趙松，泮學(xué)貞，苗飛翔，李恒，蘇瑞平，吳學(xué)元，易智(通信作者*)

(1.西安醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710021；2.陜西省人民醫(yī)院骨科病院，陜西 西安 710068)

1 大骨節(jié)病發(fā)病機(jī)制的研究現(xiàn)狀

大骨節(jié)病發(fā)病機(jī)制假說(shuō)眾多，但截至目前沒(méi)有被所有學(xué)者認(rèn)同和接受的發(fā)病機(jī)制。過(guò)去150 年里，專家學(xué)者們提出了三種環(huán)境假說(shuō)：硒缺乏、谷物真菌毒素污染以及飲水有機(jī)物腐殖酸污染[4-5]。但均不能完美闡釋或論證大骨節(jié)病的發(fā)病機(jī)制。因?yàn)檫@些理論不能完美地解釋暴露于相同環(huán)境危險(xiǎn)因素中同一地區(qū)居民中大骨節(jié)病發(fā)病率之間的可變差異。如西藏某地區(qū)，同樣的飲食結(jié)構(gòu)和習(xí)慣，但人群中大骨節(jié)病發(fā)病率存在顯著差異[6]。目前大家已經(jīng)普遍認(rèn)為大骨節(jié)病的發(fā)病機(jī)制是由于飲用水有機(jī)物污染、T-2 毒素、低硒環(huán)境等多因素和多個(gè)遺傳基因異常導(dǎo)致表觀遺傳改變共同作用下導(dǎo)致發(fā)病[7,8]。但最新研究發(fā)現(xiàn)某種病毒可能參與導(dǎo)致大骨節(jié)病的發(fā)生[9]。

2 發(fā)病機(jī)制

2.1 飲水有機(jī)物腐殖酸污染

飲水中的有機(jī)物腐殖酸污染假說(shuō)在研究中也有了更多的認(rèn)知。大量的證據(jù)表明：飲用水腐殖酸污染不是大骨節(jié)病發(fā)病的直接或者間接原因，某種程度而言甚至不能成為大骨節(jié)病發(fā)病的危險(xiǎn)因素。雖然在大骨節(jié)病流行地區(qū)飲用水的檢查中發(fā)現(xiàn)了高水平的腐殖酸和黃腐酸[10]，但是在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，有機(jī)酸對(duì)軟骨細(xì)胞的影響卻得到完全不同的結(jié)果[11,12]。流行病學(xué)調(diào)查顯示，居住在同一地區(qū)并飲用相同的井水，漢族人大骨節(jié)病發(fā)病率高于朝鮮族[13]。顯然，飲用水的有機(jī)污染不是大骨節(jié)病發(fā)生的決定性因素，只能是證明大骨節(jié)病流行區(qū)存在飲水有機(jī)酸污染。然而，當(dāng)國(guó)家完成對(duì)大部分大骨節(jié)病地區(qū)的淺層地下水都被深井或自來(lái)水所取代后，實(shí)際上已經(jīng)終止了飲用水的有機(jī)污染。結(jié)合在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)腐殖酸污染的飲用水，并沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象產(chǎn)生類似于人類大骨節(jié)病的病理變化，因此目前對(duì)于飲水中的有機(jī)物腐殖酸污染假說(shuō)持有保留。

2.2 低硒因素

流行病學(xué)調(diào)查顯示[14,15]：大骨節(jié)病主要分散在從東北亞至中國(guó)西北部、西南部及西藏青海這一斜形條帶中，并且這些地區(qū)與我國(guó)硒元素貧瘠區(qū)域分布帶存在廣泛交集。已證實(shí)，在大骨節(jié)病病區(qū)飲用水、農(nóng)產(chǎn)品作物、土壤中存在嚴(yán)重的硒元素缺乏現(xiàn)象，含量明顯低于非大骨節(jié)病區(qū)域[16]。研究發(fā)現(xiàn)大骨節(jié)病患者血液、頭發(fā)和尿液中的硒水平遠(yuǎn)低于正常人群[17]。陸等[18]分析了中國(guó)四川阿壩地區(qū)巖石、水和土壤中硒的分布，發(fā)現(xiàn)實(shí)際土壤中硒元素的平均含量為0.139μg/g，低于中國(guó)土壤中硒含量的平均值(0.216μg/g)[19]。硒與人體新陳代謝有著密切的關(guān)系，硒主要以硒蛋白的形式存在于人體中[20]。人體硒缺乏會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)增強(qiáng)，使細(xì)胞核和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)退化，甚至加速細(xì)胞凋亡[21]。Rina[22]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體內(nèi)低硒時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞中膠原蛋白和蛋白聚糖合成減少，改變軟骨細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。同樣地，在合理的范圍內(nèi)補(bǔ)充硒元素時(shí)可以保護(hù)軟骨細(xì)胞免受損傷。盡管如此，補(bǔ)硒并不。能完全預(yù)防大骨節(jié)病的發(fā)生，大骨節(jié)病發(fā)病率也可以在環(huán)境中硒元素含量狀態(tài)沒(méi)有任何變化的情況下下降[23]。當(dāng)環(huán)境中缺硒，會(huì)在某些條件下引起大骨節(jié)病的發(fā)生，但是缺硒環(huán)境下不一定必然發(fā)生大骨節(jié)病，兩者之間沒(méi)有絕對(duì)的聯(lián)系。盡管如此，也沒(méi)有直接證據(jù)可以否認(rèn)補(bǔ)充硒元素可以預(yù)防大骨節(jié)病的發(fā)生。最后，已經(jīng)證實(shí)硒元素缺乏是大骨節(jié)病發(fā)病的重要危險(xiǎn)因素，但不是發(fā)病的直接或原始原因[15,24]。

