香烟烟雾化合物会影响软骨内稳态

香烟

烟雾已被证明对人类健康有害。例如，椎间盘退行性疾病越来越多地与吸烟有关。香烟烟雾中近3%的颗粒物是对苯二酚（HQ）。HQ暴露与免疫细胞凋亡和氧化应激增加有关。然而，目前尚不清楚香烟烟雾如何影响关节组织的健康。

体外研究表明，暴露在香烟烟雾中占氧化应激介导的细胞毒性的10%。之前的报告表明，在类风湿性关节炎（RA）小鼠模型中，暴露于HQ如何通过激活芳香烃受体（AhR）途径促进关节组织降解。吸烟也与骨关节炎（OA）的发病和进展有关。OA具有进行性关节软骨退化的显著特征。

研究

一项发表在bioRxiv*预印本服务器上的新研究旨在评估氢醌暴露对关节软骨细胞的影响及其对软骨内稳态的影响。在本次评估中，在没有或存在白细胞介素（IL）-1β预刺激的情况下，将原代关节软骨细胞暴露于HQ中，并评估细胞活力、氧化应激、基因表达和炎症参数。

后果

研究结果显示HQ是如何以剂量依赖和时间依赖的方式降低软骨细胞活力的。然而，与之前的研究不同，在分析过程中，接触HQ不会导致关节软骨细胞凋亡标志物的任何变化。

OA中的关节软骨细胞发生表型变化，导致生物力学特征的逐渐丧失和组织的降解。研究发现，HQ暴露促进表型标记物的下调，同时也诱导MMP-3（一种金属蛋白酶，能够降解关节软骨中的各种基质蛋白和胶原）的上调。软骨细胞2D培养物暴露于外源性物质（一种苯代谢物）时，糖胺聚糖（GAG）染色减少，GAG释放增加，进而支持HQ增强的基质重塑活性。

软骨细胞中的氧化应激与严重OA中软骨的降解增加密切相关。此前的研究认为，亚硝酸盐的产生可能会导致关节组织退化，污染物可能会促进软骨细胞中一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）的生成。

HQ与氧化损伤有关，本研究证实了其促氧化作用——这可能有助于关节软骨细胞的表型变化，可能是由外源性物质诱导的。

IL-1β–促炎症触发因子，刺激分解代谢变化，抑制合成代谢途径，并导致基质合成减少。在本研究中，IL-1β和HQ通过降低蛋白多糖含量和促进氧化应激表现出协同效应。这表明，在骨性关节炎中，香烟烟雾以及环境污染物可以增强导致关节软骨降解的炎症过程。

AhR–一种配体依赖性转录因子，当被（外源性物质或污染物）激活时，会转移到细胞核。这一点在研究中得到了证实，其中，AhR在HQ暴露时转移到细胞核，与AhR核转运体（ARNT）形成异二聚体，并促进靶基因转录。

AhR通路的激活介导了各种有害影响，如关节疾病的恶化、内分泌紊乱和癌症的发展。之前的研究已经报道了该受体在加重吸烟者RA中的作用，以及HQ通过激活关节疾病中的AhR途径介导的细胞毒性。本研究报告HQ如何触发关节软骨细胞中AhR及其下游效应物的过度表达，并介导HQ分解代谢效应。

结论

总的来说，这些结果表明，外源性物质和污染物可以对关节软骨的健康产生直接影响。研究结果详细说明了HQ暴露对关节软骨稳态的有害影响。该研究还揭示了环境污染物会恶化关节疾病发病的促炎机制的退化效应的方式。