸多炎癥因子如IL-1、IL-6、IL-17均可使RANKL大量釋放,通過影響OB及OC,打破骨轉(zhuǎn)換平衡,最終參與OP的發(fā)生。有報道表明,人體骨組織內(nèi)所含的破骨和成骨類細(xì)胞以及髓腔間充質(zhì)類細(xì)胞均可以通過自分泌或者旁分泌方式獲得細(xì)胞因子,并參與機(jī)體骨代謝調(diào)節(jié)[6]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),此類細(xì)胞因子包含IL-6、IL-1β及TNF-α等,這些細(xì)胞因子對骨代謝所產(chǎn)生的作用與激素相比甚至可能更高,其主要的調(diào)控機(jī)制是干擾機(jī)體骨代謝,破壞骨吸收和骨形成的動態(tài)平衡,最終形成OP[7]。在RA患者體內(nèi),由活化增殖的T細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等釋放上述一系列因子,導(dǎo)致RANKL的大量釋放,激活并促進(jìn)OC的分化與成熟,導(dǎo)致體內(nèi)OC水平大于OB水平,體內(nèi)骨量丟失。

      2 主要炎癥因子

      炎癥因子作為炎性介質(zhì)一方面導(dǎo)致RA原發(fā)病的發(fā)生,另一方面會破壞機(jī)體正常的骨代謝平衡,影響骨丟失。RA中的細(xì)胞因子主要通過以下幾個環(huán)節(jié)參與破壞骨代謝平衡:①募集前體細(xì)胞,誘導(dǎo)OC激活及成熟;②增強(qiáng)OC加強(qiáng)骨流失的能力;③誘導(dǎo)OB凋亡。其中最引人注目的是IL-1、IL-17、IL-6、IL-4,這4種細(xì)胞因子是關(guān)節(jié)炎病理過程中促進(jìn)軟骨基質(zhì)降解和關(guān)節(jié)軟骨破壞最重要的炎癥因子。

      2.1 IL-1β與RA合并OP的關(guān)系 IL-1主要由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,它能造成機(jī)體關(guān)節(jié)損傷及破壞,機(jī)制是促進(jìn)滑膜細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的增殖、瓦解和成熟,合成并釋放前列腺素E2和膠原酶,從而激發(fā)滑膜的一系列炎癥反應(yīng)及軟骨基質(zhì)的崩解。IL-1有兩種不同的分子形式,IL-1α和IL-1β。IL-1β是IL-1家族中起主要作用的分子形式,在介導(dǎo)RA患者骨和軟骨破壞以及加劇其損害過程中扮演重要角色。其不僅促進(jìn)OC的增殖、激活,而且能刺激并增強(qiáng)OC骨吸收能力[8],誘導(dǎo)滑膜細(xì)胞增殖,促進(jìn)骨吸收。王文嬌等[9]研究顯示,RA患者外周血清IL-1β水平較健康人明顯升高,在合并OP情況下IL-1β水平升高更明顯,提示IL-1β不僅參與了RA的發(fā)生與發(fā)展,也參與了RA病變過程中局部的骨侵蝕和全身骨量水平的降低。張兵等[10]研究結(jié)果顯示,RA合并OP患者IL-1β、C-反應(yīng)蛋白(CRP)水平明顯高于未合并OP患者,表明IL-1β、CRP不僅參與RA的發(fā)生、發(fā)展,同時也參與了RA病變過程中局部和全身的骨丟失,因此增加了患OP的風(fēng)險。

