正常颞颌关节滑膜功能及其生化和代谢研究进展

关键词： 颞颌关节 滑膜 生理 生化 

　　颞颌关节（TMJ）滑膜覆盖着关节囊的关节腔面，它由两层组织构成，第一层为贴近关节腔的内衬细胞层，称为滑膜内膜；第二层为支持层，称为滑膜内膜下组织。滑膜是维持关节生理和功能的重要结构，由于颞颌关节结构精细，关节腔狭小，滑膜菲薄以及取材的技术方面的原因，迄今对颞颌关节滑膜的结构和生理功能了解不多，本文根据对人体其它部位滑液关节滑膜的认识，结合目前对颞颌关节滑膜的研究成果，对其功能、生化和代谢特点作一综述。
正常滑膜组织的功能
　　滑膜是关节结构的重要组成部分，它能减少关节表面的摩擦力，防止表面粘连，为关节软骨供应营养成份，排泄废用物质以及分泌滑液等。现就以上功能作一详细阐述。
　　1．防止关节表面粘连
　　滑膜内膜表面无粘连性是滑膜最典型的特征，它保证了关节能够自由地活动。内膜细胞之间互相紧密连结，并与其胞外基质（Extracellular matrix，ECM）形成屏障，足以使关节运动时滑液快速通过表面而不与对侧关节表面发生“粘结”（Cross－link）。目前，关于滑膜表面无粘连特性的学说有几种。
　　一种观点认为：纤维结合蛋白（Fibronectin，FN）主要存在于滑膜内膜当中，在细胞连接方面起着重要的作用。但FN既分布在滑膜内膜组织中，也分布在液体表面，其分布不能解释内膜表面的无粘连性。实际上滑液的成份可以抑制关节表面“粘结”形成，众所周知，透明质酸（HA）是滑膜主要的润滑物质，FN支链与HA有特别的亲和力，两者的结合能防止表面发生粘连。
　　另一种观点认为：关节运动能不断地破坏滑膜表面“粘结”的形成，使之保持无粘连性。TMJ骨关节炎及内紊乱症患者关节上腔内窥镜观察证实了纤维性粘连的存在，表明关节囊纤维炎及纤维性粘连和TMJ疼痛、功能紊乱有明显的相关性。TMJ疼痛的患者总会尽量限制髁状突活动，以避免造成进一步的不适。结果，这更容易导致粘连的发生，加剧疼痛和功能紊乱的严重程度。然而，健康的滑液关节在制动时并不发生“粘结”。因此，关节运动与“粘结”并无必然联系。仅在TMJ疼痛的患者关节制动与其滑膜发生粘连的病理变化存在一定的联系。
　　还有人认为：滑膜表面无粘连性与内膜细胞层的特质性有关。其中，A型细胞有很强的吞噬能力，能将关节腔中的细胞及ECM物质分解去除。另外，内膜细胞层产生的胶原酶也能够阻止表面发生粘连，不过其合成分泌胶原酶的能力还需进一步证实。
　　2．减少关节表面摩擦力
　　关节腔中的滑液以及液动机制将使运动产生的摩擦力减小。McLuthen（1962）提出界面润滑和自压液润滑机制（渗出润滑机制），认为滑液中含有的表面润滑剂对关节面有润滑作用。Maroudas（1969，1979）提出超滤假说，认为界面润滑剂的形成能够阻止关节面的接触，HA是滑膜主要的表面润滑剂，另外还有LGP－1、软骨润滑因子等。
　　3．维持正常关节内压
　　滑膜紧贴关节表面，可随着关节运动而发生形变，以便维持正常的关节内压。滑膜表面的突起数量和体积随年龄而增加，可补偿老龄化滑膜形变能力的下降。当髁状突前伸运动，滑膜内小静脉扩张，滑膜小柱体膨胀，滑液得到重新分配，这使得滑膜形变而充填位移后的关节窝间隙。当髁状突回复到原位，滑膜受压挤，小静脉收缩，血液排出，滑膜小柱体排挤出滑液，滑膜也重新回到原来的位置。
