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骨关节炎（OA）治疗有新方向，调节巨噬细胞极化或成关键，多种疗法待验证。
骨关节炎现状与巨噬细胞的关键作用
骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是一种常见的慢性退行性关节疾病，主要特征为透明软骨损伤、滑膜炎症以及异常的软骨下骨代谢。它会引发持续的关节疼痛和僵硬，严重降低患者的日常活动能力和生活质量，给社会带来沉重的经济负担。随着全球人口老龄化和肥胖问题的加剧，OA 的患病率逐年上升。
以往认为 OA 的发病常源于关节组织的机械磨损，然而近年来临床证据表明，除机械负荷外，持续的低水平炎症，尤其是滑膜炎，会加剧 OA 的影像学进展和疼痛症状，OA 如今被重新归类为一种涉及先天免疫系统的低度炎症性关节疾病。
巨噬细胞作为维持关节稳态和炎症的主要效应细胞，在 OA 的症状和结构进展中起着关键作用。其中，组织驻留巨噬细胞（Tissue-Resident Macrophages，TRMs）永久性地存在于滑膜组织中，独立于循环单核细胞，具有独特的表型和功能特征。在正常生理条件下，TRMs 能通过产生抗炎细胞因子和生长因子来调节局部免疫反应、促进组织修复和维持关节完整性，从而维持关节稳态。但在 OA 环境中，TRMs 可能转变为促炎表型，加重炎症反应和关节退化。
巨噬细胞极化及其在 OA 中的作用机制
- 巨噬细胞的起源与激活：在正常生理状态下，巨噬细胞通过单核细胞池在关节滑膜局部增殖，维持相对稳定的数量，履行维持稳态的功能。而在 OA 发展过程中，滑膜中的常驻巨噬细胞会受到外源性或内源性促炎刺激而被激活。激活途径主要有两种，一种是急性创伤或慢性关节磨损产生的损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），如软骨碎片、聚集蛋白聚糖（aggrecan，ACAN）和纤连蛋白等，它们会与巨噬细胞上的模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）结合，激活核因子 κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB）通路，促使巨噬细胞分泌促炎细胞因子和趋化因子。另一种主要途径是炎症小体途径，受损的软骨细胞会产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），介导 NLR 家族含 pyrin 结构域蛋白 3（NLR family pyrin domain containing protein 3，NLRP3）和半胱天冬酶 - 1（Caspase-1）组装成 NLRP3 炎症小体，诱导促炎细胞因子（如 IL-1β、IL-1α、IL-18）的成熟和分泌，进而引发炎症级联反应。
- 巨噬细胞的极化与失衡：激活后的滑膜巨噬细胞会在关节微环境中发挥多种作用，根据其激活状态和功能可分为经典激活的 M1 型和替代激活的 M2 型。M1 巨噬细胞在干扰素 -γ（interferon-γ，IFN-γ）、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）或肿瘤坏死因子 -α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等刺激下产生，它们能通过产生活性氧、一氧化氮和释放溶酶体酶来清除病原体，但同时也会分泌多种趋化因子和促炎细胞因子（如 TNF-α、白细胞介素 - 1（IL-1）、IL-6、IL-12 和环氧化酶 - 2（COX-2）等），参与炎症反应，在清除细胞碎片的过程中，也会损伤软骨细胞和阻碍组织修复。