氧化应激在类风湿关节炎中的表现及中药抗氧化治疗现状

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1、氧化应激在类风湿关节炎中的表现及中药抗氧化治疗现状侯瑞英 摘要：自由基产生过多或消除障碍导致氧化应激的出现，氧化应激与类风湿关节 炎的发生发展密切相关。现就将氧化应激与类风湿关节炎发生、发展的关系，以 及抗氧化治疗在类风湿关节炎治疗中的研究现状予以综述。1 类风湿关节炎类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)作为一种常见的系统性慢性自身免 疫疾病，主要表现为周围对称性多关节慢性炎症性(非化脓性炎症)的疾病，可伴 有关节外的系统性损害(引起皮下结节、心肌炎、肺纤维化、胸膜炎、周围神经 炎、动脉炎等病变)。其病理特征以关节滑膜炎及对称性、破坏性的关节病变为 主要特征，并伴有

2、纤维沉淀、细胞增殖、分化及凋亡异常等，是一种致残率较高 的疾病。关节的软骨破坏与细胞因子的表达异常有关，保护性细胞因子与破坏性 细胞因子的失衡是造成RA病变的基础。目前已证实白细胞介素l(IL-l)和肿瘤坏 死因子TNF-a在类风湿关节炎的发病过程中起着重要作用，活化的巨噬细胞分 泌细胞因子IL-1和TNF-a，其在RA患者中不仅可刺激内皮黏附分子和炎性介质 的表达，并可以通过刺激成纤维细胞增殖，促进纤维细胞样B型滑膜细胞的增生， 进而合成并分泌多种蛋白多糖、透明质酸、细胞因子和金属蛋白酶等破坏软骨的 酶，从而导致骨及软骨的破坏。此外IL-15、IL-17、IL-6、IL-10、干扰素(IFN

3、)- Y等细胞因子在RA发生和发展过程中也起到一定作用1,2。但RA确切的发病机制 目前尚不十分清楚，研究显示，组织细胞的损害、T细胞亚群的减少以及免疫反 应的变化均与自由基的过度产生有关，提示氧化应激在RA病理机制中发挥重要 作用3，因此在治疗类风湿关节炎的过程中同期应用抗氧化剂被认为具有积极的 意义。2 RA中氧化应激的形成氧在机体组织正常代谢过程中可以形成自由基，包括02-、0H-和H2O2等有 害的中间产物。通常将这3种自由基称为活性氧。正常机体细胞中自由基的产生 与清除保持动态平衡,有效的抗氧化防御体系使自由基浓度维持在生理性低水平。 当机体的氧化作用与抗氧化作用失衡并向氧化作用倾斜

4、时，机体产生氧化应激(oxidative stress )。氧化应激可促进活性氧簇(reactive oxygen species， ROS)和活 性氮簇(reactive nitrogen species， RNS)等的产生。产生的活性氧簇和活性氮簇 一方面可使体内各种生物大分子如核酸(DNA、RNA)、脂质、蛋白质、糖等生 物分子以及线粒体等细胞器发生氧化损伤,另一方面作为信使分子参与调节基因 表达等生理病理过程，进而对机体或细胞组织产生损伤。2.1 RA中活性氧簇来源在RA患者中活化的巨噬细胞和单核细胞是活性氧簇的主要来源之一，其单 核细胞产生的活性氧是正常对照的27倍，90%的患者关节

5、滑液中可测得活性氧。 在RA患者体内，主要通过IFN-Y、IL-1、TNF-a等因子激活NADPH氧化酶途径 实现的，此外RA患者的滑膜和滑液中存在晚期糖基化终末产物(AGEs)及其受 体(RAGE)相互作用也可激活N ADP H氧化酶。在RA血单核细胞中，研究证实产活性氧簇水平与血液中TNF-a水平相关； 研究证实，环氧化酶(COX)、脂氧合酶(lipoxygenase)、黄嘌吟氧化酶(xanthine oxidase)等也参与活性氧簇的产生，而RA患者的滑膜组织或滑液则高表达环氧 化酶、脂氧合酶、黄嘌吟氧化酶和黄嘌吟氧化还原酶。2.2 RA中活性氮簇来源RA患者的滑膜和软骨因高表达诱导性一

