临床医学论文-一氧化氮在骨关节炎发病中的作用【摘要】 本文介绍了近年来国内外对一氧化氮(NO)在骨关节炎(OA)发病中的作用的研究进展。NO 含量与 OA 病情的相关性表明，NO 在 OA 的软骨损伤中起重要作用，抑制 NO 的过量释放能够提高软骨修复组织的质量，寻找有效的 NOS 抑制剂将为治疗 OA 开辟一条新途径。 【关键词】 一氧化氮; 骨关节炎Abstract: In this paper the last study of the role of nitric oxide(NO) in the development of osteoarthritis is reported. The study of dependability of the content of NO in the inflamed tissue and development of osteoarthritis showed that NO had an important role in the damage of cartilage, and that the inhibition of excess release of NO could improve the repair of cartilage, and that the effective inhibitor of nitric oxide synthase might cure osteoarthritis.Key words：nitric oxide; osteoarthritis一氧化氮(NO)是一种广泛存在于生物体内的拥有额外电子、具自由基结构的简单气体小分子，有脂溶性，极易通过细胞膜扩散，发挥广泛的生物学效应。NO 由 L-精氨酸经一氧化氮合酶(NOS)催化生成。迄今为止已经发现了三种 NOS同功酶1，均以左旋精氨酸、NADPH 及分子氧为底物催化生成瓜氨酸、NADP及 NO。I 型及型 NOS 统称为组成型 NOS(constitutive nitric oxide synthase，cNOS)，是神经元、平滑肌和内皮细胞中正常存在的一种催化酶，其活性依赖于钙离子的存在，合成的 NO 呈脉冲性释放，量少且持续时间短，在神经传递、平滑肌收缩、瞬时血压调节、维持血管扩张和血液供应中发挥重要作用;II 型为诱生型 NOS(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，在受到免疫刺激或在一些细胞因子如 IFN-、IL-1 和 TNF 的作用下许多细胞如巨噬细胞、淋巴细胞、肝细胞、枯否细胞、系膜细胞及内皮细胞都可表达 iNOS，其活性不依赖于钙离子，合成的 NO 量多且维持时间较长，参与机体免疫防御及免疫损伤24。近年来，不仅从生理学及病理学等方面对 NO 进行较为广泛的研究，而且随着对 NO 认识的逐步加深，NO 在骨关节炎(osteoarthritis，OA)发病中的作用日益受到重视。OA 是一种常见的临床疾病，其发病机制目前尚不清楚。OA 的病理发展过程涉及数以百计的分子，这些分子可分为促炎因子和抗炎因子，正是促炎因子和抗炎因子之间失衡，导致胞外胶原的降解和基质的破坏。软骨细胞是软骨组织中唯一的细胞，其分泌细胞因子的情况势必影响自身和胞外基质的转归。近年的许多研究，在 OA 病人的关节液中测到许多炎症介质，如 TNF-、IL-2、IL-1 等，为寻找 OA 的病因开辟了新途径5。研究显示，IL-1在 OA 的病理发展过程中发挥着广泛的生物学作用，如促进 NO 和 iNOS 的表达，破坏抗炎因子和促炎因子之间的平衡，促进促炎因子的表达等6。另外，IL-1 可抑制软骨细胞的增殖，促进基质金属蛋白酶 1 和基质金属蛋白酶 3 的表达。基质金属蛋白酶 1 属于胶原酶的亚类，有很多组织表达基质金属蛋白酶1，而在正常的软骨中很难发现，这可能是浓度低或者与组织金属蛋白酶结合的原因7。但在炎性刺激下软骨中则有明显升高，基质金属蛋白酶 1 降解、胶原的能力明显强于对型胶原的作用，其主要是降解胶原纤维的螺旋区8。正常关节内仅存在少量的维持骨生理性改建的基质金属蛋白酶 3。炎症条件下，IL-1 刺激软骨细胞释放基质金属蛋白酶 3，使关节组织基质及关节液中基质金属蛋白酶 3 的含量增加9。基质金属蛋白酶 3 直接分解基质中多种胶原的N、C 端多肽，导致软骨崩解。基质金属蛋白酶 3 还能激活其它基质金属蛋白酶，加剧关节软骨和关节盘基质的损害10。有报告显示11，IL-1 可通过 NO促使人软骨细胞基质金属蛋白酶 3 的合成。从基质金属蛋白酶的表达情况来看，作为 iNOS 抑制剂之一的氨基胍可以抑制 IL-1 诱导软骨细胞基质金属蛋白酶1 和基质金属蛋白酶 3 的表达。从 IL-1 和氨基胍作用软骨细胞后 NO 的表达情况来看，氨基胍可以抑制 IL-1 诱导软骨细胞 NO 的表达。由此，可以认为IL-1 对软骨细胞的抗增殖作用是通过 NO 途径发挥作用的。iNOS 抑制剂可以逆转 IL-1 对软骨细胞的破坏作用，从而保护软骨。检测 OA 患者血清及关节液中 NO 及 iNOS 水平，探讨其与 OA 病情程度及活动性的关系，可能为 OA 的治疗开辟一条有效途径。OA 患者关节液中 NO 及 iNOS水平比正常人高，且随病情程度的加重其含量越高。这可能是由于炎症关节局部高浓度细胞因子刺激软骨细胞、滑膜细胞等，使其 iNOS 表达增强，而 NO 产生增加。研究表明，NO 一旦在外界作用下形成后，可结合和激活 s-GC，通过c-GMP 途径影响基因转录、翻译及翻译后加工等，抑制 DNA 的合成。Manacu 等10发现 NO 也可通过多种非 c-GMP 依赖性途径影响下游分子的活性。过量的NO 可促进基质金属蛋白酶中某些酶的表达，增加基质中胶原裂解，从而导致软骨的破坏。