一氧化氮誘導(dǎo)髁突軟骨細胞凋亡研究進展

李雨鶴綜述，張躍蓉審校

(遵義醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義563000)

細胞凋亡是由基因控制的不同于壞死的細胞程序性死亡現(xiàn)象，是人體維持自身穩(wěn)定的一種基本生理機制，通過細胞凋亡，清除無用老化細胞、受損細胞，以保一個特定部位細胞數(shù)量不超過生理需要。許多正常組織均存在細胞凋亡，但凋亡機能亢進或欠缺則導(dǎo)致相應(yīng)疾病。

顳下頜關(guān)節(jié)疾病是以關(guān)節(jié)軟骨組織面破壞和損失為主要特征，伴隨著軟骨下骨組織重建和滑膜病變的一種退行性疾病［1］，該病發(fā)病率高，雖不威脅患者生命，但不適造成的功能障礙，影響患者的生活質(zhì)量。確切的病因及發(fā)病機制尚不清楚。由于關(guān)節(jié)軟骨和骨骼均已破壞，機體自身組織修復(fù)已不可能。目前采用的治療僅可舒緩癥狀、部分恢復(fù)其生理功能，藉此，根據(jù)其致病因素和促進因子進行治療，阻礙甚至逆轉(zhuǎn)其病理變化，促進軟骨修復(fù)將是更理想的治療方法。

自1993年Stefanovic 發(fā)現(xiàn)一氧化氮在關(guān)節(jié)軟骨損壞中的作用以來，人們對一氧化氮、細胞凋亡和骨關(guān)節(jié)炎三者之間的關(guān)系做了大量研究。發(fā)現(xiàn)一氧化氮能抑制關(guān)節(jié)軟骨蛋白多糖和膠原蛋白的合成，控制氧壓力引起的軟骨細胞凋亡，這種凋亡可能導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎的形成［2］?，F(xiàn)有的大量研究表明，顳下頜關(guān)節(jié)疾病的發(fā)生、發(fā)展與一氧化氮有一定的關(guān)系，因而對一氧化氮作用的進一步研究，可以為臨床藥物研發(fā)和應(yīng)用提供依據(jù)。

1 軟骨細胞凋亡與骨關(guān)節(jié)病

無論生理情況亦或病理情況，骨與關(guān)節(jié)的改建中軟骨細胞凋亡均介入其中。有學(xué)者通過患者關(guān)節(jié)與正常關(guān)節(jié)標(biāo)本的比較，發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨損傷，出現(xiàn)軟骨變性、簇集軟骨細胞組表達X 型膠原蛋白以及細胞凋亡，認為軟骨細胞凋亡在關(guān)節(jié)病發(fā)病機制中起重要作用［3］，與骨關(guān)節(jié)病的預(yù)后相關(guān)。

所有關(guān)節(jié)的軟骨中均無血管，軟骨細胞是唯一的細胞結(jié)構(gòu);軟骨細胞在細胞外基質(zhì)中不會遷移，軟骨中沒有凋亡小體去除機制。因此，如果軟骨細胞凋亡發(fā)生，凋亡小體會保留于軟骨內(nèi)。凋亡小體產(chǎn)生焦磷酸鹽，可以從溶液中進行鈣沉積。隨著年齡的變化，軟骨細胞產(chǎn)物之一焦磷酸鹽產(chǎn)生增加，引起鈣結(jié)晶的形成，使得軟骨鈣化隨年齡增加而增加。鈣結(jié)晶使軟骨細胞發(fā)生變化，可能會使軟骨無法修復(fù)，并逐步發(fā)展成為關(guān)節(jié)軟骨的完全損失。

軟骨細胞凋亡和基質(zhì)降解密切相關(guān)［4］。關(guān)節(jié)軟骨細胞過度凋亡，軟骨細胞合成基質(zhì)遞減，生存環(huán)境受到破壞，形成惡性循環(huán)。有人判斷，軟骨細胞形成凋亡小體與軟骨退變鈣化有關(guān)，如果凋亡減少，在軟骨損傷和關(guān)節(jié)炎治療中也許起重要作用。

