骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬中醫(yī)藥研究進(jìn)展

馬濤　張曉剛　趙永利　張宏偉　曹盼舉　宋敏　王柄訸　權(quán)禎　陳缽

摘要：骨性關(guān)節(jié)炎是臨床上中老年人常見(jiàn)的關(guān)節(jié)退行性疾患，癥狀多表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、活動(dòng)受限與功能下降。其防治已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)，但學(xué)術(shù)界對(duì)其發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)該病的研究日趨深入，發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞自噬與該病的發(fā)生有一定相關(guān)性。研究表明，中醫(yī)藥可影響軟骨細(xì)胞自噬基因表達(dá)。本文就中醫(yī)藥對(duì)骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬影響的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：骨性關(guān)節(jié)炎;軟骨細(xì)胞;自噬;中醫(yī)藥;綜述

中圖分類號(hào)：R285;R2-05????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????文章編號(hào)：1005-5304（2020）03-0137-04

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.201903369

Research?Progress?of?TCM?Intervention?in?Osteoarthritis?Chondrocyte?Autophagy

MA?Tao1，2，?ZHANG?Xiaogang1，2，?ZHAO?Yongli2，?ZHANG?Hongwei2，?CAO?Panju1，2，?SONG?Min1，2，?WANG?Binghe1，2，?QUAN?Zhen1，?CHEN?Bo1

1.?School?of?Clinical?Medicine，?Gansu?University?of?Chinese?Medicine，?Lanzhou?730000，?China;?2.?Affiliated?Hospital?of?Gansu?University?of?Chinese?Medicine，?Lanzhou?730000，?China

Abstract：?Osteoarthritis?is?a?common?degenerative?disease?of?the?joints?in?the?middle?and?old?people?in?clinic，?and?the?symptoms?are?mostly?joint?pain，?limited?mobility，?and?decreased?function.?Its?prevention?and?treatment?have?become?a?hot?topic?in?modern?medicine，?but?the?pathogenesis?of?the?disease?has?not?been?fully?clarified?in?academia.?With?the?deepening?of?modern?medical?research?on?this?disease，?it?is?found?that?there?is?a?certain?correlation?between?chondrocyte?autophagy?and?the?occurrence?of?this?disease.?Now?a?number?of?studies?have?shown?that?TCM?may?exert?influence?on?gene?expression?of?chondrocyte?autophagy.?This?article?reviewed?the?research?progress?of?TCM?for?osteoarthritis.

Keywords：?osteoarthritis;?chondrocytes;?autophagy;?TCM;?review

骨性關(guān)節(jié)炎是在生物學(xué)和力學(xué)因素共同作用下導(dǎo)致軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及軟骨下骨三者降解和合成正常偶聯(lián)失衡的結(jié)果[1]。其主要特征是關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行性退化以及軟骨下骨、滑膜和關(guān)節(jié)周圍組織相關(guān)變化，主要癥狀是疼痛、關(guān)節(jié)腫脹及活動(dòng)受限。隨著我國(guó)老年人口的增加，骨性關(guān)節(jié)炎患者數(shù)量快速上升。骨性關(guān)節(jié)炎目前所公認(rèn)的病因有肥胖、遺傳因素、年齡、炎癥及創(chuàng)傷等因素，但關(guān)節(jié)軟骨退變是骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制的中心環(huán)節(jié)，主要病理表現(xiàn)是軟骨細(xì)胞衰老凋亡[2]。因此，如何維持軟骨細(xì)胞的生存是防治骨性關(guān)節(jié)炎的關(guān)鍵之一。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)本病的發(fā)病機(jī)制尚未有準(zhǔn)確的定論，因此，臨床上雖然治療手段多樣，但缺乏具有有效靶點(diǎn)的藥物。近年來(lái)有研究表明，自噬參與組織細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，在細(xì)胞生存能力方面扮演著非常關(guān)鍵的保護(hù)作用[3-6]，是整個(gè)骨關(guān)節(jié)病理生理過(guò)程中不可或缺的角色。相關(guān)研究表明，通過(guò)上調(diào)軟骨細(xì)胞自噬水平可保護(hù)機(jī)體不受骨性關(guān)節(jié)炎的侵襲[7]。茲就中醫(yī)藥干預(yù)骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬研究進(jìn)展，以及這一過(guò)程可能對(duì)骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生的作用作一梳理，以期有助于中醫(yī)藥臨床治療骨性關(guān)節(jié)炎深入研究，并為尋找治療骨性關(guān)節(jié)炎特效藥物提供新的思路。

