陳寶瑯

[摘要]在骨科臨床診斷治療過程中，股骨頭壞死是一項比較困難的課題，在臨床診療過程中過多地使用激素類藥物，使得該病的發(fā)病率也在逐漸提升。目前，該病的發(fā)病機制尚未完全明確，存在著一定爭議。激素性股骨頭壞死的治療方式還處于探索階段，還不能夠從病因學的角度來展開有效的治療干預。有研究在壞死的股骨頭標本中發(fā)現了凋亡細胞，這使人們的注意力也轉向了對細胞凋亡領域的研究。本文對細胞凋亡與激素性股骨頭壞死發(fā)病機制之間存在的聯系進行綜述。

[關鍵詞]激素性股骨頭壞死；發(fā)病機制；細胞凋亡；研究進展

[中圖分類號] R681.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）07（a）-0012-04

[Abstract]In the process of clinical diagnosis and treatment in the department of orthopedics，the necrosis of the femoral head is a difficult task，due to excessive use of glucocorticoid in the clinical diagnosis and treatment process，the incidence rate of glucocorticoid-induced necrosis of the femoral head is gradually improving.At present，the pathogenesis of the glucocorticoid-induced necrosis of the femoral head is not completely clear，there is a certain controversy.The treatment of glucocorticoid-induced necrosis of the femoral head is still in the exploratory stage，and it is not able to expand effective therapeutic intervention from the view of etiology.Apoptosis have been found in the necrotic femoral head，which has turned the attention of people to the field of apoptosis.The relationship between apoptosis and the pathogenesis of glucocorticoid-induced necrosis of the femoral head is reviewed in this paper.

[Key words]Glucocorticoid-induced necrosis of the femoral head；Pathogenesis；Cell apoptosis；Research progress

股骨頭壞死是一種比較常見的骨科疾病類型之一，如果不能得到及時醫(yī)治，最終可能會使患者選擇髖骨關節(jié)假體置換[1]來抑制病情的惡化。目前，我國股骨頭壞死的人數為500萬～750萬，每年新增患者數能夠達到7萬～15萬，造成這一結果的最主要原因可能是在臨床診療過程中過多地使用激素類藥物。激素可導致股骨頭壞死的觀點早在20世紀50年代就已確立，在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死中，因過多使用激素性藥物導致股骨頭壞死的發(fā)病率占首位，但發(fā)病機制目前尚不明確。有學者[2]分析，其可能和脂肪代謝紊亂、凝血、骨內高壓、免疫系統(tǒng)紊亂、細胞凋亡等客觀因素存在一定關聯。隨著分子生物學的不斷發(fā)展，就激素性股骨頭壞死而言，國內外學者也紛紛將注意力轉移到對細胞凋亡理論的研究，并認為骨細胞、成骨細胞的凋亡在激素性股骨頭缺血壞死中扮演著重要角色。雖然提出細胞凋亡定義的時間較短，但已有相關的研究[3]顯示，細胞凋亡紊亂會帶來很多不同類型的疾病，因此，人們開始致力于研究激素性股骨頭壞死過程當中細胞凋亡的意義，并試圖探究該病的主要發(fā)病機制以及臨床治療方式。

1細胞凋亡的概念以及檢測方式

1.1概念

所謂細胞凋亡，也被稱為是程序性的細胞死亡，是在當前學術領域認知中細胞三種消亡方式（壞死、凋亡、裂亡）中的其中一種[4]，和細胞壞死不同。經過大量基礎性文獻的調查，就生物體而言，其細胞能夠借助壞死、凋亡的形式死亡，不過在功能以及機制、特征等方面存在一定的本質差異，細胞凋亡屬于主動性死亡，往往是細胞由于機體受到刺激之后發(fā)生的生化反應或者生物形態(tài)上的變化，進而造成程序性的細胞死亡[5]。

細胞凋亡是維持機體平衡、穩(wěn)定的必要條件，細胞凋亡異常多或者異常少都會導致這種平衡性和穩(wěn)定性遭到破壞，繼而帶來疾病[6]。

1.2檢測方式

①蘇木精-伊紅光鏡染色檢測、電子顯微鏡等檢查；②使用熒光對膜蛋白Ⅴ進行標記檢測；③針對DNA的降解片段進行分析；④采用流式細胞儀（FCM）檢測活體以及固定凋亡細胞；⑤免疫組織化學檢測；⑥TUNEL檢測[7]。

