血友病性关节炎发病机制的研究进展分析

源井生物今日阅读推荐：为了解HA的发病机制，国内外学者已经进行了大量研究，许多研究计划也正在进行中，尽管上述各种因素参与HA的发生发展过程已被证实，然而确切的发病机制尚不清楚，仍须进行更多的相关研究。详情如下：

血友病性关节炎(HA)是由自发性关节内出血及反复关节内血肿引起，以慢性疼痛、关节损伤、生活质量下降为主要临床表现的一种衰竭性疾病，晚期以关节的纤维化变性和功能丧失为特征，受累关节多为膝、肘、踝，HA典型的病理表现为滑膜炎、关节软骨破坏及软骨下骨破坏。在血友病患者中预防性应用VIII因子或者XI因子虽可以减少关节出血的发生率，但患者仍会出现突发性关节出血，有研究表明，90%以上的预防性患者在40岁前至少有一个关节出现慢性关节改变。最初HA被认为是退行性关节病而非炎性关节病，随着研究的深入，发现HA既与退行性关节损伤有相似点，又与炎性关节病的损伤过程存在共同之处，现有的研究表明，铁、细胞因子、血管内皮生长因子等参与了HA的发病机制，但其中的机制尚未完全阐明，笔者拟从滑膜炎、软骨破坏、软骨下骨破坏以及关节纤维化四个方面对其发病机制进行阐述，旨在总结HA发病机制的近期研究进展。

滑膜炎

HA患者以滑膜肥大、炎性细胞募集以及高度新生血管生成为特征的滑膜炎被认为是关节出血最早并发症之一。相比对软骨以及骨破坏发病机制的了解，目前对HA患者滑膜炎发生发展的认识相对完善。

关节出血：血友病是一种因凝血因子缺乏导致，以自发和创伤相关出血为特征的先天性出血疾病，其中以含有较多滑膜组织的肘关节、膝关节以及踝关节的出血多见，目前踝关节已经取代膝关节成为最常见的病变关节，此外，膝关节出血的频率似乎也低于肘关节，这可能与活动方式的改变相关，与此同时髋关节较少累及似乎也可以从中得到解释。急性关节出血后，滑膜内层细胞大约需要1周才能将血液从关节腔清除，而血友病患者关节中内皮细胞基底膜的异常重塑、凝血级联反应的起始抑制以及纤溶系统的异常亢进共同导致患者关节出血时间的延长及反复出血，造成关节腔血液量超过滑膜内层细胞的清除能力并最终导致关节内血液及其降解产物的堆积。Sen等研究发现关节出血会激活NF-κB通路，引起细胞因子、血管生成因子以及低氧调节因子的基因表达上调，导致出血关节内IL-1β、IL-6、IFN-γ、TNF-α、VEGF-a、HIF-1α以及HIF-2α含量的上升，促进滑膜增厚以及新血管形成。Sen等推断NF-κB通路的激活可能存在以下途径：(1)反复的出血会增加关节腔内促炎微粒子的含量，后者可以激活刺激NF-κB通路；(2)血红蛋白衍生出的铁作为炎症诱导因子可以激活NF-κB通路；(3)铁超载时，单核细胞/巨噬细胞渗入滑膜，后者可通过炎症细胞因子激活NF-κB通路。

HA患者关节内血液的降解产物如eRNA、血红蛋白、血色素、生长因子和细胞因子(IL-1β、IL-6)、凝血酶以及铁通过刺激iRhom2/TACE通路，促使TNF-α进入受损关节参与炎症反应。此外TNF-α的释放会激活前馈回路进而促进更多TNF-α产生，导致信号放大，刺激iRhom2/TACE，形成恶性循环，促使更多的TNF-α产生，加重炎症反应并导致骨质减少。血浆酶、细胞因子、趋化因子和生长因子也可以通过刺激细胞增殖、介导血液的炎症反应以及促进软骨蛋白聚糖的释放导致滑膜炎以及软骨破坏。

随着血液的蓄积，关节腔内的机械压力增加，导致血管受压，再加上免疫细胞的浸润以及滑膜细胞的增殖会进一步加重组织对氧气的需求，导致出血关节处的低氧环境，而低氧会激活HIF通路进而诱导炎症、血管生成、细胞迁移和软骨破坏，抑制滑膜细胞和炎症细胞的凋亡。关节出血后，具有组织修复功能的单核细胞/巨噬细胞会在附近募集，后者参与炎症反应并产生VEGF促进滑膜血管增生，炎症还会募集内皮细胞前体在滑膜处增殖分化并且促进已存在的血管再次出芽生长，导致滑膜血管增生。另外HA患者滑膜组织的血管增生过程是一个由炎症、促血管生成因子共同驱动的缓慢过程，有别于普通伤口愈合中的新血管形成。