1??骨性關(guān)節(jié)炎危險(xiǎn)因素

早期研究認(rèn)為，骨性關(guān)節(jié)炎危險(xiǎn)因素主要涉及個(gè)人層面和關(guān)節(jié)層面，如年齡、性別、肥胖、遺傳易感性、下肢力線異常和機(jī)械負(fù)荷等因素，上述高危因素相互交錯(cuò)，加速膝關(guān)節(jié)退變，從而產(chǎn)生一系列臨床癥狀[8]。隨著研究不斷深入，越來(lái)越多的證據(jù)表明，骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生不僅與以上因素有關(guān)，而且軟骨細(xì)胞自噬水平在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的新陳代謝中非常關(guān)鍵，使軟骨細(xì)胞自噬維持在正常水平，延緩骨性關(guān)節(jié)炎病情[9-10]。

2??自噬及相關(guān)標(biāo)志物

細(xì)胞自噬現(xiàn)象是一種進(jìn)化保守的溶酶體降解途徑，有機(jī)生物體為維持生存將胞質(zhì)蛋白及細(xì)胞器傳送至溶酶體進(jìn)行降解，可滿足細(xì)胞自身的代謝需要并保證細(xì)胞內(nèi)環(huán)境更新[11]。細(xì)胞自噬是正常關(guān)節(jié)軟骨的一種“自我消化與平衡”機(jī)制，主要生理功能在于通過(guò)自噬-溶酶體消除錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和受損失活的細(xì)胞器、大分子物質(zhì)等，合成新的蛋白質(zhì)，阻斷細(xì)胞凋亡發(fā)生，為細(xì)胞重建、再生和修復(fù)提供必需的原料，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[12]，因此有可能促進(jìn)退變軟骨修復(fù)。細(xì)胞自噬關(guān)鍵基因是ULK1、Beclin?1和微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（LC3）。Beclin?1作為關(guān)鍵自噬調(diào)節(jié)基因，其突變會(huì)導(dǎo)致機(jī)體自噬基礎(chǔ)水平增加。而B(niǎo)eclin?1與BCl2家族蛋白體內(nèi)結(jié)合的減少在自噬與凋亡過(guò)程中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，表明Beclin?1-BCL2復(fù)合物的破壞是哺乳動(dòng)物增加自噬的有效機(jī)制[13]。ULK1處于自噬信號(hào)通路中最上游的位置，被認(rèn)為是自噬的主要調(diào)控因子，在細(xì)胞自噬過(guò)程中發(fā)揮重要作用，包括接收營(yíng)養(yǎng)和能量信號(hào)，招募其他Atg蛋白形成自噬體。Mcalpine等[14]發(fā)現(xiàn)抑制細(xì)胞自噬水平的途徑之一是同時(shí)敲除小鼠胚胎成纖維細(xì)胞中ULK1和ULK2。LC3對(duì)應(yīng)泛素樣蛋白Atg8，也是自噬的關(guān)鍵基因之一。在自噬體的形成過(guò)程中，自噬體膜的形成和擴(kuò)展涉及類泛素偶聯(lián)系統(tǒng)，這2個(gè)系統(tǒng)分別是Atg12/Atg5結(jié)合系統(tǒng)與Atg8/LC3系統(tǒng)[15-17]。LC3以2種形式存在：一種是水溶形式LC3-Ⅰ，存在于細(xì)胞質(zhì)中;另一種是脂溶形式LC3-Ⅱ，參與自噬體膜的形成。LC3-Ⅱ是在Atg4剪切Atg8/LC3進(jìn)行共價(jià)結(jié)合之后，LC3-Ⅰ通過(guò)泛素樣系統(tǒng)的脂化作用轉(zhuǎn)化而來(lái)，最終LC3-Ⅱ與自噬泡相結(jié)合。因此LC3-Ⅱ常被作為細(xì)胞內(nèi)自噬的標(biāo)記物[18]。