      雖然IL-1參與OP所發(fā)揮的作用得到大家的共識,但其參與機(jī)制有多種猜測。一方面,IL-1通過誘導(dǎo)OC單核前體細(xì)胞融合,形成類破骨多核細(xì)胞,直接使OB表達(dá)OPG水平下調(diào),從而使RANKL表達(dá)上升,RANKL為目前已知最有效的骨吸收刺激因子。LEE等[11]測小鼠的股骨密度、骨皮質(zhì)及骨小梁等,將小鼠分為IL-1α缺如組、IL-1β缺如組及IL-1α和IL-1β均缺如組,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些小鼠骨密度均高于未缺如的小鼠。提示IL-1可使體內(nèi)RANKL表達(dá)上調(diào),并可能激活RANK信號通路,RANKL與RANK結(jié)合,破壞骨代謝平衡,增強(qiáng)骨吸收能力。另一方面,IL-1還可通過NF-κB途徑,使OC組織酶的表達(dá)上調(diào)并促進(jìn)骨轉(zhuǎn)換。有研究對OB的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),IL-1β不僅能使膠原的表達(dá)下降和抑制骨鈣素的分泌[12],同時還能阻斷OB的遷移,破壞骨代謝平衡[13]。HAH等[14]用TNF-α和IL-1β培養(yǎng)骨膜細(xì)胞,并分別予以MAPK通路和JNK通路抑制劑,再檢測其ALP活性,結(jié)果顯示,在細(xì)胞中預(yù)先加入MAPK通路和JNK通路抑制劑后,ALP的活性降低,由此他們認(rèn)為TNF-α和IL-1β通過MAPK通路和JNK通路增加ALP的活性來促進(jìn)骨膜細(xì)胞的分化;另外從OB角度來說,可以抑制其增殖、成熟和新骨的形成。SIMSA-MAZIEL等[15]通過檢測IL-1受體-I(IL-1RI)缺如小鼠的生長骨的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)現(xiàn),其擁有更多的骨小梁和完善的功能,并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在這些小鼠體內(nèi)OC的數(shù)量明顯減少,均在骨軟骨交界處、骨小梁和皮層骨質(zhì)中,這些均提示IL-1與IL-1RI相互作用,調(diào)節(jié)正常的機(jī)體骨代謝過程。

      2.2 IL-17與RA合并OP的關(guān)系 IL-17主要由輔助性T細(xì)胞17(Th17)分泌,是T細(xì)胞的一個特殊亞群,它所表達(dá)的形式可以在RA患者中檢測出。IL-17是強(qiáng)致炎因子,可刺激成纖維細(xì)胞分泌IL-6、IL-8等炎癥細(xì)胞,通過NF-κB途徑上調(diào)OC表達(dá)加速骨吸收。有研究表明,Th17細(xì)胞在骨吸收的調(diào)節(jié)中擔(dān)任重要角色,IL-17增殖和存活受IL-23的調(diào)節(jié),敲除老鼠的IL-17或IL-23基因,這些老鼠對膠原導(dǎo)致的關(guān)節(jié)炎具有免疫力,且促進(jìn)骨吸收[16]。目前,對IL-17參與OP的機(jī)制包括:①IL-17能增加RANKL及RANK的數(shù)量,并且破壞RANKL-RANK與OPG之間的動態(tài)平衡,加重骨破壞程度。②有研究認(rèn)為,Th17細(xì)胞不僅可以刺激IL-17的分泌,而且還誘導(dǎo)RANKL的表達(dá)促使OC分化。同時在OB與骨髓細(xì)胞共同培養(yǎng)條件下能夠誘導(dǎo)OC的分化[17]。③IL-17還可與其他細(xì)胞因子,如IL-1β、TNF-α等協(xié)同作用從而放大了其炎癥效應(yīng)[18]。④羅干等[19]研究結(jié)果顯示,OP患者外周血Th中Th17比例升高,血清IL-17、IL-23、IL-6、RANKL水平升高,與MOLN?R等[20]研究結(jié)果一致,推測可能Th17通過升高IL-17、IL-23、IL-6、RANKL參與OP的骨代謝失衡過程。

      2.3 IL-6與RA合并OP的關(guān)系 IL-6受體由IL-6R13(亦稱gpl30)組成,目前已知IL-6發(fā)揮生物效應(yīng)的信號傳導(dǎo)途徑是IL-6與IL-6Ra結(jié)合形成IL-6/IL-6Ra復(fù)合物,之后再與gpl30結(jié)合形成高親和力復(fù)合物。IL-6可作用于OC的早期階段,刺激OC前體細(xì)胞分裂增殖,影響OB活性,使OB通過細(xì)胞間接觸,產(chǎn)生前列腺素、IL-1、集落刺激因子(c-SFM)等,為OC發(fā)揮作用提供合適的微環(huán)境。有研究指出,IL-6可以導(dǎo)致機(jī)體骨形成發(fā)生障礙,并加強(qiáng)骨吸收活動,在OP形成過程中發(fā)揮重要作用[21]。OELZNER等[22]對126例絕經(jīng)后的RA婦女調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),促使RANKL水平在體內(nèi)的高表達(dá),與IL-6Ra/IL-6R13比值密切相關(guān),表明阻斷IL-6的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,可能阻止骨破壞。