6、氧化氮合酶和内皮性一氧化氮合酶 而成为一氧化氮的主要来源之一 HQ，此外，研究还发现线粒体一氧化氮合酶的 存在使得线粒体也成为一氧化氮的重要来源，并有可能参与RA患者体内一氧化 氮和活性氧簇的产生。一氧化氮不仅可产生跨细胞膜的浓度梯度并与局部微环境 的物质反应产生N0x，还能促进泛醌自氧化并伴有02-和H2O2或0N00-的产生。RA中活性氧簇和活性氮簇间协同产生和作用造成大量活性中问产物的产生, 进而参与RA病理机制。3氧化应激在RA发生发展中作用有研究显示,RA病人体内存在过氧化增强或抗氧化能力减弱的现象。Kamanl AU等通过测定36例类风湿关节炎患者及22例健康患者血浆中的抗氧化物质

7、的 血浆水平，发现类风湿关节炎患者血浆中维生素E、谷胱甘肽、口胡萝卜素的含 量，谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶的活性等均较正常健康者显著降低。另一 方面类风湿关节炎患者的血沉、丙二醛(MDA)含量、C反应蛋白、抗“O”效价、 类风湿因子、血小板计数等均较正常健康者高。结果提示血中过氧化脂质含量的 上升及相关的酶及非酶抗氧化剂活性的下降在类风湿关节炎发病过程中的具有 相当重要的地位。指出脂质的过氧化在类风湿关节炎的发病机理中扮演相当重要 的角色。Karatas日研究抗氧化系统的状况及过氧化脂质在类风湿关节炎病人体 内的状况发现类风湿关节炎患者血浆中的MDA水平明显高于健康志愿者(PvO.05),

8、而维生素A、E、C水平、SOD、谷胱甘肽活性却明显低于健康志愿者 组(PvO.05)。表明在类风湿关节炎患者的体内，氧化应激的水平上升，而抗氧化 系统的活性下降。Paredes S等研究类风湿关节炎患者体内维生素状况及相关的炎 性标记物和脂质过氧化物水平。研究结果发现病例组与对照组的总体血脂水平无 明显差别，但RA病人中低密度脂蛋白胆固醇和炎性标记物水平都显著高于健康 人(PvO.05),该研究进一步证实了慢性炎症过程及体内抗氧化维生素水平在类风 湿关节炎中的重要性，也解释了为什么类风湿关节炎病人患动脉粥样硬化症的几 率较高。Gotias等发现在诊断为类风湿关节炎的少年患者中，抗氧化物酶(SO

9、D， CAT, GSH )等重要抗氧化物酶的血浆水均有明显的下降，而MDA，GSH及一些 炎性因子ESR，CRP等均有上升。3.1氧化应激对生物分子的破坏作用研究表明活性氧簇(ROS)不仅可引起透明质酸、蛋白聚糖核心蛋白、透明 质烷和硫酸软骨素的片断化16，还可引起胶原的降解或多聚化。活性氧簇和活 性氮簇容易抑制软骨蛋白聚糖的合成，妨碍ATP合成。过氧化亚硝酸盐和次氯酸也可以通过抑制组织金属蛋白酶抑制剂的活性而 破坏骨软骨。金属蛋白酶组织抑制剂-1在给予次氯酸及0N00-或H OCI后其抑制 胶原酶、间质溶解素的活性有所下降，而H OCI能够激活潜在的有较强活性的中性粒胶原酶和明胶酶。次氯酸、