3??自噬與骨性關(guān)節(jié)炎

在目前骨性關(guān)節(jié)炎研究中發(fā)現(xiàn)，軟骨退變與軟骨細(xì)胞損傷和凋亡有直接聯(lián)系。在骨性關(guān)節(jié)炎病程中，軟骨細(xì)胞無(wú)法維持其自噬活性，導(dǎo)致細(xì)胞存活能力下降，細(xì)胞凋亡啟動(dòng)，所以通過(guò)自噬調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞活性尤為重要。軟骨細(xì)胞位于軟骨陷窩中，維持軟骨新陳代謝和細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)定。Mazor等[19]研究顯示，軟骨損傷后無(wú)法修復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，只能通過(guò)人為干預(yù)來(lái)緩解癥狀，很多情況下無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。Rahmati等[20]、Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外基質(zhì)退變、軟骨關(guān)節(jié)面破壞及軟骨細(xì)胞減少這三大組織學(xué)特征是骨性關(guān)節(jié)炎最常見(jiàn)的關(guān)節(jié)退變病理學(xué)改變。Jeon[22]研究認(rèn)為，當(dāng)損壞的細(xì)胞器和不再需要大分子物質(zhì)在軟骨細(xì)胞內(nèi)達(dá)到一定程度后，會(huì)加劇關(guān)節(jié)退變，自噬可去除這些有害物質(zhì)，維持細(xì)胞的自我穩(wěn)態(tài)，有利于軟骨細(xì)胞生存，從而阻止骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展。

4??中醫(yī)藥干預(yù)骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬

4.1??中藥單體

近年來(lái)，許多研究者進(jìn)行中藥有效成分調(diào)控細(xì)胞自噬作用的實(shí)驗(yàn)研究，以期闡明中藥單體調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬的作用機(jī)制。目前證實(shí)，皂苷類、多酚類、生物堿類、甾體類、萜類、多糖類、黃酮類、香豆素類等中藥有效成分可通過(guò)調(diào)節(jié)MAPK、NF-κB、Wnt/β-catenin、PI3K/Akt等信號(hào)通路及PPAR-γ等受體延緩骨性關(guān)節(jié)炎進(jìn)程。而皂苷類、生物堿類化合物可上調(diào)Bcl2/Bax比值，阻止軟骨細(xì)胞凋亡，提高自噬水平，達(dá)到防止軟骨細(xì)胞變性的目的[23]。李春亮等[24]研究發(fā)現(xiàn)，Sirt1激動(dòng)劑白藜蘆醇能使Beclin-1、LC-3?mRNA表達(dá)升高，Caspase-3活性降低。推測(cè)Sirt1表達(dá)被升高后，mTOR信號(hào)通路阻斷，骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬和凋亡得到抑制。另外，Qin等[25]在局部關(guān)節(jié)內(nèi)直接注射白藜蘆醇，進(jìn)一步明確白藜蘆醇在軟骨中的保護(hù)作用與軟骨細(xì)胞自噬有關(guān)。李亞楠等[26]、Li等[27]還發(fā)現(xiàn)姜黃素可提高自噬相關(guān)蛋白Beclin-1和LC3-Ⅱ的表達(dá)，表明姜黃素可通過(guò)提高軟骨細(xì)胞自噬活性來(lái)抑制軟骨細(xì)胞凋亡、促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖。雖然多項(xiàng)研究已證實(shí)中藥單體及有效成分可影響軟骨細(xì)胞自噬相關(guān)基因表達(dá)，但其作用機(jī)制尚未完全闡明。

4.2??中藥復(fù)方

中藥復(fù)方成分復(fù)雜、藥理作用多、靶點(diǎn)多、干擾因素眾多，故研究難度較大。然而，近年來(lái)中藥復(fù)方調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬研究呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，為其作用機(jī)制提供了藥理學(xué)依據(jù)。黃楊等[28]用右歸飲治療骨性關(guān)節(jié)炎模型大鼠后，發(fā)現(xiàn)Beclin-1表達(dá)升高，mTOR蛋白表達(dá)降低，同時(shí)凋亡蛋白Bax、Caspase-3含量降低，說(shuō)明右歸飲治療可誘導(dǎo)大鼠膝關(guān)節(jié)滑膜自噬表達(dá)上調(diào)，減少細(xì)胞凋亡。秦娜等[29]研究發(fā)現(xiàn)，桃仁膝康丸能提高?ULK-1、Beclin-1和LC3-Ⅱ蛋白表達(dá)，可通過(guò)誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞自噬延緩或阻止外科手術(shù)誘導(dǎo)的大鼠膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的軟骨退變。沈金明等[30]將四妙散作用于骨性關(guān)節(jié)炎大鼠模型，發(fā)現(xiàn)四妙散可升高軟骨細(xì)胞LC3表達(dá)，降低Fadd、Caspase-3表達(dá)，提示四妙散可能通過(guò)激活軟骨細(xì)胞自噬作用來(lái)抑制細(xì)胞凋亡，從而延緩及控制骨性關(guān)節(jié)炎進(jìn)展。阮麗萍等[31]報(bào)道，在鼠骨性關(guān)節(jié)炎模型中應(yīng)用新風(fēng)膠囊（黃芪、薏苡仁、雷公藤、蜈蚣）可使關(guān)節(jié)軟骨病理評(píng)分明顯降低，自噬相關(guān)基因Atg等升高，表明新風(fēng)膠囊可提高細(xì)胞自噬水平，保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨?？滋鸬萚32]發(fā)現(xiàn)，單純使用非甾體抗炎藥無(wú)法調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬水平，但聯(lián)合養(yǎng)血益腎方后骨性關(guān)節(jié)炎小鼠LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平明顯升高，軟骨細(xì)胞自噬受到顯著調(diào)控，養(yǎng)血益腎方對(duì)骨性關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨的保護(hù)作用可能是通過(guò)調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬實(shí)現(xiàn)的。沈壽康[33]發(fā)現(xiàn)，透骨消痛膠囊有提高Beclin-1、ULK-1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ表達(dá)的作用，可通過(guò)提高細(xì)胞自噬活性來(lái)保護(hù)軟骨細(xì)胞。上述研究表明，中藥復(fù)方通過(guò)干預(yù)軟骨細(xì)胞自噬可有效治療骨性關(guān)節(jié)炎，但其具體干預(yù)機(jī)制尚不清楚，因而深入研究中藥復(fù)方干預(yù)細(xì)胞自噬非常重要。