2 一氧化氮與軟骨細胞凋亡

一氧化氮有抑制細胞增殖和誘導(dǎo)細胞凋亡的功能。一氧化氮的生成與多種細胞因子的分泌可相互影響與調(diào)節(jié)。此外，一氧化氮作為自由基可以直接導(dǎo)致細胞損傷。高濃度一氧化氮既可抑制軟骨細胞增殖，使軟骨修復(fù)能力降低;又可抑制關(guān)節(jié)軟骨蛋白多糖的合成，抑制軟骨基質(zhì)的合成，并且能夠加快軟骨細胞本身的凋亡進程。

一氧化氮通過c-GMP 方式影響基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及翻譯后加工等抑制DNA 的合成，還通過各種非c-GMP 依賴方式影響下游分子活性，抑制細胞增殖［5］。還可使基質(zhì)金屬蛋白酶的活性升高，通過其協(xié)同作用，使基質(zhì)中膠原裂解增加，致使軟骨破壞，同時釋放疼痛物質(zhì)增多，增加外周傳感器靈敏度，產(chǎn)生疼痛癥狀。

一氧化氮產(chǎn)物升高和軟骨細胞凋亡是軟骨退變、鈣化的病理機制，而在骨關(guān)節(jié)炎的早期階段，前者為后者的誘因，直接導(dǎo)致病人關(guān)節(jié)軟骨中凋亡小體增加。因此抑制一氧化氮的產(chǎn)生，可以抑制細胞凋亡的產(chǎn)生。

3 一氧化氮與顳下頜關(guān)節(jié)疾病

一氧化氮的過量產(chǎn)生可能在顳下頜關(guān)節(jié)紊亂癥及骨關(guān)節(jié)病發(fā)病中的作用不容忽視，軟骨細胞凋亡參與了顳下頜關(guān)節(jié)紊亂癥的病程始末，并直接影響其最終結(jié)局。Amin 等［6］發(fā)現(xiàn)顳下頜關(guān)節(jié)病病人關(guān)節(jié)滑液中的一氧化氮水平與正常相比異常增加，一氧化氮可能與骨關(guān)節(jié)病密切相關(guān)。髁突軟骨細胞凋亡在顳下頜關(guān)節(jié)重建過程中的作用不容忽視。Gu等［7］僅通過牽拉兔顳下頜關(guān)節(jié)盤前附著，建立兔顳頜關(guān)節(jié)盤前移位模型，觀察髁突軟骨細胞凋亡。發(fā)現(xiàn)手術(shù)1 ～2 周后髁突軟骨細胞凋亡最盛，髁突適應(yīng)性重建啟動。4 ～6 周后，軟骨細胞凋亡數(shù)顯著降低，細胞大量增殖并有序排列，髁突適應(yīng)性重建初步完成。該模型建立時沒有打開動物模型的關(guān)節(jié)囊，不存在關(guān)節(jié)液損失、滑膜破壞等關(guān)節(jié)損傷的人為因素，使適應(yīng)新負荷狀況的新盤髁關(guān)系成功建立。這表明顳下頜關(guān)節(jié)盤前移位與顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病有一定關(guān)系，細胞凋亡可能是影響盤前移位最終結(jié)局的一個重要因素。細胞凋亡典型存在于顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的軟骨細胞中，其凋亡率明顯高于正常，證明顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的病理過程中有細胞凋亡參與。

Nagai 等［8］實驗表明，顳下頜關(guān)節(jié)病患者的關(guān)節(jié)滑液中，一氧化氮含量明顯高于正常組。在顳下頜關(guān)節(jié)疾病的早期階段，一氧化氮可引起軟骨細胞的凋亡，其含量與凋亡細胞的分布一致，且與骨關(guān)節(jié)病病理分級相關(guān)，三者明顯呈正相關(guān)。因此認為一氧化氮上升和軟骨細胞凋亡是軟骨變性的病理機制。

