成骨細(xì)胞吞噬內(nèi)化金黃色葡萄球菌在骨髓炎發(fā)病機(jī)制中的作用*

蔡淵卿 方心俞 張翀景 張超凡 黃子達(dá) 李文波 楊濱 張文明**

（福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院1.骨科，2.檢驗科，福州 350005）

骨髓炎是一種可造成嚴(yán)重骨感染與骨破壞的疾患，可見于糖尿病足、骨折內(nèi)固定術(shù)后及關(guān)節(jié)置換術(shù)后[1-3]。目前骨髓炎治療方法主要為徹底清創(chuàng)、開窗引流并早期聯(lián)合使用抗生素，含抗生素骨水泥珠及包括分時控釋納米纖維支架等在內(nèi)的新一代仿生材料亦用于骨髓炎的治療[1,4]。盡管如此，骨髓炎的治療依然不盡人意，存在對抗生素耐藥、反復(fù)復(fù)發(fā)等特點(diǎn)。

骨髓炎可由多種細(xì)菌感染引起，金黃色葡萄球菌為最常見病原菌，可分泌α、β等溶血毒素，從而造成局部骨組織的缺血、壞死。既往認(rèn)為金黃色葡萄球菌為一種胞外寄生菌，不會侵入宿主細(xì)胞，而越來越多的研究表明，金黃色葡萄球菌可侵入成骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及上皮細(xì)胞等非專職性吞噬細(xì)胞（nonprofessional phagocytic cells,NPPCs）中，并被NPPCs 內(nèi)化。金黃色葡萄球菌也通過此機(jī)制得以逃避宿主免疫系統(tǒng)和抗生素的殺滅，在成骨細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，并在細(xì)胞死亡后被重新釋放，感染其他成骨細(xì)胞，從而導(dǎo)致慢性骨髓炎遷延不愈。因此，對這一過程進(jìn)行充分的認(rèn)識和研究有助于提高對慢性骨髓炎發(fā)病機(jī)制的了解及開發(fā)新的治療靶點(diǎn)。

成骨細(xì)胞吞噬金黃色葡萄球菌大致可分為3 個過程：①吞噬內(nèi)化：金黃色葡萄球菌通過其表面的識別黏附基質(zhì)分子的微生物表面組分(microbial surface components recogniazing adhensive matrix molecules,MSCRAMM)與成骨細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM）或細(xì)胞上的受體結(jié)合，被成骨細(xì)胞吞噬并內(nèi)化；②胞內(nèi)持留：內(nèi)化后一部分細(xì)菌被殺滅，而另一部分細(xì)菌通過逃離吞噬溶酶體，發(fā)生表型轉(zhuǎn)換[如小菌落變異（small colony variant,SCV）]等機(jī)制持留于成骨細(xì)胞內(nèi)；③細(xì)胞因子的分泌與凋亡：金黃色葡萄球菌或其成分（如脂蛋白）與細(xì)胞外和/或細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合，促進(jìn)炎癥因子、趨化因子或抗菌肽（antibacterial peptides,AMPs）的產(chǎn)生，從而募集免疫細(xì)胞發(fā)揮免疫殺滅作用，并導(dǎo)致成骨細(xì)胞的凋亡及破骨細(xì)胞數(shù)量的增多，骨代謝失平衡，導(dǎo)致骨量的丟失。

1 吞噬內(nèi)化

病原微生物主要通過2 種方式粘附宿主細(xì)胞:①直接粘附于宿主細(xì)胞表面受體，如李斯特菌、鼠疫耶爾森菌、淋球菌；②通過細(xì)胞外基質(zhì)蛋白間接地與宿主受體結(jié)合，金黃色葡萄球菌正是通過此機(jī)制粘附于成骨細(xì)胞[5,6]。金黃色葡萄球菌被吞噬內(nèi)化過程需細(xì)菌和宿主細(xì)胞多種因子相互作用完成。

