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1、?骨关节炎滑膜中尿激酶型纤溶酶原激活物 及其受体蛋白的表达王万春, 王? 跃, 孙材江( 中南大学湘雅二医院骨科, 长沙 410011) 摘要 ? 目的: 检测尿激酶型纤溶酶原激活物(uPA) 及其受体蛋白(uPAR) 在骨关节炎(OA) 滑膜中的表达, 探讨 uPA 系统在 OA 发病中的病理作用。方法: 采用免疫组织化学方法检测 26 例OA 和 10例正常滑膜组织中uPA 和 uPAR 蛋白的表达水平。结果: 26例 OA 滑膜组织中 uPA 阳性表达19例(73% ), uPAR 阳性表达14 例(54?6% )。10 例正常滑 膜组织中, uPA 阳性表达2 例(20% ) , uP
2、AR 阳性表达 1例(10% )。uPA 和uPAR 在 OA 滑膜中主要分布于滑膜衬里层细 胞、 衬里下层单核细胞、 巨噬样细胞及血管内皮细胞。OA 滑膜组织中 uPA 和 uPAR 蛋白的表达水平呈直线相关( r = 0. 920, P 70%。对每个标本取 5 个不同 视野计数, 取其平均值。 1?4? 统计学处理 ? 运用 SPSS 统计软件, 采用 x2检 验及相关分析。2? 结 ? ? 果2?1? 骨关节炎滑膜 HE 染色 ? OA 患者滑膜衬里层 细胞增厚, 部分区域滑膜衬里层细胞达 4 7 层, 滑 膜细胞肥大, 以巨噬细胞样细胞增多为主, 有少量淋 巴细胞浸润; 滑膜下层毛细
3、血管轻度增生, 中度炎性 浸润, 广泛纤维化。 2?2? uPA 在关节滑膜中的表达? uPA 蛋白阳性反应 定位于细胞质, 呈黄色或棕黄色颗粒。26 例OA 中, uPA 蛋白阳性 19 例, 阳性表达率为 73?1%; 其中阳 性, ( + + + ) 2 例( 7?7% ) ; 阳性( + + ) 8 例( 30?8%) ; 阳性( + ) 9 例( 34?6% ) ; 阴性( - ) 7 例( 26?9% ) 。10 例正常滑膜中, uPA 蛋白阳性( + ) 2 例( 20%) ; 阴性 ( - ) 8 例( 80%) , 两组比较差异有显著性意义( P 0.01) 。uPA 蛋白阳
4、性细胞主要分布在滑膜衬里层 和滑膜下层。呈阳性染色的主要是滑膜衬里细胞、 滑膜下层单核细胞和血管内皮细胞( 附图1) 。附图? 1? uPA 蛋白阳性细胞分布于滑膜衬里层细胞、 单核细胞和血管内皮细胞; 2 ?uPAR 蛋白阳性细胞分布于滑膜细胞和单核细胞? ABC 法 !400 Fig? 1. Positive staining of synovial lining cells, mononuclear cells and vasular endothelial cells? 2. Positive staining of synovial cells and mononuelear cel
5、ls ABC 法! 400 2?3? uPAR 在关节滑膜中的表达 ? uPAR 蛋白阳性 反应主要定位于细胞质, 少部分定位于细胞膜上, 呈 黄色或棕黄色颗粒。26 例 OA 中, uPAR 蛋白阳性 14例, 阳性表达率为 53?8%, 其中, 阳性( + + ) 2 例 ( 7?7% ) ; 阳性( + ) 12 例( 46?2% ) ; 阴性( - ) 12 例 ( 46?2% ) 。10 例正常滑膜中, 只有 1 例uPAR蛋白弱258湖南医科大学学报, 2001, 26( 3)阳性表达( 10% ) , 两组比较差异有显著性( P 0. 05) 。阳性信号主要定位于滑膜细胞和单核细
6、胞( 附 图2) 。 2?4? OA 患者关节滑膜中 uPA 和 uPAR 表达的相关 性分析 ? 26 例 OA 患者的 uPA 和 uPAR 阳性的细胞 百分比两者呈高度正相关( r = 0. 920, P 0. 01) 。3? 讨 ? ? 论尿激酶型纤溶酶原激活物( urokinase- type plas? minogen activator, uPA) 是一种丝氨酸蛋白酶, 具有高 度特异性激活纤溶酶原为纤溶酶的活性。在体内多 种细胞能合成 uPA。uPA 合成后以无活性的单链前 体( pro- uPA) 的形式释放, pro- uPA 的活性仅为 uPA 的几百分之一, 在细胞由蛋
7、白裂解酶( 如组织蛋 白酶 B3、 纤溶酶) 裂解为双链有活性的 uPA。活化 的 uPA 主要作用于细胞迁移和组织修复, 介导细胞 周围基质蛋白的降解。除了可以激活纤溶酶原外, uPA 自身还能直接降解细胞外基质和基底膜4。值 得注意的是纤溶酶本身又可直接裂解 pro- uPA 为 uPA, 从而形成一个正反馈环。 尿激酶型纤溶酶原激活物受体( urokinase- type plasminogen activator receptors, uPAR) 是 uPA 的细胞 受体, 分子量为( 55 60) ! 103的糖蛋白, 含有 313 个氨基酸残基, 由三条相似的富含半胱氨酸的区域 重
8、复构建而成。uPAR 通过糖基磷脂酰肌醇链( GPI) 附着在细胞膜表面, 能特异性地结合 uPA 和大分子 pro- uPA, 使聚集在细胞表面。与受体结合的 uPA 催化细胞表面的纤溶酶原形成纤溶酶, 产生蛋白溶 解连锁反应, 导致细胞膜和细胞外基质的破坏溶解。 pro- uPA 和 uPA 通过它们氨基末端的生长区域与 uPA 结合后, 极大地增强了纤溶酶原的活化, 从而加 速了细胞外基质蛋白降解、 细胞浸润等病理过程。 uPAR 可以与细胞粘附分子和细胞外基质成分结合, 如细胞表面的整合素 ?1,?3、 玻璃体结合蛋白和整合 素5,诱导白细胞粘附和趋化, 进一步导致细胞侵 袭。uPA