2針對激素性股骨頭壞死的癥狀展開組織形態(tài)學分析

人體骨細胞是一種比較特別的細胞，其生命周期與其他細胞相比較長，但這并不代表其不會死亡[8]。發(fā)育成熟的骨細胞往往藏于骨基質當中的陷窩內，主要特征為胞質突起，從骨小管中延伸到基質中，把相鄰骨細胞進行有機的聯合，同時借助貼近骨骼表面的骨細胞胞質突起、骨小管使骨細胞和骨表面的細胞形成相互聯系[9]。除此之外，骨細胞借助間隙間的連接、相互形成的細胞內運輸系統(tǒng)可以實現細胞間力學信號感知以及分析信息傳遞、骨修復重建等機體功能。

過多地使用激素會加快骨細胞的凋亡速度。由于人體自身骨細胞再生的速度沒有凋亡速度快，導致骨細胞數量失去平衡，進而對人體自身的網絡機械感覺功能造成嚴重的干擾作用，使其逐漸喪失敏感性、傳遞性以及細胞修復重建功能。隨著細胞功能的喪失，當人體在負重情況下，骨細胞不能及時地將力學信號傳遞以及進行骨細胞修復重建，就會發(fā)生輕微的骨折癥狀，導致機體功能紊亂，進而形成骨壞死以及骨髓水腫，最終導致股骨頭塌陷。

3在激素性股骨頭壞死患病期間發(fā)生細胞凋亡的主要機制

在正常的人體骨組織中，大量的成骨細胞以及埋藏在骨骼陷窩中的骨細胞借助細胞凸起和縫隙實現了廣泛細胞通訊網的連接，借助骨組織微小損傷以及機械應力實現修復，主要包括代償性骨細胞的增加或減少。人體破骨細胞通過吸收老化及受損的細胞，給新生骨細胞的出現創(chuàng)造一定的生長空間。過多地使用激素可能會對人體骨組織中的成骨細胞、破骨細胞的壽命造成嚴重影響。由于骨組織中的細胞不斷凋亡，形成累積作用，而破骨細胞吸收老化細胞、受損細胞能力降低并逐漸凋亡，同時新生細胞因沒有足夠的生長空間再生能力降低，久而久之，破骨細胞吸收能力和新生細胞再生能力逐漸失去平衡，導致細胞代謝紊亂進而造成細胞間通訊網聯系中斷，修復能力紊亂并逐漸喪失功能，最終造成股骨頭壞死以及塌陷等[10]。

從整體來看，人體骨細胞以及成骨細胞的凋亡對激素性股骨頭壞死疾病有非常重要的影響。細胞凋亡往往受細胞的內源性基因、信號等傳導方式來調控，是一種激活的過程，與此同時，還會帶來繼發(fā)性的組織損傷。對股骨頭壞死患者而言，在激素使用劑量降低后、甚至停用之后，依然可能會發(fā)生進行性的股骨頭壞死，這就是細胞激活過程中的后續(xù)行為。

4激素性股骨頭壞死患病期間的凋亡基因類型

4.1 Fas以及FasLFas蛋白

Fas以及FasLFas蛋白都是腫瘤壞死因子以及神經成長因子受體超家族中的成員，屬于Ⅰ型跨膜蛋白因子，在很多細胞膜中均有體現。作為細胞膜表面的受體蛋白因子，其含有導致細胞凋亡信號傳輸相關聯的一部分區(qū)域，被稱為“死亡結構區(qū)域”。配體Fas，即FasL屬于Ⅱ型膜蛋白，是腫瘤壞死家族的成員之一，表現為活化T細胞細胞膜上的FasLFas蛋白，FasL持續(xù)性的表達也正是造成免疫豁免的最主要原因之一。Fas以及FasL形成結合關系之后就能夠形成可以傳導凋亡信息的一種活性形式三聚體，避免發(fā)生凋亡[11]。

4.2 Bcl-2家族

在Bcl-2家族當中，Bcl-2以及Bcl-XL能夠控制細胞凋亡，另外Bax、Bad及Bak可能會加速細胞凋亡。Bcl-2家族中包括20種不同的凋亡蛋白前體以及抗凋亡的蛋白，它們之間的比例能夠改變細胞線粒體的細胞膜通透度，進而決定整個細胞對于死亡信息的敏感性。Bcl-2蛋白能夠定位在線粒體的膜內部，是一種抑制細胞凋亡信息傳導的基因，通過阻斷細胞傳輸死亡信號的共同通道，繼而起到控制細胞凋亡的作用，使細胞存活，因此其是非常重要的一種細胞存活的必要基因。大劑量地使用激素類藥物抑制了Bcl-2蛋白基因的表達效果，使得細胞死亡信號傳輸不再受到抑制，進而導致骨細胞凋亡速度加快[12]。有學者對Bcl-2蛋白基因進行研究后發(fā)現，Bcl-2蛋白可以很好地切斷人體內源性核酸內切酶所具備的DNA活性，繼而起到阻斷細胞凋亡的作用。