1.1 金黃色葡萄球菌MSCRAMM

金黃色葡萄球菌表面有多種MSCRAMM，如纖連蛋白結(jié)合蛋白(fibronectin-binding proteins,FnBPs)、纖維蛋白原結(jié)合蛋白、細(xì)胞外黏附蛋白(extracelluar adherence protein,Eap)等。FnBPs是介導(dǎo)金黃色葡萄球菌侵襲成骨細(xì)胞的主要蛋白。金黃色葡萄球菌中存在2種FnBPs，分別由FnbA和FnbB編碼，這兩種基因存在于大多數(shù)有侵襲性的菌株中。纖連蛋白（fibronectin,Fn）是細(xì)胞外基質(zhì)中重要的二聚體糖蛋白，是連接金黃色葡萄球菌與成骨細(xì)胞之間的橋梁，一方面，金黃色葡萄球菌表面的FnBP 可與Fn 結(jié)合，另一方面，通過α5β1 Fn可與成骨細(xì)胞整合素結(jié)合。FnBPs與Fn結(jié)合后，F(xiàn)n的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arginyl-glycyl-aspartic,RGD）模體可被其受體如整合素胞外區(qū)域等識別，而當(dāng)整合素被激活后，除了觸發(fā)一系列的信號通路外，還可重塑肌動蛋白，從而在細(xì)菌附著處附近募集輔肌動蛋白、樁蛋白、斑聯(lián)蛋白、張力蛋白、粘著斑激酶和肉瘤酪氨酸（sarcoma tyrosine,Src）激酶形成一種局部黏附素樣蛋白復(fù)合物，介導(dǎo)了金黃色葡萄球菌的粘附及內(nèi)化[7,8]。Ahmed 等[9]將由FnBP結(jié)合域組成的可溶性重組蛋白片段與金黃色葡萄球菌Cowan 和P1 株進(jìn)行預(yù)孵育，則完全消除了金黃色葡萄球菌的侵襲能力，其原因可能為與宿主細(xì)胞受體相競爭結(jié)合金黃色葡萄球菌FnBP。因此“Fn橋梁”在金黃色葡萄球菌粘附及內(nèi)化中扮演重要角色。

雖然FnBP 與Fn 結(jié)合為金黃色葡萄球菌最常見侵襲機(jī)制，但敲除FnBP 并不能完全消除金黃色葡萄球菌的內(nèi)化，提示可能還存在其他黏附機(jī)制。Testoni等[10]研究表明金黃色葡萄球菌膠原蛋白結(jié)合蛋白（collagen adhesin,Cna）、骨唾液酸蛋白結(jié)合蛋白（bone sialoprotein binding protein,Bbp）亦參與到這一過程中。而其他MSCRAMM 也可通過與細(xì)胞外基質(zhì)中蛋白結(jié)合，介導(dǎo)金黃色葡萄球菌的粘附與內(nèi)化。

金黃色葡萄球菌通過細(xì)胞外基質(zhì)蛋白間接地與成骨細(xì)胞模式識別受體(pattern recognition receptors,PRRs)結(jié)合，是侵入成骨細(xì)胞并引起骨髓炎的第一步。因此，開發(fā)抑制金黃色葡萄球菌與成骨細(xì)胞表面PRRs 結(jié)合并內(nèi)化的靶向藥物將有效預(yù)防骨髓炎的發(fā)生。

1.2 成骨細(xì)胞通過PRRs識別金黃色葡萄球菌

Toll 樣受體（toll-like receptors,TLR）是PRRs 中的一員，可以識別細(xì)胞膜表面的多種病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)，在先天性免疫中發(fā)揮重要作用。迄今為止，已經(jīng)在哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了TLR 的13 個成員，它們識別不同的PAMPs并介導(dǎo)了體內(nèi)特定的信號通路。細(xì)菌源性的PAMPs 主要通過TLR-2、TLR-4、TLR-5 及TLR-9 識別并結(jié)合，其中TLR-4 與TLR-2 主要識別細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）和肽聚糖，而TLR-5和TLR-9則分別識別細(xì)菌的鞭毛抗原和DNA中未發(fā)生甲基化的CpG序列。

