强直性脊柱炎(AS)是一种以骶髂关节和脊柱关节等中轴关节受累为主的慢性进行性炎症性自身免疫性疾病，其具体病因和发病机制目前尚未完全阐释清楚。在涉及关节的各类疾病中，AS仅次于类风湿性关节炎，发病率为第二位。典型的AS病理变化从最初的炎症阶段进展到骨化强直阶段，最终发生关节融合。AS异位骨化涉及BMP、Wnt、Notch和Hedgehog等多条信号通路，各信号通路之间相互联系、相互制约，形成一错综复杂的调节网络。

目前对于AS炎症与骨化的关系没有统一的认识，主要有以下3种不同观点:①炎症引发新骨形成；②炎症促进骨吸收从而抑制骨形成；③炎症与骨化在一定程度上是两个独立的过程，没有直接联系。

炎症引发新骨形成

众多研究表明炎症与新骨形成之间有一定关联，炎症能够引发新骨形成，该过程中肿瘤坏死因子－α(TNF－α)作为AS炎症细胞网络的关键因子，与Wnt/β－连环蛋白信号通路和BMP/Smad信号通路共同发挥重要作用，主要通过调节成骨细胞(OB)的骨形成作用，使之大于破骨细胞(OC)的骨吸收作用，从而导致新骨形成。骨形态发生蛋白(BMP)具有诱导软骨内成骨的作用，共有20种亚型，除了BMP－1，其他亚型和转化生长因子β(TGF－β)等细胞因子组成TGF－β超家族。

TGF－β与Smad(SmaAndMadHomo-logue)家族蛋白组成TGF－β/Smad信号通路，其中BMP/Smad通路有很强的成骨刺激作用。BMP信号与细胞表面受体I和II直接结合形成异聚体，使Smad1、Smad5、Smad8磷酸化，磷酸化的Smad在细胞核内与Smad4形成异二聚体复合物，调控靶基因表达，Smad1和Smad5是该通路中的关键调控蛋白，也是细胞向成骨型分化的重要蛋白。有研究表明，通过抑制Smad1和Smad5信号进而抑制成骨分化，使BMP信号不能发挥作用，说明了BMP/Smad通路在成骨中的重要性。BMP信号是OB定向分化所必需的，它们通过Smad信号诱导核心结合因子α1/成骨特异性转录因子2(Cbfα1/Runx2)等成骨分化的关键调控基因的表达，从而使细胞向OB分化。

研究发现，创伤后新生软骨内逐渐有新生血管长入，随后新生软骨开始被含有成熟OB和OC的骨组织逐渐代替，而且骨化区内的OB、OC及周围组织的新生血管内皮细胞中均有血管内皮生长因子(VEGF)表达，VEGF是诱导血管生成最有效的细胞因子，这些说明骨化过程中VEGF可能起到促进成骨的作用。众多研究已证实AS患者VEGF表达上调，与AS病程密切相关。目前证实BMP信号在成骨定向分化过程中有重要作用，而在具成骨潜能的干细胞中BMP又与VEGF互相促进表达。大量研究已证实TNF－α作为炎症启动因子上调VEGF的表达，由此可以推测，TNF－α既启动了AS炎症，又上调VEGF的表达，高表达的VEGF通过BMP信号的作用(BMP/Smad通路)既成倍放大其自身的表达，又介导新生软骨细胞向OB分化，从而发挥其在AS骨化中的作用。因此，炎症可以促进AS软骨内骨化。

此外，Wnt信号通路与BMP信号通路在成骨过程中发挥重要协同作用。在AS骨形成过程中，早期阶段主要由BMP信号通路调控，在成骨的晚期阶段则主要由Wnt信号通路调控，Wnt/β－连环蛋白信号通路在AS新骨形成中发挥重要作用。Daoussis等研究表明，DKK－1作为Wnt蛋白最主要的抑制剂，在AS患者中出现功能失调而使Wnt信号通路活化，导致新骨形成。Uderhardt等通过骶髂关节炎小鼠研究发现，阻断DKK－1导致骶髂关节处的软骨细胞肥大，加速关节强直。

此外，研究表明AS患者骨细胞不表达sclerostin蛋白(β－连环蛋白抑制剂)，支持了Wnt/β－连环蛋白经典通路在AS骨化中的作用。Las等通过进行性强直小鼠模型(ank/ank)免疫组化显示，β－连环蛋白表达上调定位于关节软骨细胞核内，提示Wnt/β－连环蛋白信号通路在软骨细胞中活化，表明Wnt/β－连环蛋白信号通路促进软骨内骨化，在AS骨化过程中发挥重要作用。Wnt/β－连环蛋白经典通路途径为:Wnt蛋白与细胞膜上受体结合，在胞质内信号通路经糖原合成激酶、腺瘤性息肉蛋白及β－连环蛋白，调节目标基因表达，最终使间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSC)向OB分化。该通路与BMP信号有直接联系，其中BMP－2可以上调β－连环蛋白表达。

