骨关节炎(OA)是一种与关节退行性变相关的慢性疾病，包括关节软骨、软骨下骨、滑膜组织、肌腱、关节周围肌肉，涉及低度全身炎症。最近的研究表明，软骨细胞分化(肥大)是骨性关节炎软骨退化的机制之一。这一发现提示了骨性关节炎中控制软骨细胞分化和关节软骨破坏的共同调节机制。由于细胞增殖和分化受到与能量产生相关的细胞代谢状态的调节，因此我们认为，了解维持能量稳态所需的机制可以为揭示OA发展的主要原因提供一种手段。

图1所示。骨关节炎中关节软骨破坏的机制。
胎儿生长板分为静息区、增生性区和肥厚区。健康关节软骨中oa相关的变化发生在胎儿软骨细胞肥大相关分化因子的上调上(红色箭头)。相反，OA关节软骨中胎儿软骨细胞增殖相关因子(绿色箭头)的上调和/或肥大相关分化因子(蓝色箭头)的下调导致OA相关性状的抑制，从而产生更健康的表型。

真核细胞可以通过糖酵解厌氧过程产生两个ATP分子或通过有氧氧化磷酸化(OXPHOS)产生多达30个ATP分子来产生ATP形式的能量。OXPHOS系统将细胞能量的产生与主要的分解代谢途径结合起来，包括三羧酸(TCA)循环和脂肪酸或氨基酸氧化。它包含五种多聚体线粒体蛋白:复合物I-V。氧化还原反应链产生电化学梯度，复合体V利用该梯度驱动ATP合成。

在正常生长过程中，细胞内能量产生的调节对分化至关重要。多种信号通路既影响细胞增殖和分化，又控制细胞能量代谢。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等合成代谢信号通路主要刺激糖酵解。amp活化蛋白激酶（AMPK)促进分解代谢活性和脂肪酸氧化，抑制糖酵解，并上调TCA循环。

软骨内成骨(图1)是长骨发育的机制，它依赖于生长板中软骨细胞成熟、周围组织血管扩张、成骨细胞分化和成骨过程之间极其严格的协调。生长板软骨是一种高代谢但缺乏血管化的组织，主要通过糖酵解产生能量。然而，与肥大区相比，静止软骨中线粒体蛋白质含量的增加和线粒体体积的减少表明，在软骨内成骨过程中，驻留的软骨细胞改变了它们的能量状态。

在OA中(图1)，炎症介质诱导线粒体功能障碍和活性氧的产生增加。氧化应激也可能损害软骨细胞线粒体呼吸链，如复合物I、II和III活性降低，导致线粒体ATP生成减少。糖酵解活性的增加表明OA软骨细胞从依赖氧化磷酸化和TCA循环的抗炎转变为依赖糖酵解获取能量的促炎。

此外，代谢综合征的组成部分，如腹部肥胖、高血压、高血糖，显著增加了干扰关节软骨中能量和营养传感器正常功能的风险。在分子水平上，OA的代谢失调与AMPK活性降低以及关节软骨细胞中mTOR表达增加有关。

此外，OA关节软骨中AMPK基因表达的降低伴随着同一OA患者外周血细胞中AMPK基因表达的增加。这表明骨性关节炎患者的全身能量可用性和关节软骨的能量可用性可能不同，并导致能量吸引反应，这一过程涉及从能量来源(如骨性关节炎的关节软骨)重新定向富含能量的燃料，以便在其破坏过程中将能量进一步转移到其他特定的身体部位。事实上，OA软骨中II型胶原表达上调，同时tca相关基因表达上调，表明OA患者软骨细胞修复基质所需的能量生成底物可能存在。

埃琳娜Tchetina
俄罗斯莫斯科纳索诺官方manbetx手机版娃风湿病研究所

出版

生长板和骨关节炎软骨细胞能量代谢的调节。
chetina EV, Markova GA
2018年11月

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