Kikuchi 等[11]研究報道了在小鼠成骨細(xì)胞中存在TLR-2 及TLR-4 的編碼基因。Gasper 等[12]發(fā)現(xiàn)添加抗體阻斷TLR-4后，LPS誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分泌的CXC趨化因子配體10（chemokine ligand 10,CXCL10）大大降低，從而驗證了TLR-4 在成骨細(xì)胞中的功能表達(dá)。盡管在成骨細(xì)胞存在TLR-2 的編碼基因，但與其特異性配體（如細(xì)菌的肽聚糖）結(jié)合后，并不能激活成骨細(xì)胞[12,13]，提示在成骨細(xì)胞中不表達(dá)功能性TLR-2，或者TLR-2 并未參與成骨細(xì)胞的免疫反應(yīng)中，而參與骨髓炎的骨代謝平衡調(diào)節(jié)中。Mohamed 等[14]亦報道了TLR-9 與寡核苷酸結(jié)合后，可以激活一些轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，如NF-κB，使成骨細(xì)胞產(chǎn)生大量促炎癥因子，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞的凋亡和破骨細(xì)胞的生成。Madrazo等[15]通過蛋白免疫印跡發(fā)現(xiàn)在成骨細(xì)胞中存在TLR-5的功能性表達(dá)。當(dāng)成骨細(xì)胞暴露于鞭毛抗原時，可觀察到TLR-5的表達(dá)上調(diào)，從而激活轉(zhuǎn)錄因子JNK1/2且產(chǎn)生大量IL-6?？傊?，TLRs 是成骨細(xì)胞感知金黃色葡萄球菌的一種機(jī)制。

除了TLR 之外，在細(xì)胞內(nèi)還存在另一種PRRs——NOD 樣受體（nod-like receptors,NLRs），包括NOD1、NOD2、NOD 樣受體家族3（NOD-like receptor family pyrin domain containing protein 3,NLRP3）等。部分金黃色葡萄球菌在內(nèi)化之后會被釋放至細(xì)胞質(zhì)中，進(jìn)而被NLRs 識別。Marriott 等[16]用金黃色葡萄球菌感染成骨細(xì)胞后，可發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞中NOD1與NOD2表達(dá)上調(diào)，并通過啟動胞內(nèi)的信號通路產(chǎn)生大量的免疫因子。且Chauhan 等[17]發(fā)現(xiàn)，NOD2 在成骨細(xì)胞中可發(fā)揮不同的作用，一方面NOD2可促進(jìn)成骨細(xì)胞對胞內(nèi)菌產(chǎn)生免疫反應(yīng)，另一方面，NOD2 可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞根據(jù)入侵細(xì)菌種類的不同而產(chǎn)生不同的反應(yīng)。

Claro等[18,19]發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞除了通過依賴PRRs識別PAMPs外，還可通過非PRRs依賴性方式與金黃色葡萄球菌發(fā)生相互作用。他們研究發(fā)現(xiàn)，成骨細(xì)胞的腫瘤壞死因子受體-1（tumor necrosis factor receptor,TNFR-1）可直接與金黃色葡萄球菌的A 蛋白結(jié)合，從而促進(jìn)細(xì)胞因子的產(chǎn)生和啟動免疫反應(yīng)，最終導(dǎo)致成骨細(xì)胞的程序性死亡，引起骨代謝失平衡。

金黃色葡萄球菌的侵入若能被成骨細(xì)胞特異性的PRRs 識別并導(dǎo)致成骨細(xì)胞的凋亡，則金黃色葡萄球菌將被重新釋放出胞外，并被中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞殺滅。因此開發(fā)誘導(dǎo)已經(jīng)侵入金黃色葡萄球菌的成骨細(xì)胞發(fā)生凋亡的靶向藥物將在早期有效控制骨髓炎。

2 胞內(nèi)持留

金黃色葡萄球菌MSCRAMM 與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白結(jié)合后，通過α5β1 整合素、actin 蛋白等發(fā)生內(nèi)化。金黃色葡萄球菌內(nèi)化后，其毒力因子有助于金黃色葡萄球菌逃離溶酶體的酸性環(huán)境，避免被宿主細(xì)胞殺滅，此外，其毒力因子亦參與SCV 表型的轉(zhuǎn)換，從而使其適應(yīng)胞內(nèi)環(huán)境并加強(qiáng)對抗生素的耐藥。