10、0N00-和02-与维生素C发生反应，对软骨功能有 较大的影响，使得关节液中的维生素C含量下降。低浓度的H202或02-或者在两者 均偏低的情况下，可促进破骨细胞对骨质的吸收，而一氧化氮则抑制这个过程， 并可以促进软骨细胞的凋亡，抑制软骨的合成及金属蛋白酶、环氧合酶的活性氧化应激可通过糖化氧化作用对蛋白质进行非酶促损伤并生成AGEs。研究 表明RA患者血液和滑液中AGEs的水平及种类显著增加，并可能与RA的自身 免疫反应、氧化应激等存在一定的联系。活性氮簇可对蛋白质进行硝基化或亚硝 基化修饰。如3-硝基酪氨酸(3-NT)修饰ou、s-亚硝基半胱氨酸(SNO-Cys)修饰。 Yamada】18】

11、等认为肌球蛋白重链SNO-Cys化和肌钙蛋白I水平显著增加可能是导 致RA患者渐进性肌无力的重要原因。同时慢性炎症反应产生的内源性活性氧簇 和活性氮簇可以导致DNA损伤以及遗传性改变。研究发现，RA滑膜基因组DNA 呈微卫星不稳定性，在RA滑膜组织内衬里及培养的RA成纤维样滑膜细胞中存在 以碱基置换为主的p53突变19。此外，RA患者线粒体膜因氧化应激去极化，跨膜 电位增加，有利于线粒体内容物进入胞质，进而参与自身抗体产生。32氧化应激对RA基因表达调控的影响硫氧还蛋白(TRX)，硫氧还蛋白还原酶(TRxR)是氧化应激诱导的氧化还原活 性系统。研究表明，局部氧化应激有助于RA成纤维样滑膜细胞上

12、调TRX表达， 它不仅具有潜在的刺激促炎性细胞因子TNF-a、IL-1和IL-6表达的能力20。还能 通过氧化还原修饰调节转绿激活蛋白1 (AP-1)、核因子(NF)-k B等的活性进而 凋节相关基因的转录。TRX还可参与二硫键的断裂和形成，故有利于RA中破坏 性蛋白酶的分泌及免疫球蛋白二硫键的形成。活性氧簇和活性氮簇还可作为信号 分子调节NF-k B抑制因子(IKB)和氧诱导因子-1 (HIF-1)等活性而参与RA的病理 进程。3.3氧化应激对RA细胞寿命的影响在正常情况下，DNA复制的保真性是通过DNA错配修复系统维持的，该系 统的关键成员包括MutSa(hMSH2和hMSH6)和MutS

13、p(hMSH2和hMSH3)0。但是 研究发现RA滑膜组织仅高表达hMSH 3且低表达hMSH6，暗示部分滑膜细胞可以 逃脱MMR的限制。研究还发现局部RA滑膜组织中存在氧化去氨基方式产生的 p53突变。上述结果可能是RA成纤维样滑膜细胞表现异常增殖并具侵袭性的原 因之一。氧化应激与RA病理进程间有相互促进的作用，但二者间的因果关系有待于 进一步研究。深入研究氧化应激与RA的关系、不仅有助于对氧化应激机制及其 在RA致病机制中的作用的理解，还可以为将氧化应激作为治疗RA的策略提供理 论依据。4. 中药抗氧化治疗类风湿关节炎现状由于活性氧代谢产物与类前列腺索、白细胞三烯、蛋白酶等被认为与类风湿

14、关节炎的组织破坏的机制相关，因此一些传统的药物的抗氧化活性成为减轻类风 湿关节炎患者临床症状的新机制。Shivani Jaswal22 等将40个类风湿关节炎患者随 机分成2组，一组给予传统的治疗方案，另一组在给予传统治疗方案的基础上再 给予抗氧化剂，对照组为20名男女健康志愿者。结果类风湿关节炎患者血浆中的 巯基化物、谷胱甘肽、维生素C水平明显低于健康志愿者，而MDA水平却明显高 于健康志愿者。经12周治疗后在传统给药+抗氧化剂组中，MDA水平明显低于单 纯传统给药组，差别有统计学意义。提示在类风湿关节炎的治疗中有必要在传统 的给药基础上同时给予抗氧化剂。而中药的抗氧化作用主要从以下两方面发