2.3 T-2 毒素污染

除了低硒，儲(chǔ)藏谷物霉變過(guò)程中的真菌代謝產(chǎn)物，如擬枝孢鐮刀菌產(chǎn)生的T-2 毒素也可能參與大骨節(jié)病的發(fā)病。并且T-2 毒素污染，已知與動(dòng)物和人類的多種疾病有關(guān)。班伯格[25]于1968 年首次分離出T-2 毒素，并發(fā)現(xiàn)它具有廣泛的生物的活性。大量的研究證實(shí)，T-2 毒素與大骨節(jié)病密切相關(guān)。根據(jù)糧食真菌毒素污染假說(shuō)，被污染的食物會(huì)導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生慢性食物中毒，這種狀態(tài)下，會(huì)造成機(jī)體軟骨損害。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著T-2 毒素濃度升高，會(huì)導(dǎo)致軟骨細(xì)胞增殖率嚴(yán)重下降，同時(shí)加速軟骨細(xì)胞凋亡[26]。此外，T-2 毒素還顯示出加速軟骨蛋白聚糖降解的作用，但也同時(shí)發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)補(bǔ)充硒元素來(lái)拮抗和預(yù)防軟骨蛋白聚糖降解[27]。T-2 毒素的影響同樣在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械玫津?yàn)證。與正常飼料相比，摻有T-2 毒素的低硒飼料會(huì)干擾小鼠膝關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的正常代謝，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)軟骨壞死[28]。同樣，低硒加T-2 毒素飼料還能延緩大鼠干骺端小梁骨的形成[29]，這點(diǎn)和大骨節(jié)病患者長(zhǎng)骨干骺端異常增生和壞死所導(dǎo)致身材矮小甚至殘疾在一定程度上不謀而合。此外，姜等[30]通過(guò)給大鼠喂食大骨節(jié)病地方性飲食一段時(shí)間后，解剖大鼠，在實(shí)驗(yàn)鼠的骨和干骺端發(fā)現(xiàn)類似人大骨節(jié)病壞死的異常改變。更為重要的是在硒元素和T-2 毒素之間存在一定的相關(guān)性，硒元素含量高低在一定范圍內(nèi)影響了T-2 毒素的毒力。Cheng 等[20]研究發(fā)現(xiàn)：硒元素含量低，T-2毒素產(chǎn)量就會(huì)增加，相反，補(bǔ)充一定的硒元素，T-2 毒素的相對(duì)毒性會(huì)降低。這也間接的反映了大骨節(jié)病的病因不是單一因素，而是多因素作用下導(dǎo)致發(fā)病。

2.4 遺傳因素與表觀遺傳改變假說(shuō)