2.1 金黃色葡萄球菌逃離溶酶體

Jauregui等[20]利用激光共聚焦發(fā)現(xiàn)在感染2 h后，金黃色葡萄球菌位于成骨細(xì)胞的溶酶體中，最近Moldovan 等[21]研究亦證明了這一點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)了金黃色葡萄球菌還可逃離溶酶體。Hamza 等[22]比較了巨噬細(xì)胞與成骨細(xì)胞在感染金黃色葡萄球菌后不同的細(xì)胞反應(yīng)。作為一種典型的專職吞噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞吞噬內(nèi)化的金黃色葡萄球菌數(shù)量遠(yuǎn)多于成骨細(xì)胞，然而在感染后的1～6 d，成骨細(xì)胞中存活的金黃色葡萄球菌比例卻高于巨噬細(xì)胞。分析其機(jī)制為在成骨細(xì)胞中，金黃色葡萄球菌逃離了溶酶體，被釋放至細(xì)胞質(zhì)中，避免了酸性水解酶的作用。Vandenesch等[23]研究發(fā)現(xiàn)，金黃色葡萄球菌的這一逃離過程需要多種毒力因子的參與，特別是膜損傷因子，包括溶血素和酚可溶性調(diào)節(jié)肽(phenol-soluble modulins,PSM)等。其中PSM 發(fā)揮重要作用，Vandenesch 等[23]研究支持PSM 參與金黃色葡萄球菌從成骨細(xì)胞囊泡中逃逸至胞質(zhì)這一過程，Rasigade等[24]也證明了這一點(diǎn)。

總之，成骨細(xì)胞作為一種NPPCs，其胞內(nèi)缺乏完全清除金黃色葡萄球菌的機(jī)制，金黃色葡萄球菌通過其自身膜損傷因子等得以逃離溶酶體，在細(xì)胞內(nèi)長期存活并復(fù)制。因為逃離吞噬溶酶體，金黃色葡萄球菌將得以在成骨細(xì)胞中長期持留，并且成骨細(xì)胞為其提供了“庇護(hù)所”，使其逃避了抗生素及宿主免疫系統(tǒng)的殺滅，因而導(dǎo)致慢性骨髓炎或骨髓炎遷延不愈。因此，進(jìn)一步研究如何增強(qiáng)成骨細(xì)胞吞噬溶酶體對胞內(nèi)持留金黃色葡萄球菌的清除能力對于慢性骨髓炎的治療有重要意義。

2.2 金黃色葡萄球菌發(fā)生SCV表型轉(zhuǎn)變

金黃色葡萄球菌侵襲成骨細(xì)胞后，除了逃逸溶酶體外，還可在細(xì)胞質(zhì)產(chǎn)生SCV。SCV是正常菌群在環(huán)境壓力下如抗生素壓力、氧壓力及酸壓力等誘導(dǎo)產(chǎn)生的，通常只占正常群體的一小部分。SCV有生長緩慢、對抗生素耐藥和表型多樣的特點(diǎn)，因此SCV通常與持續(xù)性感染或復(fù)發(fā)性感染有關(guān)[25]，由于其生長緩慢易被臨床忽略，且易形成生物膜，因此其診斷與治療均存在較大困難。

金黃色葡萄球菌在胞質(zhì)中產(chǎn)生SCV 被認(rèn)為是一種為了適應(yīng)宿主細(xì)胞內(nèi)環(huán)境所發(fā)生的一種適應(yīng)性反應(yīng)。多項體外研究已經(jīng)證實金黃色葡萄球菌感染成骨細(xì)胞后可產(chǎn)生SCV[26,27]。Kalinka等[27]用慢性骨髓炎金黃色葡萄球菌臨床分離株感染成骨細(xì)胞，結(jié)果顯示隨著成骨細(xì)胞毒性的下降，SCV 的比例逐漸升高。而關(guān)于成骨細(xì)胞內(nèi)SCV形成的具體機(jī)制還尚未完全闡明。金黃色葡萄球菌的Sigma B 因子（Sig B）是目前被認(rèn)為參與這一過程的重要因子。Tuchscherr等[28]發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)的金黃色葡萄球菌Sig B持續(xù)性表達(dá)上調(diào)可致黏附素的表達(dá)隨之上調(diào)，而金黃色葡萄球菌毒力基因的表達(dá)卻發(fā)生了下調(diào)，而此即為SCV的特征，從而說明Sig B 參與了SCV 的形成。此外，Tuchscherr等[29]研究亦發(fā)現(xiàn)當(dāng)金黃色葡萄球菌從胞內(nèi)釋放重新感染其他細(xì)胞時，SCV可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楸磉_(dá)各種毒力因子的野生型。這可能也是骨髓炎持續(xù)感染和反復(fù)復(fù)發(fā)的原因。

