徐建斌，徐 浩，施 杞，肖漣波，梁倩倩＊＊

（1. 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬光華醫(yī)院 上海 200052；2. 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院 上海 200032）

1 背景介紹

骨性關(guān)節(jié)炎是世界上最常見的關(guān)節(jié)疾病，在60歲以上人群中，估計(jì)有10%的男性和18%的女性受其影響[1]。其病理特征在于以承重區(qū)域?yàn)橹行牡年P(guān)節(jié)軟骨局灶損傷，損傷區(qū)域形成與關(guān)節(jié)邊緣骨質(zhì)增生、軟骨下骨破壞以及滑膜炎有關(guān)。機(jī)械因素，如肥胖或關(guān)節(jié)創(chuàng)傷史是OA 的公認(rèn)危險(xiǎn)因素，某些內(nèi)源性因素，如II型膠原突變和髖臼發(fā)育不良也是如此。OA 是世界上導(dǎo)致長(zhǎng)期殘疾的主要原因，不僅對(duì)老年人，而且對(duì)工作年齡的年輕人也是如此。鑒于OA 的巨大經(jīng)濟(jì)和個(gè)人負(fù)擔(dān)以及該疾病成為關(guān)節(jié)置換的主要原因，迫切需要掌握OA 的發(fā)病機(jī)制，對(duì)早期骨性關(guān)節(jié)炎進(jìn)行疾病調(diào)節(jié)治療來停止或減緩OA的發(fā)生和發(fā)展。

今天，人們普遍認(rèn)為類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）的炎癥和破壞性特征都是通過滑膜炎來驅(qū)動(dòng)的。RA 滑膜具有豐富的活化巨噬細(xì)胞浸潤，產(chǎn)生腫瘤壞死因子a（TNF-α），白細(xì)胞介素-1（IL-1)和其他促炎細(xì)胞因子[2]。因?yàn)門NF-α 有一個(gè)細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)其他促炎介質(zhì)，這種細(xì)胞因子已成為RA 的關(guān)鍵治療靶點(diǎn)，具有幾種抗TNF-α使用的藥物取得了相當(dāng)大的成功。

相比之下，OA 一直被認(rèn)為是退行性疾病，主要涉及軟骨和骨骼。滑膜炎誘導(dǎo)OA 的概念是在20 世紀(jì)90 年代提出的，從那時(shí)起就得到了越來越多的重視[3-5]。該概念對(duì)于使用改善疾病的抗OA 藥物(disease-modifying anti-OA drugs DMOADS）的潛在發(fā)展具有相當(dāng)重要的意義。在這里，我們將回顧和總結(jié)涉及滑膜炎與OA 的研究，這些研究強(qiáng)烈提示滑膜炎和活化的滑膜巨噬細(xì)胞在促進(jìn)OA 病理學(xué)中的重要性。特別是，我們將概述滑膜巨噬細(xì)胞在促進(jìn)OA 中的炎癥和破壞性反應(yīng)中的作用以及針對(duì)巨噬細(xì)胞或巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子作為該疾病治療策略的潛在作用。

2 滑膜的功能解剖學(xué)

滑膜組織將關(guān)節(jié)囊與關(guān)節(jié)腔分開，防止關(guān)節(jié)囊與軟骨之間粘附。除了營養(yǎng)軟骨和潤滑關(guān)節(jié)之外，滑膜組織通過產(chǎn)生透明質(zhì)酸和纖溶酶原激活劑，保持關(guān)節(jié)的活動(dòng)能力[6]。透明質(zhì)酸還負(fù)責(zé)確保運(yùn)動(dòng)期間恒定的滑液量[7]。正常滑膜分為內(nèi)層和外層，滑膜組織的內(nèi)層稱為內(nèi)膜，主要由兩種細(xì)胞類型組成，即特異性巨噬細(xì)胞（巨噬細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞）和成纖維樣滑膜細(xì)胞，它們對(duì)維持內(nèi)部關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)非常重要?；ぜ?xì)胞不具有基底層,缺乏細(xì)胞連接，這促進(jìn)關(guān)節(jié)液與血液或淋巴管之間的交換。滑膜組織的外層又稱為內(nèi)膜下層，根據(jù)關(guān)節(jié)特定的生物力學(xué)，內(nèi)膜下層可以由不同類型的結(jié)締組織組成：纖維狀，脂肪狀或蜂窩狀。蜂窩滑膜組織是一種松散且高度粘彈性的結(jié)締組織，可以伸展或折疊。絨毛進(jìn)一步增加滑膜表面并允許在運(yùn)動(dòng)期間適應(yīng)關(guān)節(jié)囊的形狀。內(nèi)膜下層有復(fù)雜的淋巴管和血管網(wǎng)絡(luò)。