Fe：Fe从破坏的红细胞、滑膜细胞以及巨噬细胞对红细胞的吞噬作用中产生，以含铁血黄素、铁蛋白以及游离铁等形式参与HA的发病机制。滑膜中沉积的Fe以含铁血黄素的形式存在并通过诱发一系列调控细胞增殖、凋亡基因(MYC-C、MDM-2、p21CIPI、TRAIL、Fas/CD95)的异常表达，导致滑膜细胞以及内皮细胞增殖，造成滑膜肥厚以及血管增生。

Fe会招募单核细胞/巨噬细胞并促使沉积的滑膜细胞产生一些炎性细胞因子如IL-1α，IL-6，IL-1β以及TNF-α参与炎症反应。具体机制如下：肿瘤坏死因子(TNF-α)可通过促进VEGF、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)等血管生成因子的产生促进滑膜血管增生，白细胞介素-1(IL-1)通过上调VEGF以及VEGF受体在内皮细胞(ECs)的表达，而白细胞介素-6(IL-6)通过诱导内皮细胞(ECs)的增殖、迁移(血管生成的两个主要步骤)以及VEGF的过度表达促进滑膜血管增生。VEGF作为一种介导血管增生的重要信号分子通过与其受体VEGFR-1以及VEGFR-2结合，促进滑膜血管的增生。此外，上述细胞因子还与关节软骨和骨破坏的过程密切相关，铁沉积滑膜会诱发关节滑膜中炎性细胞因子的表达增加，促进滑膜炎的发病过程。

软骨破坏

软骨是一种惰性组织，由软骨细胞以及细胞外基质组成，其中细胞外基质主要由胶原纤维和蛋白聚糖组成。其代谢更新依赖于生长因子、酶、细胞因子、氧代谢物及其天然抑制剂之间的协同作用。由于缺乏血液供应，软骨组织需要依赖由高浓度的透明质酸、白蛋白以及吞噬细胞等组成滑膜液来提供营养。目前认为HA患者的软骨破坏由进入关节内的血液以及滑膜炎症共同导致，且血液对软骨的破坏早于滑膜炎症。

血液：Hooiveld等研究发现：在血液的存在下，单核细胞/细胞巨噬细胞合成分泌的IL-1β会刺激软骨细胞在其周围生成大量的过氧化氢，后者通过与血红蛋白衍生出的Fe发生芬顿反应在软骨细胞周围生成细胞毒性很强的羟基自由基，引发软骨细胞凋亡并影响软骨基质的合成，导致软骨破坏。关节腔积血会导致腔内机械压力增加，过度的机械载荷会破坏软骨的三维纤维网络，导致软骨损伤，血液还会导致滑液中黏多糖的下降。

滑膜：血友病性滑膜炎会在软骨表面形成一层由巨噬细胞样、成纤维细胞样的间充质细胞以及其它炎性细胞组成的关节翳，后者通过上述细胞产生的溶胶原酶对软骨造成损伤。增生的滑膜可以产生炎性细胞因子、纤溶酶以及基质金属蛋白酶(MMPs)等物质，介导软骨损伤。具体机制如下：IL-1可以通过直接诱导软骨细胞生成过氧化氢，后者与血红蛋白衍生出的Fe发生芬顿反应在软骨细胞周围生成细胞毒性很强的羟基自由基，引发软骨细胞凋亡并间接影响软骨基质的合成，导致软骨破坏，IL-1还可以与TNF-α协同作用通过抑制软骨基质的合成导致软骨破坏；NO可以诱导软骨细胞凋亡，促炎细胞因子可以通过促进MMPs和蛋白聚糖酶的产生对软骨产生影响；纤溶酶通过诱导软骨中蛋白聚糖的释放或通过激活pro-MMPs导致软骨损伤，此外，纤溶酶可以通过蛋白酶激活受体(PARs)影响细胞信号传导，导致滑膜炎和软骨退化；MMPs可通过降解组成关节软骨的主要蛋白成分－II型胶原介导软骨损伤。滑膜中的沉积铁导致滑膜结构异常，引起其产生的供应软骨组织营养的滑膜液成分改变，导致软骨损伤。

