作者：夏玉军 杨美玲 沈若武
【摘要】 目的 观察创伤性骨关节炎病人软骨组织中淋巴细胞功能相关抗原-1（CD11）、细胞间黏附分子-1（CD54）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的表达，探讨创伤性骨关节炎的发病机制。方法 随机取20例创伤性骨关节炎手术病人的病变软骨组织（实验组）与非正常死亡人体标本正常软骨组织5例（对照组），应用免疫组织化学方法检测软骨组织中CD11、CD54、TNF-α的表达，经图像分析比较两组的差异。结果 实验组CD11、CD54、TNF-α的表达均较对照组明显增高，差异有显著性（t=2.34~6.46，P&<0.05)。结论 创伤性骨关节炎的发生与CD11、CD54、TNF-α介导的炎性反应有关。
【关键词】 骨关节炎；创伤和损伤；淋巴细胞功能相关抗原-1；血管细胞粘附分子1；肿瘤坏死因子α
［ABSTRACT］ Objective To observe the expressions of CD11， CD54 and TNF-α in cartilaginous tissue of post-traumatic osteoarthritis (PTOA). Methods The cartilaginous tissue were obtained from 20 PTOA patients and five normal controls. The expression of CD11， CD54 and TNF-α in the cartilaginous tissue were determined by immunohistochemical method. The light absorption density was recorded by image analysis to study the differences between the two groups. Results The expressions of CD11， CD54 and TNF-α in PTOA group were significantly greater than those in normal control group (t=2.34-6.46，P&<0.05). Conclusion Post-traumatic osteoarthritis is related with the inflammatory reaction mediated by CD11， CD54 and TNF-α.
［KEY WORDS］ Osteoarthritis; Wound and injury;Lymphocyte function-associated antigen-1; Vascular cell adhesion molecule-1; Tumor necrosis factor-alpha
近年来，随着外伤、交通事故的增多，关节软骨的损伤概率增加，创伤性骨关节炎的发病率有增加的趋势［1，2］。至今，人们对软骨损伤后的自然演变过程还不够了解，创伤性骨关节炎的发病机制仍不清楚。软骨没有血管成分，所以被认为免于免疫系统的监视，但有报道称关节软骨中存在抗原决定簇，软骨胶原可能作为潜在的自身免疫的目标，诱导关节炎的发生，并且可能加重其发展［2］。Ⅱ型胶原可以引起自身免疫性关节炎，用不同源或同源的Ⅱ型胶原对大鼠进行免疫后均可诱发多发性破坏性关节炎，在外因作用下，关节软骨“隐蔽抗原”通过T淋巴细胞引起自身免疫反应，引起或加重了软骨损伤和软组织炎症。本文从细胞因子介导的炎性反应的角度探讨创伤性骨关节炎的发病机制，为临床治疗提供参考。
1 资料和方法
1.1 研究对象
随机选取20例创伤性骨关节炎病人，性别、年龄不限，在手术过程中，切取损伤软骨组织标本作为实验组。另取正常软骨组织标本（非正常死亡病例）5例作为对照组。
1.2 方法
将切取的组织分别标记，经生理盐水反复冲洗后，入多聚甲醛溶液固定。常规石蜡包埋，4 μm厚连续切5张切片，分组标记清楚。分别取实验组和对照组1张切片行苏木精-伊红染色，观察软骨组织形态；其余切片行S-P法免疫组化染色，分别以购自北京中山生物工程公司的CD11兔单克隆抗体、CD54兔单克隆抗体、TNF-ɑ兔单克隆抗体为一抗，DAB显色，检测CD11、CD54、TNF-α的表达。阳性细胞的胞浆或胞膜呈现程度不同、基本均匀的棕黄色颗粒。经Sample PCI图像分析系统分析比较两组CD11、CD54、TNF-α表达的差异。
2 结 果
2.1 苏木精-伊红染色
普通显微镜下观察，对照组软骨组织层次结构清楚，细胞外基质均匀，胶原排列整齐。实验组软骨组织结构层次不清，胶原断裂，表明实验组软骨存在组织损伤。
2.2 免疫组化染色
实验组CD11、CD54、TNF-α的表达高于对照组，差异均有显著性（t=2.34~6.46，P&<0.05)。见表1。表1 两组软骨组织CD11、CD54、TNF-α表达半定量检测结果及其比较
3 讨 论
3.1 外伤对关节软骨的影响