SCV 因生長緩慢、對多種抗生素耐藥等特性，可在成骨細(xì)胞內(nèi)長期持留并不被抗生素殺滅，從而參與慢性骨髓炎的發(fā)病。目前對于成骨細(xì)胞內(nèi)SCV的形成機(jī)制還尚未闡明，因此，進(jìn)一步研究金黃色葡萄球菌發(fā)生SCV表型轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵分子將有助于開發(fā)慢性骨髓炎新的治療靶點(diǎn)，而開發(fā)靶向SCV 的特異抗生素也將提高慢性骨髓炎的臨床療效。

3 炎癥反應(yīng)與凋亡

成骨細(xì)胞吞噬內(nèi)化金黃色葡萄球菌后，可分泌多種炎癥因子、趨化因子及抗菌肽，一方面，這種因子可降低成骨細(xì)胞的活性、促進(jìn)成骨細(xì)胞凋亡，并且激活破骨細(xì)胞活性，從而使骨代謝失平衡，導(dǎo)致骨量的丟失；另一方面，這些因子通過招募并激活免疫細(xì)胞，啟動宿主的固有免疫和適應(yīng)性免疫。由于骨骼系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)通過細(xì)胞因子存在相互作用，因此也衍生出了一門新的學(xué)科——“骨免疫學(xué)”[30,31]。骨免疫學(xué)最初主要研究破骨細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用，但隨著研究的進(jìn)展，其研究范疇已經(jīng)延伸至破骨細(xì)胞與成骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞與淋巴細(xì)胞、破骨細(xì)胞與淋巴細(xì)胞之間的相互作用。旨在通過研究骨骼系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)之間相互作用的分子機(jī)制，從而尋找從免疫學(xué)上治療骨骼系統(tǒng)疾病的新方法。

3.1 炎癥因子、趨化因子及抗菌肽的分泌

Littlewood-Evans 等[32]于1997年就發(fā)現(xiàn)了感染金黃色葡萄球菌的成骨細(xì)胞中腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor,TNF）-α表達(dá)增加。隨后，還發(fā)現(xiàn)了白介素（interleukin,IL）-6、IL-1β、IL-18 等炎癥因子表達(dá)上升高[19,33,34]。但成骨細(xì)胞是否通過這些細(xì)胞因子參與感染后的炎癥反應(yīng)還尚未明確：一方面大多數(shù)體外研究使用的成骨細(xì)胞為細(xì)胞系，而非原代細(xì)胞，因此無法較好地模擬體內(nèi)真實情況；其次，對于個別炎癥因子，只有少數(shù)研究報道了在感染金黃色葡萄球菌后成骨細(xì)胞中存在該細(xì)胞因子或其編碼基因表達(dá)增強(qiáng)；最后，在一些研究中，對于某些炎癥因子，僅在mRNA水平上檢測到其表達(dá)增加，而蛋白質(zhì)水平上并未發(fā)現(xiàn)改變。此外，一些骨髓炎模型研究已經(jīng)表明，當(dāng)感染金黃色葡萄球菌后，專職性免疫細(xì)胞會被迅速激活，而成骨細(xì)胞感染金黃色葡萄球菌后，其mRNA水平在感染6～8 h才表達(dá)升高，而24～48 h后蛋白質(zhì)水平才相應(yīng)升高，且需要更大的感染復(fù)數(shù)（multiplicity of infection,MOI）和更長的感染時間[35,36]。綜上所述，感染金黃色葡萄球菌后，成骨細(xì)胞分泌的炎癥因子及其機(jī)制還尚未完全闡明，成骨細(xì)胞分泌的炎癥因子在骨髓炎炎癥過程中并不是發(fā)揮關(guān)鍵作用。