　　TMJ关节后盘附丽的滑膜富含大量的弹性纤维。这些弹性纤维在下颌闭合运动期间回缩，牵拉关节盘。不过，滑膜组织的伸缩是一种协调性运动，而不是弹性伸展。关节后盘血管壁附丽的弹性纤维的功能类似于“水泵”，这有利于静脉中的血液流动。
　　4．为软骨细胞提供营养成份以及清除废用物质
　　经滑膜途径是关节软骨细胞营养的主要供应来源。滑膜血管丛的厚度与内膜细胞的代谢需求关系密切，与关节软骨细胞的关系则次要些。软骨细胞所需的营养物质，运输途径需经滑膜内膜、ECM、滑液以及软骨ECM。营养物质的内膜通道有赖于其毛细管现象，内膜限制蛋白质的通透性，ECM限制小份子的通透性。内膜与ECM之间缺乏真正的基底膜组织，这有利于滑膜的弥散作用。而且，拉伸滑膜使细胞间距增加，而其中的血管与内膜表面距离却缩短。因而，关节运动将增加滑膜通透性。当物质到达滑膜表面，一方面它们可能直接由滑膜表面输送到与其接触的软骨细胞，另一方面也可能由于滑液的存在而减缓了软骨细胞的营养供应（因为再经过滑液的弥散作用运输途径相对延长）。
　　滑膜不仅能为关节软骨细胞提供营养，而且通过软骨ECM、滑液的弥散作用软骨细胞的代谢废用物质可排泄到滑膜表面。电镜下可见A型细胞中含有大量的胞饮体、空泡以及次级溶酶体，这种现象证实了滑膜细胞具有清除超微物质的作用。关节腔内的废用物质通过滑膜内膜细胞和淋巴管排出。关节运动时淋巴管受压缩，引起渗透性改变。
　　5．产生滑液成份
　　滑液是一种血浆胶体的超滤液，小分子量的溶质在血浆和滑液间处于平衡状态，而滑液中的血浆胶体蛋白的浓度取决于滑膜血管的通透性和分子直径的大小。滑膜不仅能过滤血浆，而且还产生一些滑液成份，其中包括HA和其它一些蛋白分子。HA，LGP－1等的合成和分泌与B型细胞相关，LGP－1的合成可能是滑膜内膜细胞独有的特征。
　　滑膜控制关节腔中滑液的质和量，正常的滑膜关节中滑液的量随着内膜、ECM的滤过率不同而变化。
滑膜的生化和代谢特征
　　目前对TMJ的生化和代谢方面研究多集中于关节软骨，对滑膜的研究较少，这可能与滑膜内膜细胞培养时容易出现异质性和形态不稳定有关。滑膜ECM的生化组成决定了滑膜的生化特征，如其弹性、润滑作用和回复性。ECM组成不仅仅是生化中的结构成份，而且具有生化活动的媒介功能，它也可能在滑液蛋白及其它物质的转运中起作用，而滑膜内膜的生化和代谢特征较为单一，现予以讨论。
　　1．滑膜内膜细胞
　　滑膜内膜细胞一般分为A型和B型两类，嵌于ECM中。滑膜内膜细胞具有很强的代谢能力，当受到外伤或滑膜术后表现较强的再生修复能力。它们通过末梢血管丛吸收营养，排泄废用物质。滑膜内膜细胞能合成许多物质，其中也包括ECM组织成份。B型细胞能合成和修饰所有的ECM和滑液成份，而A型细胞主要处理从关节腔和ECM中来的代谢废用物质。已证明，滑膜内膜细胞包含FN的细胞接受器，不过，这些细胞接受器或者别的细胞膜接受器是否真正存在，它们如何控制滑膜内膜的内部构建，还需进一步研究。
　　2．滑膜内膜ECM