      IL-6與雌激素水平密切相關(guān),它能夠使機(jī)體雌激素水平下降,促進(jìn)骨吸收。IL-6水平在機(jī)體內(nèi)與雌激素水平及骨密度呈負(fù)相關(guān),表現(xiàn)為當(dāng)體內(nèi)IL-6水平過高時,會刺激體內(nèi)IL-6過度表達(dá),再進(jìn)一步觸動PTH等因子,加快骨轉(zhuǎn)換率[23]。有多項體外實(shí)驗研究證實(shí),當(dāng)大鼠體內(nèi)雌激素水平降低時,伴有IL-6、IL-1β等炎癥因子水平明顯上升,刺激OC的產(chǎn)生,破骨過程明顯活躍,導(dǎo)致骨吸收作用增強(qiáng),進(jìn)而造成OP[24]。邱奕雁等[25]研究發(fā)現(xiàn),切除雙側(cè)卵巢的大鼠體內(nèi)雌激素水平明顯下降甚至消失,誘發(fā)IL-6在體內(nèi)大量合成分泌,骨轉(zhuǎn)換活動加強(qiáng),進(jìn)一步加重OP程度。

      2.4 IL-4與RA合并OP的關(guān)系 IL-4由抗原刺激CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生,是很多造血祖細(xì)胞來源的骨祖細(xì)胞的生成、分化因子。最近研究發(fā)現(xiàn),IL-4有重要的調(diào)節(jié)骨代謝作用。IL-4是一種骨吸收抑制劑,這一作用通過阻礙OC前體轉(zhuǎn)化為OC來實(shí)現(xiàn)。王明樂[26]實(shí)驗研究證實(shí),通過補(bǔ)腎健脾方提高IL-4水平,可以治療大鼠OP,直接表明了IL-4對骨吸收的抑制作用。趙玉璽等[27]動物實(shí)驗表明,IL-4作為IL家族中一員,在OP性骨折愈合的骨微環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用,并且和IL-1、IL-6、IL-17的作用相反,是促進(jìn)骨折愈合的因子。IL-4作用的機(jī)制包括:①抑制誘導(dǎo)RANKL的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),阻止NF-κB活化,阻斷c-jun N末端激酶(JNK、p38、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶、絲裂原活化蛋白激酶)途徑[28]。②選擇性阻斷TNF信號途徑。實(shí)驗證明,IL-1與RANKL都是通過與OC單核前體細(xì)胞或OC上的相應(yīng)受體結(jié)合,以共同的接頭蛋白轉(zhuǎn)錄活化體26(STAT26)向下游傳導(dǎo)信號來促進(jìn)骨吸收,而IL-4作用于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)體和STAT26這一環(huán)節(jié),抑制OC生成及活化。③IL-4能減少OC數(shù)量,可能與激活OC前體細(xì)胞上的過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)有關(guān),這一作用機(jī)制目前并不十分明確。

      3 總結(jié)與展望

      綜上可知,RA合并OP的發(fā)生機(jī)制是一個極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)在骨損失機(jī)制中的作用已得到廣泛認(rèn)同,而炎癥因子誘導(dǎo)OC分化,抑制OB成熟,在加速OP的發(fā)病進(jìn)程中確切機(jī)制尚不十分明確。RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)與炎癥因子IL-1、IL-17、IL-6、IL-4如何相互作用,每種炎癥因子對于調(diào)節(jié)骨代謝分別起到何種作用,炎癥因子間是否有相互影響等還需不斷深入挖掘,將有助于揭示RA合并OP潛在的發(fā)生機(jī)制,有助于對RA病理機(jī)制的認(rèn)識,抑制上述炎癥因子生成將可能會延緩關(guān)節(jié)炎的骨侵蝕和骨質(zhì)疏松,為RA合并OP患者提供一條可能的、有前景的治療途徑。

      4 參考文獻(xiàn)

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