作者：何峰，于世宾，第四军医大学口腔医院

颞下颌关节紊乱病（temporomandibular diseases，TMD）是指累及颞下颌关节（temporomandibular joint，TMJ）和/或咀嚼肌的一类口腔常见疾病，主要临床表现为颌面部疼痛、关节杂音和下颌运动受限，严重影响患者的生活质量。

TMD的人群发病率高达20%~40%，据统计美国每年用于TMD治疗的费用高达数百亿美元。颞下颌关节骨关节炎（temporomandibular joint osteoarthritis，TMJOA）是TMD的重症表现形式，据统计约有14.56%的TMD 患者具有TMJOA的影像学表现，由此推算我国的TMJOA患者数量至少在4000万以上。

然而，目前通过各种治疗手段只能缓解症状，并不能完全治愈TMJOA，因此阐明其具体病理机制对治疗TMJOA具有重要理论及临床意义。本文就新型细胞死亡模式——程序性坏死（necroptosis）在TMJOA软骨退变中的作用机制进行综述。

1. Necroptosis是一种严重影响软骨组织稳态的“新型”细胞死亡模式

关节软骨退变是骨关节炎（osteoarthritis，OA）最典型的病理特征之一，但其确切发病机制尚未清楚。软骨细胞死亡和软骨基质降解是OA关节软骨退变的主要表现。软骨细胞是软骨内唯一的细胞类型，相比较软骨基质降解而言，软骨细胞死亡是关节软骨退变中的核心事件，但截至目前软骨细胞死亡机制尚未完全阐明。

细胞的死亡机制一直是生物医学研究的核心热点之一，1973年Schweichel和Merker根据形态学观察将细胞死亡分为3种类型——凋亡（apoptosis）、自噬（autophagy）和坏死（necrosis）。细胞凋亡是为维持内环境稳定由基因控制的细胞自主的有序死亡，主要表现为细胞皱缩变小、细胞骨架解体、细胞器凝聚、胞核固缩、染色质凝集、凋亡小体形成等。细胞自噬是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器并使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程，借此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。凋亡和自噬都属于细胞自我调控的主动过程，因此也被称为“程序性细胞死亡”。

相对于凋亡和自噬而言，坏死一直被认为是急性的、不可调控的，因此关于坏死的研究较少。直到2000年Holler等发现了一类由受体相互作用蛋白1（receptor-interacting protein，RIP1）介导的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）非依赖性的细胞死亡，这类细胞死亡既具有坏死的特征，又受基因调控。

2005年Degterev等正式将这类坏死命名为Necroptosis，目前Necroptosis是研究最多、最热的坏死途径。Necroptosis主要表现为细胞器肿胀、细胞膜完整性严重破坏、细胞及其内容物崩解进入周围组织。

在细胞凋亡、自噬进程中细胞膜完好，不存在细胞内外大规模的物质交换，一般不引起或仅有轻微的周围组织反应，而Necroptosis发生时细胞内容物，如高迁移率族蛋白（high mobility group box-1protein，HMGB）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、TNF-α、晚期糖基化终产物（advanced

 glycation end products，AGEs）等作为损伤相关分子模式（damage associated molecular patterns，DAMPs）进入周围组织，进而引发周围细胞和细胞外基质的反应（如炎症反应）。因此，相比较凋亡和自噬而言，Necroptosis的发生对组织稳态的破坏性更大。

2. TNF-α-RIP1-RIP3-MLKL是Necroptosis发生的经典通路

Necroptosis可由病毒感染、电磁辐射等非配体受体方式启动，但主要是由TNF-α、Fas配体（Fas ligand，FasL）、肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）等分子与之相应的受体结合所引起，虽然FasL和TRAIL均可激活Necroptosis，但其促炎活性明显弱于TNF-α，目前以TNF-α诱导的Necroptosis通路研究得最为清楚。

