金属蛋白酶在骨关节炎软骨内环境中的表达与调控

关节软骨降解是骨关节炎(OA)的一个重要特征,而金属蛋白酶(MMPs)则是参与OA软骨细胞外基质降解的主要酶系,近年来随着对MMPs激活、活性调节以及相关信号转导通路与转录因子领域的深入研究,其在OA软骨降解中的作用机制逐渐明确,本文从OA软骨中MMPs的激活、表达、调控几个层面上对近几年MMPs与OA软骨相关的理论和实验研究成果进行了综述.     

伊班膦酸钠对大鼠膝骨关节炎关节软骨及软骨下骨的影响

目的观察伊班膦酸钠对大鼠膝骨关节炎关节软骨及软骨下骨的影响,并从MAPKs信号通路探讨其作用机制。方法将30只3月龄SD雄性大鼠随机分成3组(每组10只)。假手术组、前交叉韧带切断术组(ACLT组)、前交叉韧带切断术+伊班膦酸钠治疗组(治疗组)。其中ACLT组及治疗组均行ACLT术(膝关节前交叉韧带切断术)处理。术后1w,治疗组予以腹腔注射伊班膦酸钠10μg/kg,1 w 1次,共12 w;ACLT组腹腔注射生理盐水,剂量参照伊班膦酸钠,1w 1次,共12 w。12 w后处死动物,对关节软骨行Mankin评分、软骨下骨显微CT及骨组织定量分析、以及对MAPKs信号通路和MMP-13 mRNA表达水平进行分析。结果 1ACLT组的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)显著低于假手术组(P0.05、P0.05),骨小梁厚度(Tb.Th)两组之间差异无明显统计学意义、而骨小梁间隔(Tb.Sp)显著高于假手术组(P0.01);治疗组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)明显高于ACLT组(P0.05、P0.05),骨小梁厚度(Tb.Th)两组之间差异无明显统计学意义,而骨小梁间隔(Tb.Sp)显著低于ACLT组(P0.05)。2ACLT组的Mankin评分明显高于假手术组(P0.01);治疗组的Mankin评分明显低于ACLT组(P0.05)。3ACLT组中MAPKs信号通路(C-JUN、ERK1及P38)和MMP-13水平明显高于假手术组(P0.01、P0.01、P0.01、P0.01);治疗组的MAPKs信号通路(C-JUN、ERK1及P38)和MMP-13水平明显低于ACLT组(P0.01、P0.01、P0.01、P0.01)。结论伊班膦酸钠可能通过调控MAPKs信号通路的机制缓解大鼠膝骨关节炎关节软骨退变,并且抑制软骨下骨的骨质疏松。     

关节腔注射羧甲基壳聚糖预防膝骨关节炎软骨退变

目的观察羧甲基壳聚糖（CMCTS）关节腔注射对骨关节炎（OA）模型关节软骨退变及软骨基质金属蛋白酶（MMP-1，-3）及其组织抑制物（TIMP-1）mRNA表达的影响。方法32只大耳白兔行单膝前交叉韧带切断术，随机分为A～D组，A、B组分别于术后立即关节腔注射高、低分子量2％CMCTS0．3ml，每2周1次；C组术后立即关节腔注射1％透明质酸钠（SH）0．3ml，每周1次；D组术后不注射任何药物。术后6周处死动物，比较各组股骨内髁关节软骨的大体变化，采用逆转录聚合酶链反应（R-PCR）方法检测软骨MMP-1，-3及TIMP-1 mRNA的表达水平。结果大体评分显示不注射组软骨退变明显重于CMCTS和SH注射组MMP-1，-3在CMCTS注射组软骨中的表达明显低于SH注射组和不注射组，不同分子量CMCTS注射组MMP-1，-3的表达没有显著差异，SH注射组软骨中MMP-1，-3的表达与不注射组比较差异无统计学意义（P〉0．05），TIMP-1在各组中的表达没差异有统计学意义（P〉0．05）。结论CMCTS能明显下调软骨MMP-1，-3的mRNA表达．明显减轻软骨退变的程度。软骨具有保护作用。     