M2 巨噬细胞又被称为伤口愈合巨噬细胞，在 IL-4 和 IL-13 的激活下，表达促软骨形成基因，如转化生长因子 -β（transforming growth factor-β，TGF-β）和胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor，IGF），能够促进 II 型胶原（type II collagen，COL2）和糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAGs）的合成，具有抗炎和修复软骨的功能。
在正常情况下，关节腔内巨噬细胞的 M1/M2 比例保持动态平衡，可根据不同刺激快速转换。但在 OA 进展过程中，巨噬细胞会不断积累并出现极化失衡。研究发现，OA 患者滑液中 M1/M2 巨噬细胞的比例与 Kellgren-Lawrence 分级（OA 影像学严重程度）呈正相关。这种失衡会导致慢性低度关节炎症，M2 巨噬细胞合成细胞外基质（extracellular matrix，ECM）成分的能力受限，而 M1 巨噬细胞持续释放的促炎因子会进一步破坏软骨基质。3. 巨噬细胞对软骨代谢的影响：在 OA 中，M1 巨噬细胞会分泌炎症细胞因子、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）和活性氧，诱导软骨细胞衰老和凋亡，减少 ACAN、GAG 和 COL2 等关键 ECM 成分的合成。同时，促炎细胞因子还会促进包括 MMPs 和含血小板反应蛋白基序的解聚素和金属蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS）等多种蛋白水解酶的合成和释放，降解关节软骨。此外，巨噬细胞还能直接抑制软骨细胞的分化。
而在正常状态下，TRMs 主要表现为 M2 样表型，对软骨健康有益；但在 OA 环境中，TRMs 向 M1 样表型转变，会增加促炎细胞因子和 MMPs 的分泌，直接降解软骨 ECM，抑制软骨细胞的合成代谢过程。4. 巨噬细胞与骨赘形成的关系：巨噬细胞极化与骨赘形成也密切相关。激活的巨噬细胞在机械负荷下，通过调节 TGF-β 等生长因子信号通路介导骨形成。研究发现，在胶原酶诱导的小鼠 OA 模型中，选择性去除滑膜巨噬细胞可显著减少关节骨赘和滑膜纤维化的形成。M1 巨噬细胞分泌的 R-spondin-2 会诱导软骨细胞肥大和凋亡，促进软骨退变和骨赘形成，加重 OA 的结构进展。5. 巨噬细胞介导 OA 疼痛的外周敏化机制：滑膜巨噬细胞作为感知关节损伤的哨兵细胞，在 OA 疼痛中发挥重要作用。当关节受损时，巨噬细胞释放的促炎介质可直接激活疼痛受体，导致关节外周敏化。M1 巨噬细胞通过分泌 TNF-α，诱导电压门控通道蛋白 NaV1.3、NaV1.8 和 CaV3.2 上调，引发背根神经节（dorsal root ganglion，DRG）神经元的异位冲动，介导疼痛超敏反应。巨噬细胞分泌的趋化因子可激活瞬时受体电位香草酸亚型 1（transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1），并将巨噬细胞从损伤或炎症部位招募到 DRG，引发长时间的神经炎症，这是 OA 关节疼痛的关键因素。此外，TNF-α 和 IL-1β 还能调节滑膜巨噬细胞中神经生长因子（nerve growth factor，NGF）的表达，NGF 是导致外周疼痛敏化的主要生长因子，可使伤害感受器合成神经肽，使感觉神经末梢敏感化，从而产生 OA 疼痛。