2015年Yang等研究表明Necroptosis发生的始动因子TNF-α在OA退变髁突软骨中的表达显著上调，抑制TNF-α可以有效缓解髁突软骨退变。相比较于肿瘤坏死因子受体1（TNF receptor 1，TNFR1），TNFR2不包含细胞内死亡结构域（death domain，DD），无法介导细胞死亡反应，因此本文以经典的TNF-α/TNFR1启动Necroptosis综述其发生机制。

由于细胞类型、细胞活化状态和微环境因素的差异以及TNFR1下游信号通路的复杂性，经TNF-α刺激后，细胞会面临不同的命运——存活、凋亡或程序性坏死。TNF-α与TNFR1结合后，TNFR1、RIP1以及TRADD（TNFR1-associated death domain protein）通过各自的死亡结构域结合在一起，之后TRADD募集细胞凋亡蛋白抑制因子1 和2（cellular inhibitor of apoptosis 1/2，cIAP1/2）、TNF-α受体相关因子2（TNF-αreceptor-associated factor 2，TRAF2）、泛素酶等形成复合体Ⅰ。

此时，如果RIP1被泛素化修饰，泛素化的RIP1将作为支架蛋白募集转化生长因子β激活激酶1（transforming growth factor-βactivated kinase 1，TAK1）等激活NF-κB信号通路，从而抑制细胞凋亡和死亡。如果TNFR1从复合体I解离，RIP1去泛素化，在Caspase-8活性被抑制或RIP3和混合系激酶区域样蛋白（mixed lineage kinase domain-like protein，MLKL）的表达水平足够高的情况下，RIP1、RIP3通过磷酸化的形式和MLKL形成复合物，即坏死小体（necrosome complex）。

之后磷酸化的MLKL（p-MLKL）形成寡聚体，锚定于细胞膜上，可增加细胞膜的通透性，使胞膜破裂，引发细胞内容物释放，最终引起Necroptosis。胞膜破裂可能是通过p-MLKL寡聚形成孔道直接引发，也可能是通过转运蛋白或离子通道的激活间接引起。

3. Necroptosis对OA退变软骨的影响

以往Necroptosis的研究多集中在神经、肿瘤等领域，而软骨细胞Necroptosis在近几年逐渐受到研究者们的关注。2015年国内学者孙玉环等证实TNF-α刺激人下颌髁突软骨细胞后存在程序性坏死细胞，但主要细胞死亡方式仍是凋亡，并且同时抑制二者可显著提高软骨细胞的存活率。

Lee等研究发现TNF-α刺激正常大鼠膝关节软骨细胞后多数细胞并未表现出胞核固缩的凋亡迹象，而且凋亡细胞的数量显著低于总细胞死亡的数量，凋亡抑制剂zVAD-FMK非但不能抑制TNF-α所诱导的软骨细胞死亡，还使死亡细胞数量进一步增多，而Necroptosis抑制剂Nec1能显著抑制TNF-α刺激所诱导的细胞活性降低，这些结果均提示TNF-α刺激所诱导的软骨细胞死亡模式主要为Necroptosis。

Riegger等最新研究也发现在人膝关节OA的高度退变软骨组织中Necroptosis关键分子RIPK3 和p-MLKL高表达，并且在体外软骨组织块创伤模型中，Nec-1对软骨细胞的保护作用强于zVAD-FMK。以上研究均表明Necroptosis是一种重要的软骨细胞死亡模式。

Zhang等研究发现在对大鼠颞下颌关节施加一定的机械压力后，大鼠下颌髁突软骨显著变薄，RIPK1、RIPK3等表达显著上调，单独应用凋亡抑制剂zVAD-FMK 或Necroptosis抑制剂Nec1均可部分逆转髁突软骨厚度变薄的现象，两种抑制剂同时应用逆转效果最佳，这提示在异常机械应力所致的髁突软骨异常变薄进程中细胞凋亡和Necroptosis均发挥着重要作用。