3 滑膜炎在OA中的作用

臨床上，OA 患者具有不同程度的滑膜炎。其中一些，膝關(guān)節(jié)或髖關(guān)節(jié)可能形成相當(dāng)具侵襲性的炎性O(shè)A，有時(shí)有明顯的關(guān)節(jié)腔積液，可通過關(guān)節(jié)穿刺和局部注射類固醇治療。其他患者，特別是那些易患OA的肥胖或其他機(jī)械因素的患者，其臨床上明顯滑膜炎程度要小得多。

滑膜炎癥與OA 的許多癥狀和體征有關(guān)，包括關(guān)節(jié)腫脹和積液[5,8]。通過炎癥的生物標(biāo)志物（如C 反應(yīng)蛋白和軟骨寡聚基質(zhì)蛋白）與影像學(xué)檢測(cè)OA 結(jié)構(gòu)病變程度之間的相關(guān)性，已證實(shí)滑膜炎促進(jìn)OA 疾病進(jìn)展[9-10]。組織學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，OA 滑膜增生并出現(xiàn)混合炎性浸潤，表現(xiàn)為主要由巨噬細(xì)胞組成的滑膜內(nèi)層細(xì)胞數(shù)量增加[11]。而且，形態(tài)學(xué)檢測(cè)早期OA患者滑膜活檢標(biāo)本發(fā)現(xiàn)其類似于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）患者活檢標(biāo)本，但是巨噬細(xì)胞，T 細(xì)胞和B 細(xì)胞的百分比含量比RA患者低得多[12-14]。

在OA 病理變化過程中，關(guān)節(jié)軟骨和滑膜的相互作用非常重要[15-17]。與骨性關(guān)節(jié)炎相關(guān)的滑膜炎導(dǎo)致正反饋回路：（a）軟骨破壞將組織和分子碎片釋放到滑液中;（b）滑膜中的巨噬細(xì)胞吞噬這些碎片，誘導(dǎo)進(jìn)一步的信號(hào)傳導(dǎo)，促進(jìn)滑膜炎癥。新激活的滑膜細(xì)胞釋放促炎細(xì)胞因子，比如白細(xì)胞介素1（IL-1）和腫瘤壞死因子α（TNF-α），導(dǎo)致大量產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs），在軟骨細(xì)胞中引發(fā)細(xì)胞凋亡并進(jìn)一步促進(jìn)軟骨破壞。另外，骨性關(guān)節(jié)炎滑膜產(chǎn)生較少的IL-1受體拮抗劑，增強(qiáng)上述炎性細(xì)胞因子在OA 中的分解代謝作用[18]。隨著軟骨進(jìn)一步分解，循環(huán)繼續(xù)。

4 OA滑膜中的巨噬細(xì)胞功能

既然公認(rèn)滑膜炎癥和來自O(shè)A 滑膜的炎癥因子對(duì)于OA 的癥狀和進(jìn)展是重要的，則關(guān)鍵問題是OA 滑膜中的哪種細(xì)胞類型負(fù)責(zé)維持滑膜炎癥。在RA 中，巨噬細(xì)胞是疾病活動(dòng)的主要啟動(dòng)子，抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α，是一個(gè)主要的治療目標(biāo)[2]。然而，盡管組織學(xué)研究已經(jīng)證明OA 滑膜巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出活化的表型，滑膜巨噬細(xì)胞產(chǎn)生血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子被認(rèn)為是加劇OA 滑膜血管生成和炎癥的潛在機(jī)制,但對(duì)OA 中巨噬細(xì)胞生物學(xué)的了解依然很少[19]。