调节巨噬细胞极化在 OA 治疗中的应用与局限
- 复合药物
- 皮质类固醇：皮质类固醇是一种强效的抗炎激素药物，对多种关节组织细胞有影响，滑膜巨噬细胞可能是其在 OA 中的作用靶点之一。体外研究表明，地塞米松可通过抑制 M1 巨噬细胞极化（下调 IFN-γ 和 TNF-α 等促炎因子）和促进 M2 巨噬细胞极化（上调 IL-4 和 IL-10 等抗炎因子）改善滑膜炎症；在兔创伤后 OA 模型中，关节腔内注射地塞米松可保护软骨免受退变，改善滑膜炎症，但在体内其是否通过驱动巨噬细胞向 M2 表型极化发挥作用尚未明确。另一种皮质类固醇免疫抑制剂人参皂苷（Kinsenoside，KD）在小鼠 OA 模型中，可剂量依赖性地上调 M2 巨噬细胞相关基因的表达，改善蛋白多糖流失，增加关节软骨厚度。然而，皮质类固醇治疗存在诸多副作用，如免疫抑制过度、电解质失衡、血脂代谢异常、肾上腺皮质功能障碍、精神障碍、骨质疏松和股骨头坏死等，因此其在 OA 治疗中通常仅用于短期关节腔内注射。
- 透明质酸（Hyaluronic acid，HA）：HA 是一种天然存在的糖胺聚糖，传统上认为其通过提供粘弹性流体减少关节内摩擦和应力，从而减轻软骨细胞损伤。近年来发现，不同分子量的 HA 对巨噬细胞表型有不同影响。低分子量 HA 片段会激活 NF-κB 信号通路，上调促炎基因表达；而高分子量 HA（high molecular weight HA，HMW-HA）倾向于与 CD44 受体结合，抑制炎症级联反应，促进 M2 表型极化。在小鼠 OA 模型和临床研究中，使用 HMW-HA 衍生物进行关节腔内注射，可增加滑膜中 M2 巨噬细胞的比例，降低滑膜液中促炎细胞因子的水平。但目前还需要更多研究来明确 HMW-HA 在人体 OA 患者中促进 M2 重极化的具体机制，以更好地应用于临床。
- 生物活性分子
- 单克隆抗体：针对巨噬细胞极化的单克隆抗体疗法已开始应用于 OA 治疗，但诱导 M2 巨噬细胞极化的程度仍在研究中。例如，阿达木单抗可改善中重度膝 OA 患者的膝关节疼痛和功能评分，但具体机制与 M2 极化的关系尚未明确；非司奴单抗通过抑制巨噬细胞产生 NGF 发挥抗炎作用，可改善膝 / 髋 OA 患者的步行疼痛和关节功能，但由于抗 NGF 单克隆抗体临床试验中出现严重不良事件，如骨坏死，美国食品药品监督管理局暂停了相关临床试验。此外，针对 TNF-α 的单克隆抗体也有报道与严重感染和恶性肿瘤相关，因此需要更多临床前和临床研究来确认其安全性。
- 鱿鱼 II 型胶原蛋白（Squid Type II Collagen，SCII）：SCII 在关节软骨细胞的发育和成熟中起重要作用，研究发现 SCII 或其衍生的生物活性材料可诱导巨噬细胞向 M2 表型极化，抑制软骨细胞的病理性凋亡和肥大，促进软骨修复，减轻 OA 进展。在大鼠 OA 模型中，SCII 可降低软骨区域 MMP-13 的免疫染色，增加蛋白多糖含量，改善软骨组织的结构完整性。目前 SCII 仍处于临床前研究阶段。
- TRPV1 调节剂：TRPV1 是一种非特异性阳离子通道，可调节疼痛感知和免疫细胞活性，介导 CD4? T 细胞激活和 M2 巨噬细胞极化。在大鼠 OA 模型中，关节腔内注射 TRPV1 激动剂可有效改善滑膜炎症评分，减少 M1 巨噬细胞含量，减轻软骨破坏和骨赘形成。一项 IIb 期临床试验表明，关节腔内注射 TRPV1 激动剂 CNTX-4975 可显著改善 OA 相关膝关节疼痛。未来针对 TRPV1 的干预策略可能成为 OA 的有效治疗方法。