4.3 p53基因

p53是醫(yī)學界公認的和細胞凋亡有關的蛋白質因子，是細胞質周期1期階段DNA的損傷點，能夠有效隔斷細胞的再增值，具有抑制細胞凋亡的功能。另外，p53基因通過對C-myc、ICE以及Fas抗原、Bax基因等的上調，提升細胞當中的Ca2+濃度，抑制Bcl-2基因的活性表達，進而造成細胞凋亡[13]。我國學者經研究發(fā)現，因酒精引發(fā)的股骨頭壞死，其p53蛋白值明顯上升，同時Bcl-2明顯下降，這也正是造成骨細胞凋亡速度加快的主要原因。日本學者[14]經過研究發(fā)現，在成骨細胞的培養(yǎng)系中，p53基因的表達可以抑制細胞的生長，誘導大量的成骨細胞迅速凋亡。

4.4一氧化氮（NO）

NO是一種良好的自由基，同時還是一種擁有高度生理機能的分子，能夠與水相互溶解，同時還能和脂相互溶解，擁有非常強烈的化學作用，可以參與到很多生命過程當中[15]。據相關文獻[16]報道，NO能夠誘導大量的細胞凋亡，其可能性環(huán)節(jié)主要包括：①NO能夠起到直接性的損傷效果，可以直接對細胞脫氧核糖核酸造成嚴重損傷，繼而令細胞迅速凋亡；②NO通過化學反應和氧氣相互結合，形成ONOO￣，其能夠直接或間接地分解成很多擁有強烈毒性的小型分子物質，進而誘使細胞迅速凋亡；③NO直接作用在細胞凋亡信息通路當中，借助非GMP依賴等方式作用細胞凋亡基因，在短時間內啟動凋亡程序，通過作用于p53基因以及腫瘤壞死因子，加速誘導基因凋亡。

4.5 Caspase

Caspase家族扮演著執(zhí)行細胞凋亡的重要角色。我國有學者曾對正在使用地塞米松患者的骨細胞進行檢驗，借助MTT繪制出的生存曲線圖和流失細胞儀對細胞內部的DNA含量進行分析檢測，結果顯示，在地塞米松使用濃度以及使用時間均滿足的情況下，地塞米松可以誘使成骨細胞產生凋亡效應，Caspase-3活性明顯增強，同時細胞凋亡也明顯提升，提示地塞米松能夠激活并增強Caspase-3活性酶活性，隨著Caspase-3活性酶活性增強，細胞凋亡速度加快。該結果和糖皮質激素對細胞起到誘導凋亡作用當中的Caspase-9有一定差異，糖皮質激素能夠借助調節(jié)Caspase家族當中不同成員的方式來對各種類型的細胞展開調節(jié)[17]。

4.6其他

外界的應力刺激也可能會對骨細胞的凋亡產生一定影響[18]。有研究[19]顯示，機械刺激的改變可能對人體骨細胞的凋亡具有一定影響。另外，機械刺激還可以激活ERK，降低人體骨細胞的凋亡數量。但是，人體股骨頭壞死的機械刺激需要將楔形壓縮應力作為主要的應力，這能夠對骨細胞的凋亡起到一定的促進作用。有學者[20]認為，在臨床中，激素性股骨頭壞死是一種缺血性的壞死，在血氧不足的情況下，p38因子能夠使p38MAPK迅速激活，進而加快成骨細胞的凋亡速度。另外，低氧環(huán)境能夠提升糖皮質激素的敏感性，一旦其代謝產物及其自身大量地被激活，就會對人體骨細胞產生非常強烈的毒性效果，進而導致細胞的大量凋亡[21]。除此之外，糖皮質激素的不合理使用，使血管中生長因子蛋白的表達性降低，進而導致激素性股骨頭壞死過程當中骨骼自我修復受到一定的阻礙。究其原因，可能是激素導致骨細胞氧感應薄弱，無法形成對應的應激處理機制，不能形成修復反應等，進而造成成骨細胞的大量凋亡[22-25]。

5結語

在臨床診療過程中，細胞凋亡是醫(yī)學領域的研究熱點以及研究難點，雖然激素性股骨頭壞死的發(fā)病機理目前還比較分散，但在這一過程當中，導致股骨頭壞死與過多地使用激素以及使用激素后細胞凋亡之間存在著緊密的聯系，這是毋庸置疑的。大量的研究[26-27]顯示，細胞凋亡在激素性股骨頭壞死中起著重要作用，因此還需要深入地對其進行研究，尋找各個因素之間存在的聯系以及服用激素后導致股骨頭壞死的發(fā)病機制，進而有針對性地降低激素性股骨頭壞死的發(fā)病率。

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（收稿日期：2016-04-06 本文編輯：祁海文）