对骨关节炎发病机制的研究表明软骨基质的病变是其主要原因。软骨基质的降解与白细胞介素1调控的一系列连锁反应有关。体外培养和动物模型实验均表明,关节软骨细胞、成骨细胞、滑膜细胞及浸润到关节的单核巨嗜细胞、纤维细胞、血管内皮细胞等炎性刺激及细菌内毒素诱导都可产生白细胞介素。关节软骨细胞、成骨细胞都存在各种白细胞介素受体,对白细胞介素有应答反应。关节中的白细胞介素通过自分泌或旁分泌起作用,在骨关节炎病理中起关键作用。白细胞介素1分α和β 2种亚型[4],白细胞介素1 α刺激软骨细胞出现特定的基因图谱,涉及软骨基质降解性蛋白质的产生,参与血管形成、重塑、软骨基质的破坏和修正[5]。白细胞介素1β刺激滑膜成纤维细胞增殖,促进滑膜细胞黏附分子的表达,使滑膜细胞与浸润性炎性细胞反应性增强,从而造成关节软骨生成的恶劣微环境[6]。
骨关节炎引起软骨退变与多种因素有关,现有的研究资料表明,骨关节炎中,基质金属蛋白酶、巨噬细胞集落刺激因子及各种细胞因子等共同参与骨关节炎的发生和发展。Kubota等
[7]研究发现,结缔组织生长因子表达与基质金属蛋白酶3表达变化密切相关。基质金属蛋白酶3又称间质溶解素1,它可以降解基质中的蛋白多糖,还可以降解Ⅸ型胶原。病理状态下,结缔组织生长因子过度表达可介导基质金属蛋白酶3的表达增加。基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶抑制剂之间的平衡调节着软骨细胞外基质处于一种动态平衡之中,平衡的破坏将导软骨基质的病理降解。结缔组织生长因子可能通过对基质金属蛋白酶抑制剂和基质金属蛋白酶表达的调节来维持正常关节软骨或恢复病变关节软骨基质金属蛋白酶抑制剂和基质金属蛋白酶之间的平衡,从而抑制关节软骨细胞外基质的病理性降解。Nakao等
[8]通过对骨关节炎鼠的体内实验研究中发现,在骨关节炎发病进程中炎症反应刺激内源性的单核-巨噬细胞、成纤维细胞和内皮细胞分泌巨噬细胞集落刺激因子,通过巨噬细胞集落刺激因子诱导结缔组织生长因子在基因水平变化,从而促进软骨细胞分泌蛋白多糖和X型胶原的表达。
Ⅱ型胶原是公认的软骨细胞表型的特征性标志,骨关节炎软骨退变、基质降解的同时有Ⅱ型胶原减少,它的表达量减少也是体外培养的软骨细胞去分化最重要的特征之一[9]。结缔组织生长因子是软骨细胞生长分化过程中的关键性生长因子,在细胞发育的不同阶段可以促进软骨细胞分化增殖,蛋白多糖合成,增强碱性磷酸酶活性,Ⅱ型胶原及X型胶原表达。Kubota等[7]研究表明在骨关节炎中软骨细胞结缔组织生长因子mRNA的过度表达可促进软骨细胞
分泌蛋白多糖和X型胶原的表达,同样重组人结缔组织生长因子也可促进兔生长板软骨细胞增殖,促进蛋白聚糖合成及Ⅱ型胶原的表达。
各种细胞因子如转化生长因子β、骨形态发生蛋白、成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等在调节软骨细胞的增殖、分化、代谢及修复过程中起着重要的作用[10]。相关学者在免疫组化上的研究显示,结缔组织生长因子主要定位于再生软骨组织的增殖带和肥大带软骨细胞中。在加入10 μg/L的转化生长因子β12 h后,结缔组织生长因子的浓度上升了1.8倍,而加入100 μg/L或300 μg/L的骨形态发生蛋白2后,结缔组织生长因子的浓度则分别上升2.2倍和2.4倍。转化生长因子β和骨形态发生蛋白2是已知的软骨形成蛋白,能够刺激软骨细胞分化和增殖,转化生长因子β和骨形态发生蛋白2对结缔组织生长因子表达的刺激作用提示结缔组织生长因子与软骨组织形成之间存在一定的关系,结缔组织生长因子在软骨组织中对这些细胞因子可能起到一个中介作用。因为集落的形成代表软骨细胞的高增殖反应,结缔组织生长因子在软骨细胞集落中出现提示它对修复软骨损伤具有重要作用。
实验采用MTT比色法检测不同浓度的双醋瑞因在促进软骨细胞增殖方面的差异,结果显示,双醋瑞因可在一定浓度范围内促进体外培养正常软骨细胞的增殖,与Toegel等[11]的研究结果一致,双醋瑞因能促进软骨细胞合成细胞外基质,从而增加软骨细胞的增殖能力。而应用免疫印迹法检测结果显示,正常对照组软骨细胞也有结缔组织生长因子的表达,说明结缔组织生长因子在软骨细胞的正常分化和生长方面也发挥着作用。模型组用重组人白细胞介素 1β刺激软骨细胞后结缔组织生长因子的表达降低,实验组双醋瑞因预先加入培养液共培养48 h后,再加入重组人白细胞介素1β作用24 h,结缔组织生长因子的表达水平显著升高,这提示双醋瑞因能有效促进白细胞介素1β诱导的软骨细胞中结缔组织生长因子的表达和激活,进而促进白细胞介素1β诱导的软骨细胞损伤的修复。本实验结果发现,双醋瑞因能显著促进骨关节炎软骨细胞中结缔组织生长因子的活化,提高结缔组织生长因子的活性不仅能降低软骨细胞的凋亡和坏死,而且能促进软骨细胞增殖。因此,作者推断双醋瑞因促进软骨细胞增殖的机制可能与刺激结缔组织生长因子的活化有关,但其具体的作用机制有待进一步研究。