在慢性關(guān)節(jié)炎的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，?jīng)常發(fā)現(xiàn)骨贅形成，這表明滑膜炎的存在可以誘導(dǎo)骨贅的形成[20]。來自滑膜襯里的巨噬細(xì)胞已經(jīng)明確在骨性關(guān)節(jié)炎模型中具有促進(jìn)炎癥和加重?fù)p傷軟骨的作用[21]。當(dāng)選擇性地耗盡骨性關(guān)節(jié)炎模型中的滑膜巨噬細(xì)胞時(shí)，滑膜炎癥和軟骨損傷都得到改善。此外，從滑膜內(nèi)層選擇性消耗巨噬細(xì)胞也可以防止這些骨性關(guān)節(jié)炎模型中的骨贅形成。在一項(xiàng)研究中，通過關(guān)節(jié)內(nèi)注射膠原酶進(jìn)行OA 造模。通過使用氯膦酸鹽脂質(zhì)體在OA 誘導(dǎo)之前選擇性去除滑膜內(nèi)層巨噬細(xì)胞來研究這些細(xì)胞在該模型中的作用。在1 周和2 周后，解剖膝關(guān)節(jié)進(jìn)行組織學(xué)檢查。結(jié)果，在誘導(dǎo)OA 后第7 天和第14 天，觀察到骨贅形成和纖維化。與對(duì)照組相比，滑膜巨噬細(xì)胞的消耗導(dǎo)致骨贅形成的顯著減少，分別為84%和66%，通過MRP8/14 表達(dá)測(cè)量的纖維化和滑膜活化也得到改善（40-60%）。此外，在很大程度上防止了滑膜中生長(zhǎng)因子（TGF-β，BMP-2 和BMP-4）的產(chǎn)生，但是在滑膜和骨膜的較深層中這些生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生與對(duì)照沒有差異。這些結(jié)果表明滑膜巨噬細(xì)胞是滑膜中的關(guān)鍵細(xì)胞，介導(dǎo)骨贅形成和其他OA 相關(guān)的病理學(xué)，如滑膜纖維化，生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生[22]。

Arjen B.Blom 通過關(guān)節(jié)內(nèi)注射膠原酶進(jìn)行OA 造模，在OA 誘導(dǎo)之前使用氯膦酸鹽選擇性耗盡滑膜巨噬細(xì)胞[23]。作者觀察到滑膜巨噬細(xì)胞耗竭的OA 關(guān)節(jié)中，MMP-3和MMP-9的表達(dá)強(qiáng)烈下降，同時(shí)發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞耗竭的OA小鼠軟骨退變較少。在2歲小鼠中，與對(duì)照小鼠相比，MMP-3 敲除小鼠的襯里層中，自發(fā)性O(shè)A 樣變化顯著降低，小鼠嚴(yán)重軟骨損傷發(fā)生率降低67%。此外，MMP 介導(dǎo)的VDIPEN 表達(dá)顯著降低，表明MMP 介導(dǎo)的軟骨破壞減少。該研究的結(jié)果證明MMP-3 參與小鼠OA 中嚴(yán)重軟骨損傷的產(chǎn)生?；ぞ奘杉?xì)胞在早期介導(dǎo)MMP 的產(chǎn)生中是至關(guān)重要的[24]。

巨噬細(xì)胞影響OA 發(fā)展的另一種可能機(jī)制是旁分泌對(duì)軟骨細(xì)胞合成和分解代謝的影響。Samavedi S[25]將巨噬細(xì)胞與軟骨細(xì)胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生MMP-1、MMP-3、MMP-9、MMP-13、IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-8明顯增加。其機(jī)制可能是M1亞型分泌的R-spondin-2（Rspo2）蛋白激活了軟骨細(xì)胞中的βcatenin通路[26]。在UtomoL[27]的一項(xiàng)研究中，將人OA軟骨細(xì)胞與M1(IFN-γ+TNF-α)或M2(IL-4 或IL-10)巨噬細(xì)胞條件培養(yǎng)基（MCM）混合培養(yǎng).M1（IFN-γ+TNFα）MCM 通過上調(diào)IL-β，MMP-13和ADAMTs-5 來影響OA 軟骨，同時(shí)抑制Col2A1 和Aggrecan 表達(dá)。此外，M2(IL-4 或IL-10)巨噬細(xì)胞對(duì)M1 巨噬細(xì)胞或IFN-γ/α誘導(dǎo)的軟骨炎癥反應(yīng)沒有抑制作用，但是，該機(jī)制尚不清楚。