炎症关节局部高浓度细胞因子(如 IL-1)可以刺激 NO 产生，高浓度 NO 一方面抑制软骨细胞增殖，使软骨细胞修复能力低下12;另一方面 NO 还促进软骨细胞糖酵解，产生 ATP，使胞外基质合成减少，无法承载正常的负荷，从而加速软骨破坏13。并且研究显示高浓度的 NO 可加速软骨细胞自身的凋亡14、15。还有研究称 NO 可直接抑制软骨细胞合成软骨基质16。Sanshiro等在用横切前交叉韧带方法诱导出兔膝关节炎的实验中，发现胫骨近端和股骨远端的关节软骨产生了含量较高的 NO，且有软骨细胞的凋亡，细胞凋亡的数量随 NO 含量的增高而增高17。Pelletier 等在狗的 OA 模型中，应用 NOS 抑制剂抑制 NO 的产生，明显的减轻了关节软骨损伤和滑膜炎的严重程度，减少软骨缺损面积，减少了骨赘的形成18。OA 患者血液中 NO 及 iNOS 水平比正常人高，可能由于软骨及滑膜细胞产生较高的 NO，进入滑液，经淋巴系统进入血液循环系统所致。NO 含量与 OA 病情的相关性表明，NO 在 OA 的软骨损伤中起重要作用，抑制 NO 的过量释放能够提高软骨修复组织的质量，寻找有效的 NOS 抑制剂将为治疗 OA 开辟一条新途径。血沉(ESR)及 C-反应蛋白(CRP)作为急性炎症反应产物可反映疾病的活动性，OA 患者 ESR 及 CRP 多正常或轻度升高，但重度 OA 患者 ESR 及 CRP 升高明显。重度 OA 关节液 NO 及 iNOS 含量与 ESR 及 CRP 呈止相关，血清 NO 及 iNOS 含量与 ESR 及 CRP 无相关性。基于此，关节液 NO 及 iNOS 水平可作为判断 OA 病情程度及活动性的指标，也可以作为观察 OA 疗效的指标。【参考文献】1 Alderton WK, Cooper CE, Knowles RG. Nitric oxide synthase:structure, function and inhibitionJ.Biochem J, 2001,357:593-615.2 Wang S, Wang X, Yan J,et al. Resveratrol inhibits proliferation of cultured rat cardiac fibroblasts: correlated with NO-cGMP signaling pathwayJ.Eur J Pharmacol，2007，1-2:26-35.3 de la Mano A, Gato A, Alonso MI,et al.Role of interleukin-lbeta in the control of neuroepithelial proliferation and differentiation of the spinal cord during developmentJ.Cytokine，2007，2:128-137.4 Kroncke KD, Fehsel K, Kolb - Bachofen V. Inducible nitric oxide synthase in human diseaseJ.Clin Exp Immunol, 1998,113:147-156.5 Robert M, Ashok R, Steven B. The role of nitric oxide in inflammationimmunityJ. Arthritis Rheum, 1998,41:1141-1451.6 Abramson SB, Yazici Y. Biologics in development for rheumatoid arthritis: relevance to osteoarthritisJ. Adv Drug nelly Rev，2006，2:212-225.7 Montrull HL, Brizuela NY, Demurtas SL,et al.Structure and secretory activity of cultured chondrocytes from patients with osteoarthritisJ.Biocell，2005，2:163-167.8 acRae VE，Farquharson C, Ahmed SF. The restricted potential for recovery of growth plate chondrogenesis and longitudinal bone growth following exposure to pro-inflammatory cytokinesJ.Endocrinol，2006，2:319-328.9 Aida Y, Maeno M, Suzuki N,et al.The effect of IL-lbeta on the expression of matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of matrix metalloproteinases in human chondrocytesJ.Life Sci，2005，25:3210-3221.10Manacu CA, Martel-Pelletier J, Roy-Beaudry M,et al.Endothelin-1 in osteoarthritic chondrocytes triggers nitric oxide production and upregulates collagenase productionJ.Arthritis Res Ther，2005，2:324-332.11谈志龙，邢国胜，李德达，等.细胞因子对关