Liang等也发现在内侧半月板失稳术（DMM）小鼠OA模型中运用Nec1治疗可以抑制基质金属蛋白酶（MMPs）和ADAMTs5的增加，从而显著减轻软骨的破坏程度。由此可见，在OA 进程中抑制Necroptosis可以显著逆转软骨的退行性变，针对Necroptosis相关因子的调控可能是今后治疗OA的一种全新方式。

4. Necroptosis产生的DAMPs对OA退变软骨的影响

Necroptosis发生后细胞膜破裂所释放的细胞内容物中存在大量对周围组织有害的物质，其中近年来研究最多的就是DAMPs，DAMPs指机体自身细胞死亡所释放的内源性危险信号分子。目前软骨中研究较多的DAMPs 有HMGB1、MMPs、AGEs、警报素（alarmins，S100A8/S100A9/S100A12）等。

国内龙星教授课题组研究发现TMJOA患者的关节盘及滑膜组织中的HMGB1表达显著升高；Hamada等也证实OA患者的关节滑液中存在大量HMGB1；并且在胶原酶诱导的大鼠OA 模型中，通过中和HMGB1蛋白能够明显减轻炎症关节的组织病理学异常和宏观肿胀，起到显著的治疗效果。

Ye等发现随着TMJOA的进展，软骨中MMP-13的表达升高，并加重髁突软骨的退行性改变；通过抑制MMP-3、MMP-9的表达能够阻止大鼠TMJOA 模型的软骨降解。同样，在小鼠OA模型中，滑膜中S100A8/S100A9蛋白表达升高；与健康对照组相比，OA 患者滑膜液中的S100A12水平显著升高，同时S100A12可通过增加人软骨细胞中MMP-13和血管内皮生长因子（VEGF）的分泌来促进OA 的进展。由此可见，DAMPs在OA软骨退变中发挥着重要作用。

更值得一提的是，2017年Ding等研究证实在上调软骨细胞MMPs、ADAMTs及iNOS的效应中，HMGB1与IL-1β具有明显的协同效应。亦有研究证实HMGB1可以直接作用于细胞膜上Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）和趋化因子受体（chemokine receptors，CXCRs）等，进而启动细胞内信号转导引发促炎效应。

相关类似的研究表明Necroptosis发生后软骨细胞后所释放的HMGB1等关键DAMPs可以在软骨内或关节腔内以自分泌或旁分泌的方式诱导周围细胞分泌TNF-α、IL1β、IL8、MMPs、ADAMTs等促炎/降解因子，形成TNF-α-necroptosis-DAMPs-TNF-α恶性环路，进一步诱发软骨细胞Necroptosis和软骨基质降解，不断促进OA软骨退变的发展。

5.结语与展望

Necroptosis是近年来研究较多的细胞死亡方式，它在OA软骨退变过程中所起的作用也被越来越多的学者所重视，尤其是Necroptosis发生后所释放的DAMPs所介导的恶性环路可能是导致软骨细胞死亡和软骨基质降解最主要的原因之一。

目前尽管Necroptosis在TMJOA中的研究很少，但在TMJOA进程中从Necroptosis启动因子TNF-α、关键因子RIPK1/RIPK3，到Necroptosis发生后细胞所释放的HMGB1、MMPs、警报素等DAMPs的表达均显著上调，Necroptosis的抑制剂Nec1能逆转髁突软骨退变的程度，因此在TMJOA 进程中可能存在TNF-α-Necroptosis-DAMPs-TNF-α恶性环路。今后深入研究软骨细胞Necroptosis在TMJOA软骨退变中的作用机制，有望为TMJOA病变机制提供新认识，同时为TMJOA的治疗提供新的药物靶点。

来源：何峰,于世宾.程序性坏死在颞下颌关节骨关节炎软骨退变中的研究进展[J].口腔医学研究,2021,37(01):15-18.