富血小板血浆对膝骨关节炎相关细胞因子的影响

目的探讨富血小板血浆治疗膝骨关节炎(OA)的临床疗效及其对血清白细胞介素- 1β(IL-1β)、白细胞介素- 6(IL-6)、基质金属蛋白酶- 9(MMP- 9)、基质金属蛋白酶- 13(MMP-13)、肿瘤坏死因子- α(TNF-α)水平的影响。 方法招募于2017年1月至5月单号选择漳州市解放军第909医院门诊就诊的膝关节OA患者符合Kellgren-Lawrence(K-L)分级(Ⅱ～Ⅲ级)分级标准设置为富血小板血浆(PRP)组40例,双号选择漳州市解放军第909医院门诊就诊的膝关节OA患者符合K-L分级(Ⅱ～Ⅲ级)分级标准设置为透明质酸钠(SH)组40例,招募后统计两组患者年龄平均(53±3)岁,其中男33例,女47例;左膝35例,右膝45例,分别采用PRP和SH关节腔内注射进行治疗。两组患者于治疗前及首次治疗后3、6、12个月,通过视觉模拟评分(VAS),西安大略麦马斯特大学骨关节炎指数可视化量表(WOMAC)及膝关节X线总评分以评估临床疗效,酶联免疫法检测血清IL-1β、IL-6、MMP- 9、MMP-13、TNF-α含量的变化,两组间各时间点比较采用t检验,两组内各时间点比较采用重复测量方差分析。 结果80例患者中,77例完成随访,PRP组39例,SH组38例。两组患者治疗前WOMAC分级评分、膝关节X线总评分,血清中细胞因子的表达水平无统计学意义(P>0.05)。与治疗前相比,PRP组治疗3、6个月后患者的VAS评分,WOMAC评分,膝关节X线总评分,血清IL-1β、IL-6、MMP- 9、MMP-13、TNF-α含量均降低,差异均有统计学意义(t值分别为：1.14、4.673、0.410、9.852、7.845、12.03、6.108、11.66、11.34、13.89、9.779、15.83、13.71、28.84、7.182、27.76,均为P<0.05);与治疗前相比,SH组治疗后3、6、12个月治疗后膝关节X线总评分,血清IL-1β、IL-6、MMP- 9、MMP13、TNF-α含量无明显改变,差异无统计学意义(P>0.05);6、12个月两组患者的VAS评分,WOMAC评分,膝关节X线总评分,血清IL-1β、IL-6、MMP-9、MMP-13、TNF-α含量对比,PRP组表现明显优于SH组,差异具有统计学意义(t值为分别为：－5.316、－10.943、－9.804、－9.554、－11.829、－14.256、－11.664、－10.259、－13.732、－12.837、－15.708、－12.919、－28.607、－20.693、－27.623、－23.344,均为P<0.05)。 结论膝关节腔内注射自体PRP与SH,近期效果类似,治疗6、12个月后临床效果优于透明质酸钠,能有效改善患者的疼痛,控制病情的迁延,降低分解性细胞因子表达水平,值得临床推广应用。     

帕瑞昔布对膝骨关节炎大鼠关节软骨及软骨下骨的影响

[目的]观察帕瑞昔布对膝骨关节炎大鼠关节软骨、软骨下骨及自噬标志物Beclin-1表达的影响。[方法] 30只雄性SD大鼠随机分为假手术组、模型组、治疗组。假手术组仅切开膝关节皮肤,模型组与治疗组应用Hulth法复制OA模型。治疗组自术后首天起腹腔注射帕瑞昔布[10 mg/(kg·d)],每周5次,连续12周。12周后处死大鼠,ELISA法检测血清IL-1、IL-6、CTX-Ⅰ、CTX-Ⅱ、TRACP-5b;关节软骨行HE、番红O染色及Mankin评分;Micro-CT扫描软骨下骨;RT-QPCR技术检测Beclin-1 mRNA表达量。[结果]模型组IL-1、IL-6、CTX-Ⅰ、CTX-Ⅱ、TRACP-5b水平高于假手术组(P0.05);治疗组IL-1、IL-6、CTX-Ⅱ水平低于模型组(P0.05)。治疗组Mankin评分低于模型组(P0.05)。与假手术组比较,模型组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁量(Tb.N)显著降低(P0.05),而骨小梁分离度(Tb.Sp)显著增高(P0.05)。与模型组比较,治疗组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁量(Tb.N)降低(P0.05),而骨小梁分离度Tb.Sp增高(P0.05)。治疗组Beclin-1 mRNA表达量高于假手术组与模型组(P0.05)。[结论]帕瑞昔布可改善OA大鼠关节软骨退变,其机制可能是通过增强细胞自噬来完成。并能促进大鼠软骨下骨骨量丢失,可能给OA治疗带来负面影响。     

影响膝骨关节炎发病及进展的生物力学因素

影响膝骨关节炎(OA)发病及进展的生物力学因素纷繁复杂,以往流行病学研究主要依据临床症状及X线检查。MRI检查可直观观察关节软骨、软骨下骨等代谢及损伤情况,为影响膝OA发病及进展的生物力学因素研究提供更直接证据。近年几项大规模、多中心流行病学调查研究应用MRI技术进一步证实,重体力劳动、超重、股四头肌肌力减退、半月板损伤、韧带损伤等是膝OA发病的重要影响因素,股四头肌及髋关节外展肌肌力减退、下肢力线异常等是膝OA进展的重要影响因素;同时还针对软骨下骨病变在膝OA发病中的作用、超重对膝OA进展的影响等展开了讨论。     

