RA 是一种慢性、系统性、自身免疫性疾病,病程进展中体现了炎症、滑膜组织增生、自身免疫三种病理生理过程,异常增生的滑膜组织侵蚀关节周围肌腱、韧带、软骨及骨,造成关节进行性破坏、畸形,最终出现不同程度的功能障碍。破骨细胞(Osteoclast OC) 在类风湿关节炎(RA) 关节内局部骨侵蚀过程中具有重要作用[ 1 ] 。为了更好的了解类风湿关节炎的发病机制,探讨影响破骨细胞分化和骨吸收活性的分子机制,本文将破骨细胞的研究进展综述如下。
1 RA 中的破骨细胞来源及鉴定
1. 1 破骨细胞的来源
血液来源的炎性单核巨噬细胞以及滑膜本身的组成细胞A 型滑膜细胞(巨噬细胞样细胞) 可在一定条件下诱导分化为破骨细胞,是RA 关节内破骨细胞的来源[ 2～4 ] 。骨髓也是RA 关节内破骨细胞的来源之一[ 4 ] 。
1. 2 破骨细胞的鉴定
在研究破骨细胞的分化及骨吸收活性时均需要对破骨细胞进行鉴定,比较常用的鉴定方法有如下三种: (1) 倒置相差显微镜下活体细胞形态学观察。典型的OC 态多种多样,呈圆形、不规则形及葡萄串形,胞体大,胞核为3～30 个不等,质膜边界不整,周边可见伪足伸展。
(2) TRAP 染色细胞观察。TRAP 染色,破骨细胞酶活性部位呈红色,分布于胞浆内,细胞核呈阴性。TRAP 染色通常作为鉴定破骨细胞的重要指标。同时通过TRAP 阳性多核细胞数的定量分析,可以了解ACP 的活性。
(3) 噬骨试验。骨吸收陷窝甲苯胺蓝染色细胞观察破骨细胞在象牙骨片上形成的骨吸收陷窝经甲苯胺蓝染色呈蓝紫色圆形或不规则形,边界清楚,大小不一。
2 RA 中影响破骨细胞分化的因素
RA 中受累关节区域中破骨细胞及其前体细胞活性及数量的上调与骨质破坏的严重程度相关。尽管多种细胞因子或激素可以影响破骨细胞及其前体细胞活性及数量,但最后的决定因素是细胞核因子κB 受体活化因子配基(RANKL)和巨噬细胞集落刺激因子(M2CSF) 。进一步研究表明,在典型破骨细胞基因: 降钙素受体(CT) 、抗酒石酸酸性磷酸酶( TRAP) 、组织蛋白酶k (cathepsin K) 以及β3 整合素的表达中,RANKL 和M2CSF 都是必需的。
2. 1 RANKL
RANKL 是一种Ⅱ型跨膜蛋白,由细胞内区域和细胞外区域组成。其细胞外区域与TNF 相关蛋白具有高度同源性,属于TNF 家庭成员。与骨保护素配体(OPGL) 、破骨细胞分化因子(ODF) 、肿瘤坏死因子( TNF) 相关激活诱导细胞因子( TRANCE) 为同一分子。2000 年,美国骨矿研究学会(ASBMR) 将它们标准化命名为RANKL 。
人RANKL 由317 个氨基酸组成,可通过三种截然不同的形式表达,一种是含317 个氨基酸的缩氨酸的细胞结合形成,一种是细胞结合形式的蛋白在140 或145 的位置通过酶切后由外部区域重组的形式,还有一种是原分泌形式。细胞结合形式是最普遍存在的,可通过许多细胞类型表达,原分泌形式仅限于活化的T 细胞和鳞状癌细胞表达[ 5 ] 。
RANKL 在RA 滑膜成纤维细胞、肥大的软骨细胞、成骨细胞、活化T 淋巴细胞表面均有表达,并受多种因素调节,一些亲骨因子和激素如PTH ,1 ,25 (OH) 2D3 , IL-1β, IL-6 , IL-17 ,TNF-α和PGE2 上调RANKL 的表达[ 6 ,7 ] 。在RA 中炎性因子LB4 可以通过促进RAFLs (RA 滑膜成纤维细胞) 细胞表面RANKL 的表达, 起到间接促进破骨细胞分化的作用[ 1 ] 。有研究提示在RANKL 存在的情况下TNF-α可促进破骨细胞的分化,但TNF-α不能取代RANKL 。TNF-α加速破骨细胞的形成, 但并不延长其寿命[ 8 ] 。也有研究认为TNF-α可以直接诱导破骨细胞分化并刺激其活性从而在骨代谢中发挥重要作用[ 9 ] 。在RA 患者体内, T 细胞和成纤维细胞等活化增殖,释放上述一系列的因子,导致RANKL 的大量释放,进而激活破骨细胞的分化与成熟,促进破骨而导致骨质的丢失。
2. 1. 1 RANKL 受体- RANK RANKL 受体有两种,一种是细胞核因子受体κB 受体活化因子(RANK) ,是TNFR 家族成员,存在于破骨细胞或破骨细胞前体细胞表面。RAN2KL 与RANK 结合后,可促进破骨细胞前体细胞的分化,并使破骨细胞内结构发生改变,如肌动蛋白细胞骨架的重排、基底膜与骨表面紧密结合形成一个密闭的腔隙,并向这个小腔隙中分泌H+ 使之酸化,还分泌TRAP 和组织蛋白酶前体,溶解酶在酸性环境中被活化,进而产生骨吸收[ 10 ] 。
2. 1. 2 RANKL 受体- OPG RANKL 受体的另外一种受体是护骨素(OPG) ,OPG 与RANKL 的结合能力比RANK强,可以竞争性的阻碍RANKL 与RANK的结合,达到抑制破骨细胞分化的目的RANKL 表达于CD+4 T 细胞、CD+8 T 细胞、滑膜成纤维细胞、肥大的软骨细胞等。
2. 2 M-CSF
M-CSF 也称为CSF-1 ,它结合在破骨细胞前体细胞表面的受体c-FMS ,对破骨细胞前体细胞的存活和增殖提供必要的信号[ 2 ] 。研究证明,M-CSF 存在时几种炎症细胞因子,例如TNF-α能不依赖RANKL 直接促进破骨细胞的分化和激活[ 11 ,12 ] ,IL-1 能不依赖RANKL 直接激活破骨细胞的骨质吸收功能[ 13 ] 。
