五、自噬在骨性关节炎中的作用

真核细胞通过溶酶体途径对胞质蛋白和细胞器进行降解，以维持生存的过程称为细胞自噬。1956年，比利时科学家Christian de Duve在新生小鼠肾组织中观察到，其细胞中存在大量膜性结构致密体，并于1963年首次提出这种现象为自噬。自噬可清除细胞受损的细胞器和长效大分子，是维持细胞内稳态不可或缺的机制。目前，研究发现软骨细胞自噬水平下降可能是软骨退变的原因之一。已有研究发现，OA的发生与软骨细胞自噬水平下降相关，而维持软骨细胞的自噬水平是维持软骨细胞生存的重要方式。

在无菌环境下，自噬可清除异常的细胞器、蛋白聚集体和胞浆碎片，发挥内源性炎症激活功能。在正常生理条件下的自噬可以控制炎症的激活。一旦自噬被阻断，胞内线粒体去极化积累，则会导致内源性炎症激活剂释放，激活炎症发生。研究发现，ATG16L自噬基因的敲除能够导致克罗恩病小鼠外周血IL-1和IL-18水平明显增加。OA发生时，关节软骨细胞的Beclin-1和LC3Ⅱ表达下降，即自噬水平降低，但外周血IL-4、IL-10和TNF-α水平显著升高，表明炎症反应水平和自噬呈负相关。OA患者外周血单核细胞mTOR表达增加与OA炎症活动期相关，IL-1能够干预OA软骨细胞mTOR的表达增加，表明促炎因子可抑制自噬水平。正常生理条件下的软骨细胞自噬活动具有一定抗炎作用，某些促炎因子很可能是软骨细胞自噬水平降低的原因之一，或者说自噬水平降低是软骨细胞发生炎症反应的原因之一。

（一）骨性关节炎早期软骨细胞的自噬

在正常成年关节软骨中，自噬维持软骨细胞稳态，关节软骨浅表层的软骨细胞高表达Beclin-1、ATG5和LC3Ⅱ。此外，代谢和饥饿应激初始阶段，软骨细胞的自噬也会增加。因此，在关节软骨退变的初始阶段，OA的软骨细胞LC3Ⅱ、Beclin-1 mRNA表达增加。在大鼠颞下颌关节炎模型中，透射电镜观察早期退变的关节软骨细胞，发现其自噬小体增加，同时伴随mTOR的活性下降，LC3Ⅱ和Beclin-1的转录和表达均增加。细胞自噬一过性增加是细胞对应激的代偿性反应，利于细胞生存；持续自噬升高，细胞会受到损害而凋亡。另有研究发现，在OA病变较轻时，关节软骨中部和深层的自噬相关mRNA和蛋白，如ULK1、Beclin-1、LC3Ⅱ表达较高；在关节软骨表层，其表达反而下降。这种现象的原因可能是表层软骨细胞受损较深部时间长，细胞自噬已失代偿。总之，在应激条件下，骨骺生长板中软骨细胞通过调节相关基因提高自噬，从而实现降低细胞代谢，提高能量利用率，使其在恶劣的局部微环境中生存。

（二）骨性关节炎中晚期软骨细胞的自噬

进入中晚期的OA，软骨细胞自噬下降，细胞凋亡增加，软骨退变严重，同时伴随软骨细胞外基质合成减少。在小鼠膝骨关节炎模型中，ULK1和Beclin-1表达下降与糖胺多糖的丢失相一致，而凋亡相关蛋白PARP、p85伴随软骨退化而表达增加。OA的软骨细胞中，mTOR较正常软骨细胞均过表达。mTOR的过表达与软骨细胞凋亡增加，自噬调节因子ATG3、ATG5、ATG12、ULK1、LC3Ⅱ和Beclin-1的降低密切相关，表明自噬水平的降低不仅不能维持细胞生存，还会促进软骨细胞凋亡增加。

（三）年龄相关的软骨细胞自噬

有许多风险因素会导致OA的发生，包括关节损伤、肥胖、遗传学、性别和解剖学因素等，其中最突出的风险因素是年龄。在GFP-LC3转基因的C57BL/6J小鼠中，老年小鼠的关节软骨自噬小体数量和自噬区域明显少于年轻小鼠，表明自噬的基础水平也与年龄相关，且随着年龄增加，自噬水平降低。由此发现，原发性OA多发于中老年人，其软骨细胞自噬水平下降是重要因素之一。