大蒜素对兔膝骨关节炎作用的实验研究

[目的]探讨大蒜素对兔膝骨关节炎的作用。[方法]将30只家兔随机分为空白对照组、模型对照组和大蒜素组,每组10只;除空白对照组外其余2组按改良Hulth法建立模型,术后开始灌服药物,大蒜素组(大蒜素,128 mg/kg/d)、空白对照组和模型对照组(等量生理盐水20 ml),连用8周。术后8周处死所有家兔取右膝股骨髁大体观察;苏木精-伊红(HE)和番红O(SA-O)染色对股骨髁关节软骨行Mankin评分;采用q RTPCR法检测股骨内侧髁负重区软骨组织interleukin-1β(白细胞介素-1β,IL-1β)、matrix metalloproteinase-3(基质金属蛋白酶-3,MMP-3)和tissue inhibitor of metalloproteases-1(基质金属蛋白酶组织抑制因子-1,TIMP-1)的m RNA相对表达量。[结果]三组之间比较,空白对照组的Mankin评分最低,IL-1β、MMP-3和TIMP-1 m RNA表达量最低,模型对照组和大蒜素组,分别与空白对照组比较,上述指标差异均有统计学意义(P<0.05);与模型对照组比较,大蒜素组Mankin评分降低,IL-1β、MMP-3、TIMP-1 m RNA表达量降低,差异有统计学意义(P<0.05)。[结论]大蒜素能够改善兔膝骨关节炎Mankin评分并能够下调股骨髁关节软骨中IL-1βm RNA、MMP-3m RNA表达,上调TIMP-1 m RNA表达量。     

补肾活血方对大鼠膝骨关节炎滑膜细胞β-catenin、MMP-7的影响

目的:观察Wnt经典信号通路中β-catenin在大鼠膝骨关节炎滑膜细胞胞核中的表达,并观察补肾活血方对大鼠膝骨关节炎(OA)膝关节滑膜细胞胞核中β-catenin和滑膜细胞MMP-7的调控作用。方法:采用Hulth法建立大鼠膝关节骨性关节炎模型,胶原酶消化法原代培养正常滑膜细胞与OA滑膜细胞。将所培养滑膜细胞分为正常组、OA模型组和补肾活血方组,用补肾活血方含药血清作用OA滑膜细胞48h后,采用Western Blot法检测滑膜细胞中MMP-7、胞核β-catenin的蛋白表达变化;采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测滑膜细胞上清液中MMP-7表达变化。结果:OA滑膜细胞培养成功,WesternBlot结果显示OA滑膜细胞中MMP-7、胞核β-catenin表达均明显高于正常滑膜细胞,补肾活血方对OA滑膜细胞中MMP-7、胞核β-catenin表达有明显下调作用;ELISA结果显示OA滑膜细胞上清液中MMP-7表达明显高于正常滑膜细胞上清液,补肾活血方对其有明显下调作用。结论:①β-catenin在OA滑膜细胞胞核中表达升高,表明Wnt经典信号通路在大鼠膝骨关节炎滑膜中是激活的。②MMP-7在OA滑膜细胞和上清液中表达升高,印证了MMP-7是Wnt/β-catenin信号通路下游基因。③滑膜细胞Wnt/β-catenin信号通路的活化、MMP-7的表达升高可能是导致关节软骨降解,促进骨性关节炎形成的机制之一。④补肾活血方对Wnt/β-catenin信号通路的调控作用是其抑制软骨降解,促进软骨修复,治疗骨性关节炎的可能机制之一。     

骨关节炎与基质金属蛋白酶及其抑制剂的关系

基质金属蛋白酶在骨关节炎关节软骨的破坏中起主要作用。对基质金属蛋白酶及其抑制因子的结构、功能、调控等方面的深入研究,将有助于阐明骨关节炎的发病机制,并为治疗提供新的有效途径。     