有學(xué)者［9-10］發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)腔局部注射透明質(zhì)酸鈉治療顳下頜關(guān)節(jié)疾病后，關(guān)節(jié)功能得以改善，滑液一氧化氮水平顯著下降，認為一氧化氮參與了顳下頜關(guān)節(jié)疾病的病理過程。馬緒臣等［12］通過手術(shù)切除部分關(guān)節(jié)盤來建立顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病動物模型。15 d ～6個月使用TUNEL 法標(biāo)記髁突的每個對應(yīng)時間的凋亡細胞，分析顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病髁突組織細胞凋亡特點，發(fā)現(xiàn)有細胞凋亡過剩的現(xiàn)象存在于顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病的髁突軟骨中，認為軟骨細胞異常增殖和凋亡過度使軟骨基質(zhì)本身的調(diào)節(jié)機制打亂可能是顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病發(fā)生的重要原因之一。Hirota 等［13］在顳下頜關(guān)節(jié)病兔模型上探討了軟骨細胞凋亡和TNF - α 之間的關(guān)系。結(jié)果表明TNF-α 可能參與細胞凋亡，軟骨細胞凋亡壞死存在于顳下頜關(guān)節(jié)病從急性到慢性的發(fā)展階段。

軟骨細胞凋亡的激發(fā)方式主要有兩種:一氧化氮依賴方式和Fas 介導(dǎo)的一氧化氮非依賴性方式。兩種途徑相互獨立，都能導(dǎo)致細胞凋亡。在骨關(guān)節(jié)炎病理條件下，炎癥因子的增加可使關(guān)節(jié)軟骨細胞和滑膜細胞表達產(chǎn)生誘導(dǎo)型一氧化氮合酶，從而產(chǎn)生一氧化氮，誘導(dǎo)細胞凋亡。高占巍等［14］在動物模型中發(fā)現(xiàn)，顳下頜關(guān)節(jié)病的發(fā)病過程中，軟骨組織一氧化氮合酶的表達顯著增加，且隨病變過程的發(fā)展與病變組織有一定的對應(yīng)性。李曉光等［15］通過間斷磨除大鼠右側(cè)上、下頜磨牙牙冠至齦下建立偏側(cè)咀嚼模型，以研究偏側(cè)咀嚼對大鼠顳下頜關(guān)節(jié)滑膜誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達的影響。發(fā)現(xiàn)與正常組相比，偏側(cè)咀嚼組雙側(cè)關(guān)節(jié)滑膜一氧化氮合酶明顯呈陽性，認為一氧化氮合酶在偏側(cè)咀嚼造成的顳下頜關(guān)節(jié)滑膜損傷中起著重要的作用，適當(dāng)?shù)囊谎趸厦敢种苿┛蓱?yīng)用于顳下頜關(guān)節(jié)病的治療當(dāng)中。車宗剛等［16］使用一氧化氮合酶抑制劑L -單甲基精氨酸治療山羊間接性顳下頜關(guān)節(jié)損傷，結(jié)果一氧化氮合酶抑制劑的使用不同程度的改善了顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病的病理變化，為顳下頜關(guān)節(jié)疾病治療中一氧化氮合酶抑制劑的使用提供了理論依據(jù)。Loreto等［17］研究了關(guān)節(jié)內(nèi)紊亂患者和尸體的關(guān)節(jié)盤中的凋亡分布狀況。發(fā)現(xiàn)不可復(fù)性盤前移位與可復(fù)性盤前移位相比，前者的陽性細胞遠遠高于后者，認為細胞凋亡在顳下頜關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)內(nèi)紊亂發(fā)展中起重要作用。

4 研究展望

細胞凋亡在顳下頜關(guān)節(jié)紊亂癥和骨關(guān)節(jié)炎中都有參與，現(xiàn)在對這些生理病理過程的細胞凋亡雖有一定認識，然其相關(guān)因素及調(diào)控機制仍無定論，顳下頜關(guān)節(jié)病的病因仍不明確，亦無特效、快速及根治的方法。了解顳下頜關(guān)節(jié)病的軟骨細胞凋亡機制能否為該病的治療提供一個新的思路，相關(guān)研究有待開展。目前國內(nèi)外學(xué)者大多在動物動物模型上或患者髁狀突組織切片、關(guān)節(jié)滑液進行研究，而研究一氧化氮誘導(dǎo)體外培養(yǎng)髁突軟骨細胞凋亡的報道甚少，深入研究一氧化氮的作用機理對探討顳頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病的發(fā)病機理，為顳下頜關(guān)節(jié)病的治療提供理論依據(jù)和新的思路與方法具有重要意義。

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