关节软骨损伤是创伤性骨关节炎的首要因素。关节的负重与运动对于维持成人正常关节软骨组成、结构与机械性是必需的。能引起软骨和软骨下骨损伤而在外观上看不到软骨破坏的应力的强度和类型是不好限定的，关节的正常生理活动并不会引起关节软骨的损伤，超过这种应力而又低于引起软骨破裂的撞击能够引起软骨基质的改变和软骨细胞的破坏［3，4］。单次撞击引起正常关节表面的撕裂需要很大的力量，这可能是由于关节软骨和软骨下骨能减弱和分散应力的作用。在狗的髌股关节上施加2 170 N的应力可引起软骨钙化层光学显微镜下的可见骨折，软骨的破裂可以从关节表面延伸到深层或在浅表层呈放射状破裂［4］。并且损伤因素停止后软骨的破坏还会继续。此类现象表明，有些类型的软骨损伤并不是立即能被发现的。对有些病人来说，关节表面的急性撞击或关节的扭曲活动能够明显地引起这样的损伤；对另一些病人来说，需要反复地撞击才能致软骨损伤。急性撞击或扭曲力作用后，当软骨面完整时，软骨下骨的MRI改变有时与软骨钙化层和软骨下骨处损伤的改变相一致［5］。
作为黏附分子，CD11与其配体作用介导白细胞与内皮细胞的黏附及跨内皮移行。来自趋化因子和黏附分子底物的信号可能调节这些过程。细胞骨架蛋白磷酸化需要CD11参与。此外，它还具有跨膜信号转导作用。CD54为单链跨膜糖蛋白，属于免疫球蛋白超家族，参与抗原非依赖性淋巴细胞、单核细胞黏蛋白和抗原提呈过程，与淋巴细胞功能相关抗原(LFA-1)相互识别与结合，共同介导免疫效应细胞与多种细胞及免疫细胞间的相互作用，在机体免疫系统中起重要作用。TNF-α是TNF家族中的一员，由于TNF主要由单核-巨噬细胞产生而认为TNF主要参与滑膜炎性病变过程，因此研究的重点多侧重于其在类风湿性关节炎中的致病作用。然而，近年来的研究表明，TNF-α在骨关节炎的发生、发展中有重要作用［5］。
在本实验中，实验组CD11、CD54、TNF-α水平均较对照组明显增高，这表明创伤性骨关节炎在发生发展过程中均存在由CD11、CD54介导的炎性反应。因CD11、CD54均由炎性细胞分泌，很多实验已经证实，关节腔滑液中存在炎性细胞及升高的炎性因子，但在软骨组织中虽然可以检测到比正常软骨组织中明显增多的炎性因子，但并未发现炎性细胞的浸润，其引起软骨细胞结构炎性反应的可能途径大致为：软骨损伤后，部分软骨细胞因不适应外力的变化而失代偿，不仅合成蛋白多糖和胶原的能力下降，而且合成异常的蛋白多糖和非软骨特异性胶原，影响基质的代谢，改变了软骨细胞所处的生理环境，刺激软骨细胞合成和分泌细胞因子TNF-α和多种蛋白水解酶，可直接损伤胶原纤维［5］。同时，蛋白多糖也因蛋白酶的水解或软骨表面的渗透作用而大量丢失，造成胶原网架的塌陷，降低软骨的负重能力。由于软骨表面免疫屏障的破坏，当蛋白多糖和Ⅱ型胶原纤维被降解成小的片段在关节液中出现时，可引起关节内的细胞免疫和体液免疫反应，加重软骨损伤，引起滑膜的炎症。此外，胶原网架内的软骨细胞有可能在一次较强外力作用下发生变性、坏死［6］，最终导致创伤性骨关节炎的发生。
【
参考文献
】［1］王英振，王湘达，吕成昱，等. 人工全膝关节置换术的效果［J］. 青岛大学医学院学报， 2005，41(3):202-204.
［2］MARTIN J A， BROWN T， HEINER A， et al. Post traumatic osteoarthritis: the role accelerated chondrocyte senescence［J］. Biorheology， 2004，41:479-491.
［3］LOENING A M， JAMES I E， LEVENSTON M E， et al. Injurious mechanical compression of bovine articular cartilage induces chondrocyte apoptosis［J］. Arch Biochem Biophys， 2000，381:205-212.
［4］ZANG H， VRAHS M S， BARATTA R V， et al. Damage to rabbit femoral articular cartilage following direct impacts of uniform stresses: an in vitro study［J］. Clin Biomech， 1999，14:543-548.
［5］MARTIN J A， BUCKWALTER J A. The role of chondrocyte-matrix interactions in maintaining and repairing articular cartilage［J］. Bimhemogy， 2000，37:129-140.
［6］WANG H J， YU C L， HIROYUKI K， et al. Effect of both IL-1 and TNF-α blockade for experimental osteoarthritis［J］. Chin J Sports Med， 2006，25(5):551-554.
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