成骨細(xì)胞感染金黃色葡萄球菌后還可分泌多種趨化因子，招募并激活固有免疫和適應(yīng)性免疫細(xì)胞。巨噬細(xì)胞是一種專職性吞噬細(xì)胞，在固有免疫中發(fā)揮作用，很容易被募集到骨關(guān)節(jié)感染部位的周圍，成骨細(xì)胞分泌的趨化因子IL-6、C-C 類趨化因子配體（C-C motif chemokine ligand,CCL）2、CCL3 及CCL5 參與了巨噬細(xì)胞的募集和活化過程[37,38]。Bost等[39]研究發(fā)現(xiàn)感染后的成骨細(xì)胞可分泌人粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)和粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF)，從而促進(jìn)各種白細(xì)胞的成熟。此外，成骨細(xì)胞還可通過增加IL-12、CXCL10（IP-10）的分泌和功能性CD40和主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex,MHC）Ⅱ的表達(dá)而激活Th1淋巴細(xì)胞，參與適應(yīng)性免疫[12,13]。然而，除了Th1細(xì)胞外，尚未有其他輔助性T細(xì)胞被募集和活化的報道。因此，感染后的成骨細(xì)胞是否啟動適應(yīng)性免疫還有待進(jìn)一步研究。

除了分泌炎癥因子及趨化因子外，成骨細(xì)胞還可分泌AMPs，從而保護(hù)自身免于細(xì)菌感染，包括α防御素、β 防御素及Cathelicidin 家族抗菌肽（在人類中主要為人類抗菌肽CAMP 活化產(chǎn)物L(fēng)L-37）[40]。由于AMPs 可殺滅成骨細(xì)胞內(nèi)金黃色葡萄球菌，較少出現(xiàn)耐AMP 菌株，因此將AMPs 添加到鈦板上，用于治療內(nèi)植物相關(guān)性骨髓炎，可獲得較好的治療效果[40]。

炎癥因子、趨化因子及AMPs的分泌是宿主抵抗金黃色葡萄球菌引起骨髓炎的重要過程。其中成骨細(xì)胞分泌的AMP對其胞內(nèi)的金黃色葡萄球菌有較好的殺滅能力，且較少出現(xiàn)耐AMPs 細(xì)菌，因此，AMPs有望成為治療慢性骨髓炎胞內(nèi)感染（包括SCV）治療的新藥物，應(yīng)進(jìn)一步研究負(fù)載AMPs的生物材料在慢性骨髓炎中的治療價值。

3.2 成骨細(xì)胞的凋亡

既往研究表明，金黃色葡萄球菌感染可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞、成骨細(xì)胞發(fā)生凋亡[41,42]。成骨細(xì)胞的誘導(dǎo)性凋亡是金黃色葡萄球菌相關(guān)性骨髓炎的重要特征，一方面，成骨細(xì)胞的凋亡，可減少Ⅰ型膠原的產(chǎn)生及礦化，導(dǎo)致骨量丟失，另一方面，成骨細(xì)胞的凋亡可釋放胞內(nèi)的金黃色葡萄球菌，重新感染其他細(xì)胞，導(dǎo)致感染的進(jìn)一步加劇[43]。

成骨細(xì)胞的這種誘導(dǎo)性凋亡被認(rèn)為與腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL）有關(guān)[44]，TRAIL可與被感染成骨細(xì)胞上的死亡受體（death receptor,DR）4、DR5結(jié)合，觸發(fā)細(xì)胞凋亡途徑[45]。成骨細(xì)胞的凋亡途徑包括內(nèi)源性和外源性細(xì)胞凋亡途徑，它們分別通過caspase-9和caspase-8，最后激活caspase-3并且誘導(dǎo)成骨細(xì)胞發(fā)生凋亡[18]。