- 干细胞：间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）是一种多能干细胞，可通过分泌生长因子、趋化因子、细胞因子等调节多种先天免疫细胞，改善关节腔微环境，抑制炎症，修复受损软骨。研究发现，MSC 诱导巨噬细胞向 M2 表型重编程涉及多个信号通路，如 PI3K/AKT、NF-κB 和 JAK/STAT 通路。在实验中，胎盘 MSCs 与巨噬细胞、OA 软骨细胞共培养，可降低 M1/M2 巨噬细胞极化比例，增加软骨细胞活性，增强 GAG 生成；将人脂肪来源干细胞的细胞外囊泡注射到小鼠 OA 模型关节腔中，可减少膝关节滑膜中 M1 巨噬细胞数量，抑制滑膜和软骨中 IL-1β 的表达，有效改善软骨蛋白多糖含量，减轻 OA 进展。不过，以往研究主要集中在增强 MSCs 的成软骨分化，未来还需更多研究探索干细胞分泌的生物活性因子对关节腔内免疫微环境的影响机制。
基因治疗调节巨噬细胞极化治疗 OA 的前景与挑战
- 基因治疗的优势与研究进展：与传统药物治疗方法不同，基因治疗通过实现核酸的长期表达，为 OA 治疗提供了更理想的途径，可避免频繁给药。基因治疗是通过修饰或操纵基因表达来改变活细胞的生物学特性，以达到治疗效果。随着分子生物学、合成生物学和生物工程技术的发展，基因药物种类不断增加，包括质粒 DNA（plasmid DNA，pDNA）、规律成簇间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）、小干扰 RNA（small interfering RNA，siRNA）和微小 RNA（microRNA，miRNA）等。
在巨噬细胞极化的分子网络中，多个转录通路参与其中。转录因子 NF-κB、核转录因子激活蛋白 1、CCAAT / 增强子结合蛋白 α（CCAAT/Enhancer Binding Protein Alpha，C/EBPα）和 IFN-γ 参与 TLR 诱导的巨噬细胞向 M1 型极化；而信号转导及转录激活因子 6（signal transducer and activator of transcription 6，STAT6）、过氧化物酶体增殖物激活受体 γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPAR-γ）、IFN-4 和 Kruppel 样因子 4（Kruppel-like factor 4，KLF4）等参与巨噬细胞向 M2 型极化。基于对这些分子机制的深入理解，通过基因治疗精确调节巨噬细胞表型有望成为改善 OA 的有效方法。
miRNA 是一类新型非编码小 RNA，可在转录后水平抑制 mRNA 翻译，调节多种蛋白质的表达。作为表观遗传调控的关键因子，miRNA 可在不改变蛋白质编码 DNA 序列的情况下改变基因表达，为调节巨噬细胞基因表达提供了一种更安全的方法。例如，过表达 miRNA-let7c 可降低 M1 表型表达，促进巨噬细胞向 M2 表型极化；miR223、miR-124 和 miR-125a-5p 等也被认为是将 M1 巨噬细胞重极化为 M2 的潜在治疗策略。
siRNA 介导的对促炎细胞因子的瞬时抑制可有效缓解关节炎症。通过 siRNA 沉默相关促炎通路，可降低 M1 巨噬细胞标记物的表达，使 M1 巨噬细胞重极化为 M2，减轻炎症。其中，基于 TNF-α siRNA 的疗法在治疗炎症性疾病中应用广泛。