9、和 uPAR 在炎症过程中时白细胞趋化, 白细 胞- 内皮细胞相互作用以及血管形成中发挥着重要 作用。uPA 在类风性关 节炎( Rheumatoid arthritis, RA) 和OA 等炎症性关节病的滑膜、 软骨、 滑液甚至 血浆 中的表达均 增高, 但以 RA 病人中增 高明 显6,7。OA 滑膜、 软骨中, uPAR 的表达也增高8。 OA 滑膜成纤维细胞、 软骨细胞、 单核- 巨噬细胞多 型核白细胞以及内皮细胞均能合成表达 uPA 和 uP? AR 9。uPA 在炎性关节病中通过两条途径来产生其 病理作用, 其一为纤溶酶依赖性途径; 被 uPA 活化的 纤溶酶, 除直接引起软骨和骨
10、基质蛋白降解外, 还具 有多种功能, 如纤维降解、 前金属蛋白酶活化、 潜在 的细胞因子活化, 导致关节软骨和骨基质的进行性降解, 其二为非纤溶酶依赖性途径: 是指分泌的 pro - uPA 和 uPA 结合 uPAR 后可以直接促进炎性细胞 的有丝分裂、 迁移和粘附, 也可以直接引起细胞外基 质降解, 从而引起关节炎症性病变10。 uPA/ 纤溶酶系统与细胞因子之间的相互联系和 相互作用, 也间接地促进 OA 的病变。白细胞介素 1?( IL?1?) 、 肿瘤坏死因子 (TNF? ) 、 转化生长因子? (TGF?) 、 粒细胞- 单核细胞集落刺激因子( GMCSF) 都可以增强 uPA 的
11、合成和分泌。TNF? , 干扰素 ! (TFN?! ) 和 bTGF 则可诱导单核细胞表面 uPA 的表 达11。本研究从蛋白水平检测了 OA 及正常滑膜组 织中uPA 和 uPAR 的表达水平、 定位和分布。结果 显示, 滑膜衬里层细胞、 滑膜下层单核细胞巨噬细胞 样细胞、 多型核白细胞以及内皮细胞均出现 uPA 和 uPAR 的表达, 正常滑膜组织中虽也有表达, 但其强 度明显低于 OA 滑膜。滑膜中增高的 uPA 除引起或 加剧滑膜炎症外, 还可直接释放入关节液中, 激活软 骨中的纤溶酶原, 滑膜中被激活的纤溶酶也可释放 入关节液中, 引起关节软骨基质的降解。OA 滑膜衬 里层细胞 uP
12、A 增高并与各种细胞因子间相互作用, 使得滑膜炎症迁延, 软骨细胞外基质降解。导致关 节软骨的进行性破坏。Walter12和 Pap 13分别发现 uPA 在 OA 关节软骨破坏严重的表浅层强烈表达, 并 且uPA 的水平与关节软骨破坏的严重程度密切相 关。他们认为, 活检 OA 关节软骨, 用免疫组化方法 检测 uPA, 可作为一种评估 OA 的病变情况指标; 进 一步支持了 uPA 系统在 OA 基质降解中的重要作 用。此外, Kikuchi14等人发现在细胞外基质降解的 病理过程中,MMP3 和uPA 有相互协同作用。 uPA 可以通过多种途径来调节滑膜炎症和软骨 破坏。uPA 可以直接
13、引起炎症细胞分化增殖、 迁移 和粘附 10。uPAR 则被认为是单核细胞的激活抗 原, 它与巨噬细胞分化、 细胞外蛋白水解、 粘附细胞 外基质( ECM) 、 刺激基质金属蛋白酶( MMP) 的产生 有关 5。uPA 和 uPAR 与其它炎性介质在关节滑膜 上相互作用, 共同促进其表达。uPA 本身可以增加 单核细胞上 uPAR 的数量, 导致滑膜局部炎症的持 续存在和蛋白裂解。本研究发现, OA 滑膜组织中 uPA 和 uPAR 蛋白的表达, 两者呈直线相关, 具有良 好的协同性, 在 uPA 表达强的病例, uPAR 的表达也 增强, 这进一步证明了 uPA 和 uPAR 在炎症部位具 有
14、相互促进作用。在 uPA 介导的纤维降解过程中, uPA 和 uPAR 的协同高表达可促使滑膜细胞等具有 免疫活性的细胞具有更高的增生活性和更大侵袭破 坏力, 以适应其蛋白溶解活动的需要。关于 uPA 及 其抑制物在 OA 患者软骨中的表达、 在血浆和关节 液中的含量以及 uPA 与金属蛋白酶协同作用引起关 节软骨破坏的具体机制等有待于进一步研究。259骨关节炎滑膜中尿激酶型纤溶酶原激活物及其受体蛋白的表达? 王万春, 等参考文献: 1 ? Altman RD. Criteria for classification of clinical osteoarthritis J . JRheuma
15、tol, 1991, 18:10- 12. 2 ? Szekaneca Z, Haines GK, Koch AE. Differential expression of theurokinase receptor (CD87) in arthritic and normal synovial tissues J . J Clin Pathol, 1997, 50: 314- 319. 3 ? Ikeda Y, Ikata T, Mishiro T. Cathepsins B and L in synovial fluidsfrom patientswith rheumatoid and th
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