4.3??針灸與按摩

除單體及復(fù)方外，針灸、按摩等物理療法也可通過(guò)調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞自噬治療骨性關(guān)節(jié)炎。王艦等[34]采用外膝眼透刺內(nèi)膝眼溫針灸兔骨性關(guān)節(jié)炎模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bcl-2表達(dá)升高、Bax表達(dá)降低，軟骨細(xì)胞凋亡得到有效抑制，兔骨性關(guān)節(jié)炎模型軟骨退變得到改善。熊勇等[35]發(fā)現(xiàn)，“雙固一通”溫針灸可調(diào)節(jié)兔骨性關(guān)節(jié)炎模型Bcl-2/Bax比值，說(shuō)明“雙固一通”溫針灸有保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨、抑制細(xì)胞凋亡與促進(jìn)細(xì)胞自噬作用，延緩骨性關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展。付妮妮等[36]運(yùn)用電針近骨針刺兔骨性關(guān)節(jié)炎模型，發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞Caspase-3、Bax表達(dá)降低、Bcl-2表達(dá)升高，提示近骨針刺法可通過(guò)激活自噬來(lái)抑制軟骨細(xì)胞凋亡、提高軟骨細(xì)胞增殖能力。King等[37]發(fā)現(xiàn)，按摩作為一種機(jī)械應(yīng)力可提高軟骨細(xì)胞自噬水平，改善細(xì)胞修復(fù)，這從軟骨細(xì)胞自噬角度解釋了按摩治療骨性關(guān)節(jié)炎的依據(jù)。林承列等[38]認(rèn)為，針灸是一種雙向調(diào)節(jié)作用，使自噬既不會(huì)太過(guò)，也不會(huì)不及。目前已知針灸、按摩等可調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬水平，但其究竟通過(guò)哪種方式調(diào)控，如何調(diào)控，以及對(duì)這些方面分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)還不全面，需更深層次的研究。

5??小結(jié)

目前，關(guān)于中醫(yī)藥調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬治療骨性關(guān)節(jié)炎這一途徑還未完全成熟，盡管對(duì)自噬調(diào)控因子及信號(hào)通路的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，但還未找出靶點(diǎn)藥物來(lái)調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬。針灸、按摩、民族醫(yī)藥等療法也可提高軟骨細(xì)胞自噬活性，但相關(guān)研究及報(bào)道較少。隨著對(duì)中醫(yī)藥干預(yù)軟骨細(xì)胞自噬機(jī)制的研究越來(lái)越多，用中醫(yī)藥靶向調(diào)控軟骨細(xì)胞自噬水平及能量代謝，使自噬不會(huì)過(guò)度激活或受抑制，平衡細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝，從而減輕細(xì)胞損害，發(fā)揮其積極的生物學(xué)效應(yīng)，為減緩或阻止這種慢性致殘性疾病的進(jìn)展發(fā)現(xiàn)新的靶點(diǎn)，提供新的手段。未來(lái)應(yīng)不斷探索中醫(yī)藥如何誘導(dǎo)骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬，以及從分子層面探討其靶向治療機(jī)制。相信隨著研究的不斷深入，我們將對(duì)中醫(yī)藥干預(yù)軟骨細(xì)胞自噬有一個(gè)更全面的認(rèn)識(shí)。

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（收稿日期：2019-03-28）

（修回日期：2019-04-09;編輯：華強(qiáng)）