表达抗炎介质的 pDNA 也是一种基因治疗策略。IL-10 是一种具有强大抗炎活性的细胞因子，但由于严重的细胞因子相关副作用，其临床应用受到限制。表达 IL-10 的 pDNA 成为上调 CIA 炎症组织中 IL-10 细胞因子的首选治疗策略，在动物实验中，使用阳离子脂质体包裹的 IL-10 pDNA 或人血清白蛋白负载的 IL-10 pDNA 和地塞米松磷酸纳米颗粒治疗 CIA 小鼠模型，可有效减轻关节炎症，促进巨噬细胞从 M1 向 M2 表型极化。2. 基因治疗面临的生物屏障与纳米基因递送系统的进展：生物活性治疗基因在到达滑膜巨噬细胞并发挥调节作用的过程中会遇到多种生物屏障。由于滑膜液等体液中存在核酸酶，裸露的治疗基因在关节腔内会迅速降解；被巨噬细胞摄取的治疗基因数量有限，且易在溶酶体中被酸性环境和丰富的酶降解；siRNA 的活性位点位于细胞质，而其他治疗基因需从细胞质转移到细胞核才能表达，但核膜和核孔复合物限制了核酸分子的穿透，且巨噬细胞作为非分裂的终末分化细胞，治疗基因进入其细胞核面临更大挑战。此外，巨噬细胞的模式识别受体可识别治疗基因，触发炎症信号级联反应，导致核酸变性或巨噬细胞凋亡。
为解决这些问题，基于纳米技术的非病毒基因载体（纳米基因递送系统）成为研究热点。脂质体作为纳米基因递送系统，具有制备简单、可生物降解、生物相容性好和基因负载量大等优点。阳离子脂质体可中和治疗基因的负电荷，促进其跨膜进入细胞，但在体外转染原代巨噬细胞或骨髓细胞系时，转染效率较低（<5%），且转基因表达持续时间不超过 24 小时，需要进一步改进。
金属纳米颗粒，如金纳米颗粒和磁性氧化铁离子，具有出色的稳定性和生物相容性，在基因递送方面具有巨大潜力。金纳米颗粒可通过多种技术进行共价功能化，与治疗基因结合进行递送。研究人员利用寡脱氧核苷酸（谷氨酸）末端标记的 Cas9 蛋白与精氨酸功能化的金纳米颗粒结合，实现了在肝脏和脾脏巨噬细胞中的基因编辑。
为提高巨噬细胞的基因转染效率，研究人员利用巨噬细胞上的多种受体（甘露糖、清道夫和分化簇蛋白等），靶向巨噬细胞内特定的内吞途径。例如，甘露糖修饰的藻酸盐纳米颗粒和用聚谷氨酸连接甘露糖片段的基因递送系统，可分别提高巨噬细胞对 IL-10 pDNA 的转染效率至约 9% 和约 30%，为成功编辑巨噬细胞重极化提供了可能。
总结与展望
滑膜巨噬细胞在 OA 症状和结构变化的进展中扮演着重要角色，滑膜液中的 DAMPs 激活巨噬细胞，使其分化为以 M1 为主的表型，M1 巨噬细胞产生的促炎介质和 MMPs 会进一步影响软骨细胞和软骨基质，形成恶性循环，推动 OA 进展。TRMs 对维持关节稳态至关重要，但在 OA 条件下会转变为促炎表型，加剧炎症和关节退化。
由于 OA 中存在慢性低度炎症状态，与 M1/M2 巨噬细胞极化比例失衡有关，因此促进巨噬细胞向 M2 表型分化或诱导 M1 巨噬细胞向 M2 转化可能是缓解 OA 结构和症状进展的有效治疗策略。皮质类固醇、HMW-HA、单克隆抗体、SCII 和干细胞等都是针对这一机制的潜在治疗药物，但它们的具体治疗效果和生物安全性还需要进一步研究和验证。
近年来，针对<近年来，针对巨噬细胞重极化的基因治疗研究为 oa 治疗带来了新的希望。尽管基因治疗在向巨噬细胞安全有效地递送治疗基因方面面临诸多生物屏障，但纳米基因递送系统在靶向巨噬细胞特定内吞途径方面已取得显著进展。随着纳米基因递送系统的不断发展和应用，针对 oa 巨噬细胞尤其是 trms 的基因治疗研究和应用有望达到新的高度，为 oa 患者带来更有效的治疗方案，助力改善患者的生活质量，减轻社会医疗负担。 oa 治疗带来了新的希望。尽管基因治疗在向巨噬细胞安全有效地递送治疗基因方面面临诸多生物屏障，但纳米基因递送系统在靶向巨噬细胞特定内吞途径方面已取得显著进展。随着纳米基因递送系统的不断发展和应用，针对 oa 巨噬细胞尤其是 trms 的基因治疗研究和应用有望达到新的高度，为 oa>