　　据Ghadially研究，滑膜内膜的生化、形态在同一关节内没有本质的区别，纤维滑膜的ECM的生化成份可能比其他类型的滑膜含有更多的纤维。ECM是一个动态系统，处于不断地新陈代谢过程。它包含HA、蛋白多糖（Proteoglycans，PGs）、胶原、结构糖蛋白（Structural glycoproteins，SGPs）和水。HA是一种高分子无分支长链多糖，由N－乙酰－O－氨基己糖和D－氨基葡萄糖醛酸重复组成，链长0．01mm，平均分子量为5×106。它存在于胞周的基质中，特别是在滑膜内膜细胞表层。滑膜内膜细胞培养中，HA约占分泌物质总量的75％～90％，其产量受本身分子量和浓度的影响。虽然目前已证实B型细胞合成和分泌HA，但确切机制还不太清楚，还不能证实滑膜组织和液体中HA总的量究竟有多少。
　　PGs由一核心蛋白和许多葡聚糖侧链构成，几乎都以多糖单体的形式存在于滑膜内膜细胞培养中，不与HA结合。PGs中，硫酸肤质素（Dermatan sulphate，DS）较为常见，另外为少量的6－硫酸软骨素（Chondroitin－6－Sulphate，CS6）和4－硫酸软骨素（CS4）。DS是CS4的异构形式，两者较为均匀地分布于滑膜ECM中；而CS6大部分呈带状分布于内膜表面，可能作为生长因子的“容器”。已证实B型细胞能合成和分泌DS和CS。PGs具有高亲水性，能结合许多水分子。
　　PGs不仅是生化网络的结构成份，而且也作为生化活动的功能中介因子。在细胞培养和体内实验中，发现DS和少量的CS4、CS6能促进HA的合成和分泌，而HA能通过软骨细胞的作用抑制PGs合成。
　　胶原占滑膜组织干重的25～50％，这与滑膜类型存在一定的相关性。胶原类型主要是Ⅰ型和Ⅲ型，两者含量差不多。不过，电镜观察发现滑膜ECM只有少量的胶原纤维，超细微纤维网络主要毗邻于关节腔，而所谓的长距离（Long spacing）纤维由VI型胶原组成。滑膜内膜的VI型胶原网络生化功能很可能涉及如何捕获多氨基葡萄糖和PGs。已证实IV型胶原分布于内膜的胞周基质之中。
　　SGPs是滑膜ECM中的一种不含胶原、氨基葡聚糖成份的PG，它包括FN和层连接蛋白（Laminin，LN）。FN是内膜周围的一层纤维因子，在细胞粘接中起主要作用，FN由B型细胞合成和分泌。LN分布于滑膜的腔周基质中，它和IV型胶原作为基底膜主要的结构成份，可能在滑膜内膜的组织粘接和构建方面起一定的作用。
结束语
　　滑膜的重要性在于维持关节的正常生理和功能。大多数的资料来源于细胞培养实验，与体内实验相比，其生化代谢特征可能会有所差别。无血清培养基培养的正常滑膜细胞生长受转移生长因子β1和纤维生长因子控制，它们和别的生长因子也能刺激滑膜内膜细胞合成分泌ECM成份。
　　在最初的病程中，A型细胞合成的连接性组织激活蛋白能刺激B型细胞合成氨基葡聚糖，目的以保护滑膜。溶酶体酶，包括组织蛋白酶－D和磷酸酶，能够降解ECM成份。正常B型细胞受刺激后释放纤溶酶原因子（与A型细胞的吞噬功能和胶原酶有关），能阻止特殊物质聚集在滑膜内膜表面。因此，有可能存在细胞因子介导作用，使得滑膜内膜细胞能降解ECM成份。结果，在正常情况下，滑膜内膜处于不断地重建状态。目前，我们对颞颌关节滑膜功能、生化和代谢的认识多来源于其它滑膜关节的研究结果，虽然颞颌关节属于滑膜关节，但它与其它关节结构和生理功能存在一些差别，因而对其认识尚有待于深入。