OA患者关节液uPA和MMP-3,9,13,14的表达水平与关节功能的相关性研究

目的检测OA患者关节液中uPA和MMP-3,9,13,14的含量,探讨其与OA关节功能、疼痛评分之间的相关性。方法收集2007年8月~2010年12月在我院住院行关节镜诊治的膝OA患者关节液标本228份,应用ELISA法检测标本中uPA和MMP-3,9,13,14水平,采用spearman相关分析探讨uPA、MMP-3、MMP-9、MMP-13、MMP-14之间的相关关系,以及它们与关节功能评分(LKSS)、疼痛评分(VAS)之间的相关性。结果膝OA患者关节液中各个降解酶的表达水平分别为uPA(289.16±185.35 ng/mL)、MMP-3(1041.65±657.51 ng/mL)、MMP-9(41.37±28.82 ng/mL)、MMP-13(176.69±90.17 ng/mL)、MMP-14(2.73±1.31 ng/mL);患者住院时Lysholm评分为(50.56±20.28分),VAS评分为(6.51±1.43分)。spearman相关分析显示uPA与MMP-3、uPA与MMP-13、MMP-3与MMP-13表达水平均呈正相关(r=0.695,0.719,0.713,P0.01),uPA、MMP-9、MMP-14表达水平无相关关系(P0.05)。uPA、MMP-3和MMP-13均与关节功能评分呈现正相关关系(r=0.574,0.616,0.691,P0.01),MMP-9和MMP-14与关节功能评分之间无相关关系,uPA、MMP-3,9,13,14与VAS评分均呈现正相关关系(r=0.361,0.417,0.136,0.514,0.156,P0.05)。结论在诸多基质降解酶系中,uPA、MMP-3和MMP-13的表达与膝OA临床症状较为密切,尤其是uPA和MMP-13的作用更加显著,研究uPA和MMP-13在OA病理变化中的分子机制,可望为OA的诊治提供新的思路。     

Matrix vesicle enzymes in human osteoarthritis

The enzymatic activities and in vitro calcification properties of matrix vesicle fractions isolated from normal and osteoarthritic (OA) human articular cartilage were compared to determine the essential conditions for calcification in these tissues. Four groups of human cartilage were examined, I, normal articular cartilage from aged, nonOA joints; II, discolored or fibrillated cartilage from OA joints; III, osteophytic cartilage from OA joints; IV, loose body cartilage from OA joints. Fetal bovine growth plate cartilage was also studied. Both ATP- and 5'-AMP-dependent in vitro matrix vesicle calcification occurs in all cartilage groups examined and, for human articular cartilage, these activities increase progressively from Groups I to II to III. Calcification does not occur in the absence of either phosphate or pyrophosphate. Alkaline phosphatase, 5'-AMPase, and ATP:pyrophosphohydrolase activities are increased in Groups III and IV cartilage compared with Group I and are detected at high levels in fetal bovine growth plate cartilage. Pyrophosphatase activity occurs in only those cartilage groups juxtaposed to areas of new bone formation (osteophytic, loose body, and bovine growth plate). These results suggest that OA, growth plate, and even normal articular cartilage all have the potential to undergo calcification as long as both phosphate and pyrophosphate ions can be generated at sufficiently high levels. However, the capacity for cartilage to deposit hydroxyapatite, as it does during bone formation, may depend on the presence of pyrophosphatase activity.     

关节镜清理加髓腔减压治疗膝骨性关节炎

我科在中西医结合治疗膝骨性关节炎的基础上[1],从2001年2月采用关节镜下清理膝关节,辅以在髌骨和胫骨上端钻孔减压的方法治疗膝骨性关节炎46例,疗效满意,报道如下.……     

兔膝骨关节炎进程中软骨下骨血管生成的实验研究

目的 探讨兔膝骨关节炎发展进程中软骨下骨血管生成的时间依从性的变化,研究软骨下骨血管新生在OA发病机制中的作用.方法 30只新西兰大白兔随机分为前交叉韧带切除组（ACLT组）、对照组,每组15只.ACLT组右膝前交叉韧带切除造模,对照组不作任何处理.分别于术后4周、8周、12周取材.取兔膝关节标本进行大体观察,切片行组织学番红O染色及OARSI病理评分,评价软骨退变.行免疫组化VEGF染色,观察软骨下骨中血管生成情况,同时用Image Pro Plus 6.0图像分析软件进行骨软骨交界血管数量密度的计数检测.结果 ACLT组术后4周即可见软骨退变,8周和12周时退变进一步加重,番红O染色基质丢失、软骨变薄及裂隙生成、软骨下骨裸露.对照组无明显软骨退变,不同组关节软骨OARSI评分有统计学差异（F=440.828,P〈0.01）.切片免疫组化血管内皮生长因子（VEGF）染色示ACLT组阳性表达,ACLT组的血管入侵软骨数目明显高于对照组,且OA各时间点之间有统计学差异（F=72.733,P〈0.01）.结论软骨下骨的血管生成是OA的早期病变,OA中骨-软骨复合单元的血管增生与软骨退变相关.血管侵入软骨的数量密度与OA发展呈时间依从性增加变化.