15、挥作 用：4.1对自由基的作用RA患者由于持续性滑膜炎的存在，使吞噬细胞产生大量的氧自由基，从而 使清除氧自由基能力减弱。吕新亮等观察痹痛康丸对AA大鼠血清自由基作用， 结果痹痛康丸组能显著升高AA大鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性，同时降 低血清过氧化脂质(LOP)含量，有效抑制滑膜炎症，对佐剂关节炎有显著治疗作 用。活络冲剂抑制大鼠佐剂性关节炎关节肿胀的同时，可升高血清中SOD活力， 抑制炎症组织PG含量。祛风散寒，除湿通络止痛中药(桂枝、芍药、知母等)组 成的制剂通痹灵可降低RA患者血清LPO，升高GSH-PDx、SOD，提示调节氧化- 抗氧化平衡，抑制氧自由基对组织的炎症损伤可能是

16、通痹灵抗炎的作用环节之一 清络饮、温络饮均可降低血清TNF-a、IL-6水平回。祛风湿方剂大、中剂量能 使AA大鼠腹腔巨噬细胞释放升高的过氧化氢(H2O2)、白细胞介素-l(IL-l)水平显 著降低，这可能是其抗风湿的作用机制之一25。4.2对NO的作用雷公藤甲素是雷公藤多貳的主要活性成分，该化合物能下调LPS(脂多糖)刺 激巨噬细胞内NF-k B及MAPK激酶活性，抑制诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)表 达，促进其降解，从而减少NO释放26。亦可降低关节炎患者滑膜成纤维细胞内 NF-k B活性，抑制COX-2和iNOS基因表达，从而减少PGE2及NO生成，并促进 滑膜成纤维细胞表达caspa

17、s-3，诱导后者凋亡0。张雪莉等观察乌头汤对AA大 鼠血清中NO的影响，结果能显著降低AA大鼠血清中NO水平。四神煎加味对佐 剂性关节炎大鼠血清IL-6及NO的影响的实验，结果提示四神煎加味有效降低了 大鼠血清IL-6和NO水平，减轻了局部炎症，改善了关节肿胀等症状28。5展望自由基在类风湿关节炎的发生及发展过程中具有相当重要的地位，因此在治 疗类风湿关节炎的过程中同期应用抗氧化剂被认为具有积极的意义。但在抗氧化 治疗过程中是否应一味的追求抗氧化的治疗呢?众所周知，机体内适量的氧自由 基是生命活动所必须的，正常时自由基在机体内的生成与清除处于一个平衡状态 只有在这个生成与清除系统出了问题的时候

18、才会导致疾病的发生。因此我们最终 的治疗目标是使到这个自由基的生成与清除重新达到一个平衡的状态，而不是一 味的追求清除大量的自由基。机体过多的自由基会导致许多疾病的发生，但机体 内自由基的含量过少也并不是好事，同样也会导致疾病的发生，目前国内外研究 的主要是如何清除体内的自由基，对于如何才能使得自由基的产生与清除处于一 个平衡的状态则研究甚少。“阴平阳秘，精神乃治”中医的阴阳平衡理论不单是 中医的精髓，也是整个医学理论的精髓，如何将这一理论更好地运用于自由基理 论的研究治疗RA，是发展祖国医学的一大契机，也是发展现代医学的一大着眼 点，力争在人类与疾病斗争的过程中作出贡献。许多研究已经表明天然

19、的自由基 清除剂相对人工合成的自由基清除剂有较少的致癌，致突变的作用，中药及其有 效活性成分在清除自由基方面具有较大的优势和潜力，许多化学成分如黄酮类、 三萜类等都已经在清除自由基方面显示出较好的活性。相信不久的将来中医药能 在抗氧化治疗相关RA方面会有巨大的贡献。参考文献：1 Matthews DR .The natural history of diabetes-related complications: theUKPDS experience J . Diabetes ObesMetab, 1999, 1(2): s7-s13.2 Carroll MF, Burge MR, Schad

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