遺傳基因?qū)Υ蠊枪?jié)病的影響逐漸成為目前研究的重點(diǎn)，并且已經(jīng)取得相當(dāng)大的研究成果。郭等[31]人研究發(fā)現(xiàn)，親代患病，子一代發(fā)病率常＞10%，后代的患病常以血緣關(guān)系集中分布，并且雙親患病的后代發(fā)病率遠(yuǎn)高于單親患病后代。以上研究某種程度地將大骨節(jié)病的患病指向了環(huán)境中的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素與某些遺傳基因在特定的條件下導(dǎo)致了大骨節(jié)病的發(fā)病。Yang 等[32]人研究發(fā)現(xiàn)基因HLA-DRB1 和CD2AP被確定為大骨節(jié)病的易感基因，并且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證證實(shí)：(HLA)-DRB1 基因中的兩個(gè)位點(diǎn)和CD2 相關(guān)蛋白基因中的一個(gè)位點(diǎn)與大骨節(jié)病發(fā)生有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)。史曉薇等[33]研究對(duì)比KBD 患兒和健康兒童全血DNA 發(fā)現(xiàn)：COL11A1 基因多態(tài)性與兒童KBD 的易患性有關(guān)，2229783 位點(diǎn)上等位基因A 可能降低了KBD 易患性，位點(diǎn)rs1135056 上基因型AA 參與增加KBD 易患性。Shi 等[34]在家族性聚集的大骨節(jié)病的發(fā)病中，發(fā)現(xiàn)35.10%的病例可歸因于大骨節(jié)病的多態(tài)性變異。但也有完全不同于以上的研究報(bào)道，Yang 等[35]人通過(guò)對(duì)大骨節(jié)病的遺傳流行病學(xué)的薈萃分析揭示沒(méi)有特定的基因變異與大骨節(jié)病之間存在任何直接聯(lián)系。

隨著基因組學(xué)研究在大骨節(jié)病中的不斷深入，發(fā)現(xiàn)大骨節(jié)病與表觀遺傳改變密不可分[36]。表觀遺傳基因序列一般不變，但是異常的基因表達(dá)可在后代中遺傳。Wang 等[37]人通過(guò)測(cè)定大骨節(jié)病和骨關(guān)節(jié)炎患者及正常人膝關(guān)節(jié)軟骨全基因組甲基化譜，實(shí)驗(yàn)共鑒定了1212 個(gè)差異甲基化CpG 位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了264 個(gè)高甲基化和368 個(gè)低甲基化基因并且通過(guò)與正常人的DNA 甲基化譜比較，檢測(cè)到367 個(gè)差異甲基化CpG 位點(diǎn)的重疊，以及845 個(gè)大骨節(jié)病特異性差異甲基化CpG 位點(diǎn)。同樣的Ma 等[38]人通過(guò)串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜蛋白質(zhì)分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)：大骨節(jié)病軟骨細(xì)胞培養(yǎng)物中的27 種蛋白質(zhì)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異，這些蛋白質(zhì)主要涉及細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)和應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞骨架組織，這些相關(guān)蛋白異常表明大骨節(jié)病關(guān)節(jié)軟骨中細(xì)胞骨架重塑、糖代謝和氧化應(yīng)激存在異常。表觀遺傳失調(diào)一定程度地反應(yīng)了大骨節(jié)病患者與正常人群比較雖然沒(méi)有特定的遺傳基因改變的發(fā)生，但是特異性差異的甲基化位點(diǎn)或者蛋白質(zhì)的異常表達(dá)等仍會(huì)遺傳給后代，導(dǎo)致在特定的條件下后代患大骨節(jié)病的風(fēng)險(xiǎn)高于正常人群。

2.5 病毒病因假說(shuō)

畢[9]的研究中提出：大骨節(jié)病關(guān)節(jié)、軟骨病變是某病毒引起的全身性傳染病的一部分。并且經(jīng)過(guò)多年實(shí)驗(yàn)研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)大骨節(jié)病患者血漿可導(dǎo)致大骨節(jié)病軟骨損傷壞死發(fā)生，并且通過(guò)電鏡在患者白細(xì)胞內(nèi)多次發(fā)現(xiàn)同種病毒存在，并證實(shí)該病毒導(dǎo)致大骨節(jié)病軟骨細(xì)胞壞死發(fā)生[39,40]。

3 大骨節(jié)病研究展望

大骨節(jié)病作為一種疾病目前已經(jīng)得到有效控制，整合目前的大部分研究發(fā)現(xiàn)低硒、T-2 毒素、飲食條件和飲食習(xí)慣等環(huán)境危險(xiǎn)因素和多個(gè)基因異常共同作用導(dǎo)致大骨節(jié)病的發(fā)生，最新的觀點(diǎn)在多年研究支撐后表示：病毒在大骨節(jié)病發(fā)生過(guò)程中扮演了重要角色，這無(wú)疑是一種值得關(guān)注和深入研究的病因。目前大部分大骨節(jié)病患者已經(jīng)進(jìn)入或逐漸進(jìn)入老齡化階段，疾病所帶來(lái)的痛苦和不便日益加重，而解除和減輕現(xiàn)存約80 萬(wàn)大骨節(jié)病患者就醫(yī)和病痛困境也許將會(huì)成為現(xiàn)在和未來(lái)大骨節(jié)病研究的重中之重，更是現(xiàn)有大骨節(jié)病患者所期待的。