5 激活的滑膜巨噬細(xì)胞及其細(xì)胞因子在OA中的作用

在OA 滑膜細(xì)胞培養(yǎng)模型中，使用抗CD14 綴合的磁珠可以實(shí)現(xiàn)滑膜巨噬細(xì)胞的特異性消除[28]。這些CD14+耗盡的滑膜細(xì)胞培養(yǎng)物不再產(chǎn)生明顯的巨噬細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子，例如TNF-α 和IL-1。有趣的是，主要由滑膜成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的幾種細(xì)胞因子也顯著抑制（40-70%），如IL-6 和IL-8 以及MMP-1 和MMP-3的顯著下調(diào)。表明OA滑膜巨噬細(xì)胞在激活成纖維細(xì)胞和維持促炎細(xì)胞因子和破壞性酶的產(chǎn)生中起著重要作用。

為了研究這種巨噬細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的OA 滑膜中炎癥和降解途徑的刺激所涉及的機(jī)制，以及TNF-α 內(nèi)源性產(chǎn)生的特異性中和作用和IL-1在OA滑膜細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用[28]。Jan Bondeson 等[29]將未經(jīng)處理的OA 滑膜細(xì)胞分別與依那西普（抗TNF-α）一起孵育，與IL-1抗體孵育，或與依那西普和IL-1抗體聯(lián)合孵育。正如可以預(yù)料的那樣，依那西普有效中和TNF-α的產(chǎn)生，而對(duì)IL-1 沒有影響；IL-1 抗體有效中和IL-1 的產(chǎn)生，而對(duì)TNF-α 的產(chǎn)生也無影響。這與RA 的情況形成鮮明對(duì)比，其中IL-1是強(qiáng)依賴于TNF-α滑膜細(xì)胞的這些培養(yǎng)物[30]。這一發(fā)現(xiàn)表明RA 和OA 之間巨噬細(xì)胞生物學(xué)的另一個(gè)可能的差異：TNF-α 是RA 滑膜中的上級(jí)細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)著IL-1的產(chǎn)生，在OA滑膜中這兩種細(xì)胞因子之間似乎存在冗余。同時(shí)，作者還發(fā)現(xiàn)，依那西普和IL-1 抗體均抑制IL-6 和IL-8 的產(chǎn)生，當(dāng)IL-1 和TNF-α同時(shí)被拮抗時(shí)可獲得60%抑制率。

巨噬細(xì)胞在不同的微環(huán)境下有不同的表達(dá)譜，即M1 和M2 兩種功能極化狀態(tài)[31]。M1 巨噬細(xì)胞被干擾素-和脂多糖（LPS）激活，分泌大量促炎細(xì)胞因子和介質(zhì)，如TNF-α，IL-1，IL-6等關(guān)鍵細(xì)胞因子[32]。M2巨噬細(xì)胞，又稱為組織修復(fù)巨噬細(xì)胞，能消除炎癥并促進(jìn)組織再生[33-34]。既往有文獻(xiàn)報(bào)道在OA 發(fā)生過程中，滑膜會(huì)發(fā)生巨噬細(xì)胞的聚集，然而，在針對(duì)性使巨噬細(xì)胞凋亡的轉(zhuǎn)基因小鼠中，去除巨噬細(xì)胞（使M1、M2 巨噬細(xì)胞均大量減少）不能減輕小鼠的OA 嚴(yán)重程度[35]。白曉春與蔡道章[36]研究團(tuán)隊(duì)通過研究發(fā)現(xiàn)M1 巨噬細(xì)胞通過分泌IL-1,IL-6，TNF-α 來起作用，或通過分泌Rspo2 來活化wnt 通路來引起OA。[37]本項(xiàng)目組對(duì)OA關(guān)節(jié)中滑膜巨噬細(xì)胞與滑膜淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞（LEC）進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)OA 關(guān)節(jié)中M1 巨噬細(xì)胞促進(jìn)LEC 產(chǎn)生大量IL-1 和一氧化氮合酶（iNOS），誘發(fā)LEC 炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致滑膜淋巴引流減少和關(guān)節(jié)組織損傷的進(jìn)展。相反，M2 巨噬細(xì)胞降低了上述炎癥因子的表達(dá)。同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)硼替佐米可通過抑制M1 介導(dǎo)的LEC 炎癥，改善滑膜淋巴回流功能，減輕關(guān)節(jié)組織損傷。