综上所述，在AS炎症促进骨化的过程中，TNF－α发挥重要驱动作用，再通过BMP信号的成骨作用以及Wnt/β－连环蛋白信号通路与BMP/Smad信号通路的协同作用，共同促进OB的形成，引起AS骨化。AS骨化过程中除了MSC参与外，还有韧带成纤维细胞。成纤维细胞来源于MSC，具有成骨特性，可以OB定向分化，MSC可以认为是一种原始的成骨祖细胞。多数研究表明，成纤维细胞是AS韧带骨化发生的始动细胞。已有学者体外培养AS患者棘上韧带成纤维细胞，观察到其基质中沉积了大量钙盐颗粒，并最终发展为OB。高根德等发现，AS的成纤维细胞内胶原和钙颗粒增多，提示其在AS病理发展过程中有重要作用。有相关研究提示，成纤维细胞在BMP的作用下可以向OB转化，而且单独应用BMP－2能够诱导成纤维细胞向OB分化。此外，刘宏潇等发现AS关节囊成纤维细胞较正常人成纤维细胞出现过度增殖现象。这些研究提示成纤维细胞的异常增殖和其向OB分化，可能是AS新骨形成的重要因素。

Lories等发现相对于正常滑膜组织，脊柱关节炎的滑膜组织中促成骨性分化因子BMP－2的表达水平明显升高，而BMP－2促进成骨祖细胞向OB分化。徐卫东等研究证实AS患者骶髂关节滑膜细胞参与新骨形成，其分泌的成骨调节因子作用于关节成纤维细胞向OB分化，说明AS滑膜炎与新骨形成之间有联系。据此作者认为，在AS炎症环境中，滑膜细胞表达BMP信号，不仅可以作用于MSC，也作用于成纤维细胞，促进其向OB方向转化，是加重AS骨化的重要因素。

综上所述，炎症能够引发新骨形成，滑膜细胞由炎症反应诱导表达成骨调节因子，促进AS韧带骨化，其中TNF－α间接通过BMP信号可能发挥重要作用。

炎症与骨化没有直接联系

通常认为AS骨化是炎性骨侵蚀后的骨重塑，属于代偿性骨质增生，而附着点应激假说持相反观点，该假说认为附着点炎症与新骨形成是两个相对独立的过程。附着点病变是AS最主要的病理变化。附着点是指韧带、肌腱、关节囊和纤维环与骨连接的部位。整个AS附着点病变分为3个阶段:早期炎症、骨侵蚀和韧带骨赘(新骨)形成。研究表明TNF－α是触发AS“炎症因子风暴”级联瀑布效应的关键因子之一，它与AS韧带骨化具有密切联系。多项研究证实，TNF－α阻断剂可快速缓解大多数AS病人的临床症状和系统性的炎症，但在阻断AS韧带骨赘形成及影像学进展的疗效尚不理想。

如采用依那西普治疗AS研究中发现，阻断TNF－α不能抑制起止点处新骨形成的发生，提示炎症与骨化在一定程度上是两个独立的过程。附着点应激假说认为，附着点微损伤和细胞受力激活BMP信号，一方面引起促炎症因子的增多，导致炎性淋巴细胞迁移至附着点而引发炎症；另一方面激活间充质干细胞，促进新骨形成。后者主要由BMP和Wnt信号通路介导而发生软骨内骨化。该假说认为炎症与新骨形成在分子机制上是完全独立的，即使在疾病早期阻止炎症，也并不能阻止后续的新骨形成。

此外，大量研究支持了炎症与骨化在一定程度上是两个独立的过程这一观点。VanderHeijde等对AS患者接受英夫利西单抗、依那西普、阿达木单抗治疗2年前后的脊柱影像学积分(mSASSS)进行了比较，由于设立长达2年的安慰剂组有悖伦理，其对照组取自20世纪90年代开始的OASIS(AS国际研究中的转归评价)的长期观察队列，结果均显示，影像学进展的平均分在TNF－α拮抗剂组与对照组间无显著差异。由此可以看出，虽然AS炎症得到显著抑制，但TNF－α拮抗剂未能抑制AS的影像学进展。

Lories等通过抑制破骨细胞完全抑制炎性骨侵蚀后发现骨质增生仍然存在，抑制破骨细胞并不能预防关节强直，没有先前的炎性骨破坏，关节强直仍可以由成骨祖细胞引起。此外，HLA－B27转基因大鼠模型研究表明，骨质增生与炎症和骨破坏同时发生。尽管众多学者认为，长期抗TNF治疗可以导致骨质增生，这基于由TNF－α驱动的持续性的炎症可通过Wnt信号通路抑制新骨形成这一设想，且Baraliakos等通过长期临床观察发现，抗TNF治疗新骨形成的发生率并没有增加。这说明新骨的形成是独立的，与炎症没有直接联系。