3.3 骨代謝失平衡

在慢性骨髓炎中，可見大量的骨破壞和骨丟失，這與感染后成骨細(xì)胞的死亡、破骨細(xì)胞的數(shù)量及活性升高有關(guān)。

成骨細(xì)胞可產(chǎn)生NF-κB 活化受體配體(RNAKL)及骨保護(hù)素(osteoprotegerin,OPG)。RNAK-L 可與單核/巨噬細(xì)胞體上的配體RNAK 相結(jié)合，促進(jìn)其分化為成骨細(xì)胞。而OPG 是一種可溶性誘騙受體，可與RANK 競爭性結(jié)合RANK-L，抑制破骨細(xì)胞的分化[46]。當(dāng)金黃色葡萄球菌感染成骨細(xì)胞后，可導(dǎo)致RANK-L 合成增加，OPG 合成減少（盡管在mRNA 水平上并未檢測到其表達(dá)下降），減少對破骨細(xì)胞分化的抑制[47,48]。通過金黃色葡萄球菌與成骨細(xì)胞相互作用后發(fā)生的這種改變，間接導(dǎo)致了破骨細(xì)胞數(shù)量的增多，最終致使骨代謝失平衡，骨量的丟失。此外，Somayaji 等[48]發(fā)現(xiàn)感染金黃色葡萄球菌后，成骨細(xì)胞可增加前列腺素E2（prostaglandin E2,PGE2）的合成，PGE2可通過自分泌和旁分泌的方式激活成骨細(xì)胞的EP4受體，上調(diào)RANK的表達(dá)，促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化。

此外，研究也表明，成骨細(xì)胞分泌的趨化因子募集的T 細(xì)胞、白細(xì)胞等亦參與了骨代謝的調(diào)節(jié)，尤其是T細(xì)胞，可產(chǎn)生RANKL和IL-7，通過促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化導(dǎo)致骨代謝失平衡，造成骨量的丟失[49,50]。因此，成骨細(xì)胞產(chǎn)生的趨化因子通過募集免疫細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化亦參與了異常骨代謝中。

成骨細(xì)胞的凋亡，一方面可使細(xì)胞內(nèi)金黃色葡萄球菌被重新釋放，釋放的細(xì)菌部分被中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞殺滅，部分重新感染其他成骨細(xì)胞，引起慢性感染；另一方面，成骨細(xì)胞的凋亡使成骨細(xì)胞數(shù)量減少，同時激活破骨細(xì)胞活性，致使機(jī)體骨代謝失平衡，造成大量的感染性骨丟失。為此，應(yīng)開發(fā)專門針對成骨細(xì)胞胞內(nèi)菌的靶向藥物，在殺滅胞內(nèi)菌的同時最大程度保留成骨細(xì)胞數(shù)目，使骨髓炎得以控制并且減少感染性骨丟失。

4 總結(jié)與展望

成骨細(xì)胞吞噬內(nèi)化金黃色葡萄球菌在骨髓炎發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮了重要作用。金黃色葡萄球菌可利用MSCRAMM 與成骨細(xì)胞的受體或基質(zhì)外蛋白發(fā)生粘附、內(nèi)化，進(jìn)入成骨細(xì)胞中，通過逃離吞噬溶酶體、SCV 表型轉(zhuǎn)換等機(jī)制持留于胞質(zhì)中。此后成骨細(xì)胞可分泌炎癥因子、趨化因子及AMP，募集并激活免疫細(xì)胞，最終可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞發(fā)生凋亡，破骨細(xì)胞的數(shù)量和活性升高，導(dǎo)致骨丟失，此時成骨細(xì)胞質(zhì)中的金黃色葡萄球菌亦被釋放，重新感染其他細(xì)胞，導(dǎo)致持續(xù)性感染和感染復(fù)發(fā)。今后應(yīng)更加注重骨骼系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)的聯(lián)系，從骨免疫學(xué)角度探索減少金黃色葡萄球菌胞內(nèi)持留、SCV表型轉(zhuǎn)換及成骨細(xì)胞凋亡的新靶標(biāo)，從而提高骨髓炎的臨床治療效果。