6 巨噬細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子作為OA 中的治療靶標(biāo)

在RA 靶向生物治療大獲成功之后，對(duì)OA 中的抗細(xì)胞因子策略的研究也引起了很大的興趣。在RA中，TNF-α已經(jīng)成為主要的治療靶點(diǎn)。而針對(duì)IL-1的策略只取得了一定的成功，根據(jù)現(xiàn)有的臨床數(shù)據(jù)，牛皮癬，銀屑病關(guān)節(jié)炎和強(qiáng)直性脊柱炎也是如此。在慢性青少年關(guān)節(jié)炎中，針對(duì)TNF-α或IL-1的策略已經(jīng)取得成功[38-39]。這種成功可能表明這些炎性關(guān)節(jié)炎之間細(xì)胞因子生物學(xué)存在細(xì)微差別。

與RA中的情況不同，在OA滑膜中存在TNF-α和IL-1 冗余。這兩種細(xì)胞因子似乎在驅(qū)動(dòng)其他促炎細(xì)胞因子和刺激MMP 的產(chǎn)生起重要作用[28]。在患有炎癥性KOA 的患者中，在磁共振成像掃描中可見滑膜炎，抗TNF 藥物對(duì)疼痛和步行距離以及滑膜炎，滑膜滲出和骨髓水腫具有顯著療效[40]。在一項(xiàng)涉及12 名患有炎性手關(guān)節(jié)OA 的患者的初步研究中，抗TNF 抗體阿達(dá)木單抗雖能改善癥狀，但效果不顯著[41]。另一項(xiàng)涉及10 名患者的試驗(yàn)性研究表明，與安慰劑相比，關(guān)節(jié)內(nèi)注射抗TNF 抗體英夫利昔單抗可引起明顯的癥狀緩解，但12 個(gè)月后放射學(xué)進(jìn)展評(píng)分無顯著差異[42]。

巨噬細(xì)胞可以根據(jù)其微環(huán)境表現(xiàn)出強(qiáng)大的可塑性。它們可以是產(chǎn)生促炎因子和引發(fā)炎癥的M1 亞型，或產(chǎn)生抗炎因子和生長(zhǎng)因子的M2 亞型，以解決炎癥并促進(jìn)組織再生。通過適當(dāng)?shù)拇碳?，促進(jìn)M1 與M2巨噬細(xì)胞的重編程，主要是抑制M1 分化促進(jìn)M2 分化，從而降低M1/M2 比率，可以減輕OA 的進(jìn)展。Dai等[43]最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，魷魚II 型膠原蛋白可以通過免疫調(diào)節(jié)激活M2 亞型，從而增加TGF-β1/3 的分泌并促進(jìn)軟骨修復(fù)。針對(duì)OA，INVOSSA TM（組織基因-C）的第一個(gè)基因和細(xì)胞療法的II 期臨床研究已經(jīng)完成，并且表明INVOSSA TM 改善了OA 患者的疼痛，日?；顒?dòng)，運(yùn)動(dòng)功能和軟骨結(jié)構(gòu)[44-46]。此外，該研究表明，INVOSSA TM 可能誘導(dǎo)抗炎環(huán)境，特別是M2 巨噬細(xì)胞分化，這有助于減少疼痛和軟骨再生[47]。該藥物的美國臨床試驗(yàn)III期目前正在招募患者，預(yù)計(jì)這將是首批使用的DMOAD[48]。因此，通過抑制M1 或促進(jìn)M2表型，滑膜巨噬細(xì)胞可以是真正的治療靶標(biāo)。

7 結(jié)論

目前的證據(jù)表明巨噬細(xì)胞是OA 發(fā)病和進(jìn)展的關(guān)鍵細(xì)胞，滑膜巨噬細(xì)胞可能是骨性關(guān)節(jié)炎退變過程中滑膜，軟骨和軟骨下骨之間機(jī)制相互影響的橋接，但是，滑膜巨噬細(xì)胞在OA 關(guān)節(jié)中的極化機(jī)制尚不明確，可作為未來尋找OA治療靶點(diǎn)的重點(diǎn)研究方向。