最近的研究表明AS炎症通路可能由除TNF－α之外的细胞因子介导，比如IL－1和IL－17，其中关键的细胞因子可以导致骨质增生。Sandborn等研究表明，IL－1β能够通过Wnt－5a通路诱导体外人MSC向OB分化，促进骨质增生。TNF－α以两种生物活性形式存在，即26kD的跨膜型(tmTNF－α)和17kD的分泌型(sTNF－α)，后者由TNF－α转化酶(TACE)酶切tmTNF－α胞外段而形成。两型TNF－α的分子结构、受体亲和力以及作用方式均不同，因此，二者的功能不尽相同。van等通过观察tmTNF转基因小鼠模型发现sTNF和tmTNF有不同作用，后者选择性高表达参与了AS新骨形成。据此可以认为，采用TNF－α阻断剂对AS骨化无疗效而得出炎症与新骨形成无关联，这样的研究结论过于片面。因为AS炎症反应与新骨形成都是由众多细胞因子和信号通路组成的错综复杂的调控机制网络，AS炎性通路与新骨形成重要通路之间的相互作用尚待进一步探索。

炎症抑制新骨形成

Diarra等认为，炎症促进骨吸收从而抑制骨形成。该研究证明持续的由TNF－α驱动的炎症可抑制新骨形成。Heiland等发现，无骨赘形成的AS患者高表达DDK－1，提示DDK－1对于AS患者骨质增生有抑制作用。Dickkopf(Dkks)蛋白家族有4个成员，分别为DDK－1、DDK－2、DDK－3和DDK－4，均是分泌性糖蛋白，Wnt蛋白也是一类分泌型糖蛋白，它们之间存在抑制关系，其中DKK－1是Wnt蛋白最主要的抑制剂。TNF－α可上调DKK－1，从而抑制Wnt信号通路，阻止代偿性骨质增生。

此外，TNF－a还能增加核因子－κB(NuclearfactorκB，NF－κB)受体活化因子配体(RANKL)表达。RANKL与破骨细胞膜上NF－κB受体活化因子(RANK)结合，促进破骨细胞形成和骨吸收。Pedersen等发现，经抗TNF－α治疗后炎症消退的患者新骨形成的概率反而增加了，说明TNF－α有抑制新骨形成的作用。NF－κB是一种具有多向性调节作用的转录因子，对细胞内许多基因的表达起着关键性的调控作用，可通过多种途径介导炎性反应、免疫应答、氧化应激及自由基损伤。NF－κB/Rel家族成员有5种，其中，在细胞内发挥主要生理作用的是p65－p50异源二聚体，在静息状态时，NF－κB的p65亚基与其抑制蛋白IκB结合形成复合物，以失活状态存在于细胞浆中，不具有调节基因转录的能力。

当受胞外信号刺激时，通过一个或多个信号转导途径，激活一系列激酶，使IκB降解，p65－p50活化并从胞质异位到胞核，与核内相应基因上的κB位点特异性结合，调节相关基因表达。NF－κB过度激活会导致多种基因，如促炎细胞因子、趋化因子、黏附分子、免疫受体、氧化应激相关酶、转录因子等高表达。一系列自身免疫性疾病及炎症性疾病，如炎症性肠病(IBD)、类风湿性关节炎(RA)、骨关节炎(OA)和血清阴性脊柱关节病(SpA)与NF－κB的异常活化有关。

目前直接描述NF－κB的活化在AS病程中作用的研究很少。但已有研究发现NF－κB在AS患者滑膜T细胞中呈活化状态。Eggert等研究发现，在有效的TNF－α拮抗剂治疗后，AS患者白介素(IL)－6、CRP(C－反应蛋白)以及p65DNA结合水平均下降，提示NF－κB在AS患者中呈现活化状态。一系列研究表明，与其他炎性关节病相似，AS严重炎症环境下，NF－κB异常活化。研究表明TNF－α是触发AS“炎症因子风暴”级联瀑布效应的关键因子之一，同时也是NF－κB活化的主要驱动者，上游的TNF－α和NF－κB信号通路之间存在正反馈机制。

众多研究表明，炎症伴随促炎细胞因子过度表达抑制成骨分化与骨形成过程。Chang等通过体内、外实验证实，抑制NF－κB信号通路不仅能够控制炎症，还有助于成骨分化与骨再生，提示NF－κB可以作为控制炎症，同时促进骨再生的新靶点；该研究同时揭示了在MSC成骨分化过程中存在Wnt信号通路与NF－κB信号通路交联，即NF－κB通过降解β－catenin抑制MSC成骨分化，β－catenin与NF－κB活化存在抑制关系。

综上所述，可以推测，NF－κB炎性通路的失活趋势与AS晚期患者炎症的下降趋势甚至消失相一致，而NF－κB的失活有助于β－catenin的表达，从而促进AS骨化，提示在AS病程中，抑制炎症可能促进晚期骨化过程，支持炎症抑制新骨形成的观点。

总结与展望

炎症和骨化是AS发病进程中的两个过程，以上研究在不同的侧面获得不同的结果。基于目前的证据，作者认为炎症与骨化有一定的关联，AS炎症信号通路与骨化信号通路之间存在着交叉点相互作用。目前AS发病机制的探索集中于基因组学研究，而进一步深入探究AS炎症信号通路、骨化信号通路以及两者之间的相互作用，将有助于揭示AS炎症与新骨形成的关系，从而进一步了解AS的发病机制，因此，蛋白质组学研究可能为AS发病机制的探索开辟新的广阔的前景。