软骨下骨破坏

目前对骨破坏发病机制的认识大致可分为与出血直接相关以及其它独立机制，具体如下。

RANKL/RANK/OPG通路：RANKL/RANK/OPG通路是调节骨组织生物代谢的重要通路，RANKL是一主要位于成骨细胞/基质细胞表面的跨膜配体，以结合以及游离(sRANKL)状态两种形式存在。RANKL与位于破骨前体细胞表面的受体RANK结合后，促进破骨细胞的增殖成熟，导致骨吸收，OPG作为RANKL的诱饵受体，与RANK竞争结合RANKL[54-56]，从而抑制破骨活动。Melchiorre等研究发现：在HA患者滑膜组织中，FVIII-vWF复合物的缺乏会导致OPG水平下降，而炎性细胞因子会促使B型滑膜细胞以及活化T细胞合成RANKL并导致其水平的升高，引起RANK/RANKL/OPG通路调节的骨代谢平衡向破骨方向倾斜，最终导致骨破坏。一些细胞因子(TNF-α、IL-1、IL-17)可以加强RANKL介导的骨吸收过程，TNF-α一方面可以增加破骨前体细胞(OCPs)的增殖和分化；另一方面通过抑制骨髓基质细胞产生基质细胞衍生因子(SDF-1)，从而增加OCPs从骨髓中的释放并导致外周血中OCPs水平的升高。

iRhom2/TACE/TNF-α通路：Haxaire等利用针穿刺损伤造成血友病性FVIII因子缺乏的小鼠(F8-/-小鼠)关节积血来进行造模实验，发现血液进入关节后可通过激活iRhom2/TACE/TNF-α通路，诱导TNF-α的产生，后者在促进关节炎症的同时导致骨质减少，而阻断iRhom2/TACE/TNF-α通路可以有效的限制骨破坏。

活动量下降：关节积血引起关节囊机械扩张，囊内压力的增加会压迫毛细血管和淋巴通道，导致体液循环障碍，加重由血肿引起的肿胀，触发纤维囊内的疼痛感受器，引起疼痛。此外，血友病患者关节骨赘及滑膜组织厚度方面的独特退行性变化导致中枢和外周痛觉感受器的敏感性增强，引发一系列大脑紊乱，如情绪恐惧、焦虑、情绪抑郁和认知功能障碍。以上因素共同导致机体活动量的下降，长此以往会通过减少峰值骨量和增加骨吸收进而对骨密度产生负面影响。Biere-Rafi等研究表明肥胖除可以增加HA患者关节出血以及活动损伤的风险外，还会引起HA患者的活动量减少，进而对骨代谢产生不利影响。

FVIII缺乏：FVIII缺乏导致HA患者体内凝血酶含量较低，抑制PAR-1介导的成骨细胞增殖。此外，Recht等研究发现，FVIII缺乏老鼠体内两种抑制破骨细胞活性的炎性细胞因子IL-1α和IL-β水平严重下降，导致骨吸收。

软骨下骨囊肿：Zhang等发现1例HA患者的股骨头样本的缺损部位填充了一块由软组织组成的囊性物，此外，Christensen等在研究是否可以通过超声和微电脑断层扫描来显示患有HA的F8-/-大鼠关节直观结构时也发现了软骨下骨囊肿的存在，这提示软骨下骨囊肿可能是骨破坏的原因之一，但由于病例数不足限制了相关研究，具体机制尚不清楚。

关节纤维化

关节纤维化是HA患者最严重的致残性并发症，进展性纤维化导致关节挛缩和萎缩，随着疾病进展，最终导致关节运动功能的丧失。结缔组织生长因子(CTGF)：作为细胞基质蛋白酶中CCN(CYR61-CTGF-NOV)家族的一员，CTGF几乎在机体所有纤维化的过程中都有所涉及。Jiang等研究发现A型滑膜细胞在吸收血液分解产物后可以产生CTGF，而HA患者反复的自发性出血导致这一过程的循环往复，引起出血关节处的CTGF水平持续异常，最终导致纤维性关节粘连、关节囊增厚和挛缩。此外，Jiang等推测CTGF的产生可能与含铁血黄素和铁蛋白的存在密切相关。

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