布洛芬减弱IL-1β引起的兔软骨细胞肌动蛋白重组及机制研究

来源 :中国人民解放军陆军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqund7h
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骨性关节炎(osteoarthritis,OA)是一种由多种原因导致的以关节软骨破坏,软骨下骨硬化以及滑膜炎症为病理特征的慢性退变性关节疾病,随着疾病的进展,最终导致关节不可逆性破坏。OA发病率高,65岁以上的人群患病率超过50%,随着我国人口老龄化的逐渐加重,OA的发病率更是会逐年上升,这将成为我国中老年人致残的重要病因。尽管对OA进行了大量的研究,但是其发病机制仍然不是很清楚。目前普遍认同的观点是关节内的炎性环境对OA的发生和发展起着重要的作用。白细胞介素-1β(interleukin-1β)作为OA进展过程中重要的炎性因子,不仅能增加多种促炎因子的分泌,而且还能促进一氧化氮(nitric oxide,NO)、血小板反应蛋白酶(thrombospondin motifs,ADAMTS)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、前列腺素E2(prostaglandin,PGE2)等多种分解代谢因子的分泌,造成软骨细胞外基质的破坏。此外,我们发现IL-1β还能激活软骨细胞RhoA信号,使软骨细胞内纤维肌动蛋白(filamentous actin,F-actin)明显增多,造成软骨细胞刚度增加,细胞形态以及细胞表型发生改变。由于目前对OA的病因以及发病机制仍不清楚,因此对于OA的治疗并没有特效药物,主要的治疗手段是根据患者症状严重程度,选择适当的治疗方式缓解症状。目前OA的治疗主要分为非药物治疗、药物治疗、手术治疗。对于轻中度OA患者,主要采取药物治疗,其中非甾体抗炎药物是目前药物治疗中最为常用的一类药物。非甾体抗炎药物是用于治疗OA较为常用的药物,其作用机制是通过抑制环氧化酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2),使PGE2合成减少,从而减轻患者的疼痛。此外,已有研究报道,非甾体抗炎药物中的布洛芬还具有抑制神经细胞Rho A信号通路的能力。但对于布洛芬是否具有抑制软骨细胞Rho A信号通路的能力以及所产生的效应还未有明确的报道。结合我们前期发现IL-1β还能激活软骨细胞RhoA信号通路,使软骨细胞内F-actin明显增多,造成软骨细胞刚度增加、细胞形态以及表型发生改变。因此本研究的主要目的是探究布洛芬是否能够通过抑制RhoA信号通路,减弱IL-1β引起的一些生物学效应。研究方法与研究结果(1)通过倒置显微镜观察不同浓度布洛芬处理软骨细胞后细胞的凋亡情况和CCK-8测量不同浓度布洛芬处理软骨细胞后细胞的活性情况。发现布洛芬浓度为750μM和1000μM处理的软骨细胞细胞凋亡的数量多于浓度为0、125、250、500μM处理的软骨细胞(P<0.05),同时布洛芬浓度为0、125、250、500μM处理的软骨细胞细胞凋亡数量之间无明显的差异(P>0.05)。CCK-8实验发现,药物浓度为750μM和1000μM处理的软骨细胞细胞活性低于药物浓度为0、125、250、500μM处理的软骨细胞细胞活性(P<0.05),同时浓度为0、125、250、500μM处理的软骨细胞细胞活性没有明显差异(P>0.05),与倒置显微镜观察的结果一致。因此,我们后续实验选用布洛芬浓度为500μM。(2)应用Griess实验和ELISA分别检测不同分组的细胞培养基NO和PGE2的含量。结果显示:相较与对照组,IL-1β处理软骨细胞(IL-1β组)后NO和PGE2含量明显增高(P<0.01)。预先用布洛芬处理软骨细胞再加入IL-1β(IL-1β+布洛芬组)与单独用IL-1β处理,NO和PGE2含量明显降低(P<0.01)。(3)应用鬼笔环肽染色观察软骨细胞内的骨架情况。结果显示:与对照组相比,IL-1β组软骨细胞F-actin更为紧实、密集、荧光强度更强、应力纤维(stress fiber)清晰可见,而IL-1β+布洛芬组则未有上述情况发生。我们应用Image J图像处理软件定量F-actin的平均荧光密度,结果显示:IL-1β处理组的软骨细胞F-actin的平均荧光密度明显高于对照组(P<0.01),IL-1β+布洛芬组与IL-1β处理组相比,前者F-actin平均荧光强度低于后者(P<0.05)。(4)相差显微镜观察各组软骨细胞形态,结果显示:与对照组相比,IL-1β组的软骨细胞变长(长:宽>3:1),失去原有的多角形,成纤维样的软骨细胞数量明显多于对照组(P<0.05),IL-1β+布洛芬组与对照组相比,软骨细胞出现上述形态改变的数量无明显统计学差异(P>0.05)。(5)应用Western blot检测各组软骨细胞内F-actin与G-actin比值(F-actin/G-actin)。结果显示:与对照相比,IL-1β组的软骨细胞F-actin/G-actin明显高于对照组的比值,增加了接近50%(P<0.05)。IL-1β+布洛芬组与IL-1β组相比,前者减少了30%(P<0.05),同时前者与对照组相比无明显统计学差异(P>0.05)。(6)应用阿尔新兰染色检测软骨细胞外糖胺聚糖(Glycosaminoglycans,GAGs)。结果显示:与对照组相比,IL-1β组的阿尔新蓝染色更浅。IL-1β+布洛芬组与IL-1β组相比,前者阿尔新蓝染色明显深于后者,甚至与对照组无肉眼差别。进一步我们对阿尔新兰染色定量发现:与对照组相比,IL-1β组的吸光度减少了约25%(P<0.05)。IL-1β+布洛芬组与IL-1β组相比,前者吸光度增加了约33%(P<0.05),同时前者与对照组的吸光度无统计学差异(P>0.05)。(7)应用定量即时聚合酶链锁反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,q R T-P C R)检测软骨细胞表达二型胶原纤维、蛋白聚糖、SOX9基因的表达情况。结果发现:与对照相比,IL-1β组的软骨细胞II型胶原、蛋白聚糖和SOX9基因表达量显著低于对照组(P<0.01)。IL-1β+布洛芬组与IL-1β组相比,前者II型胶原、蛋白聚糖和SOX9基因表达量显著高于后者(P<0.01)。说明IL-1β处理软骨细胞后,改变了软骨细胞的表型,而布洛芬抑制IL-1β的这一生物学效应。(8)应用划痕实验检测软骨细胞迁移能力。我们将各组0时至24时划痕减少的面积进行比较,发现:IL-1β组的软骨细胞划痕减少的面积小于对照组(P<0.05)。而IL-1β+布洛芬组与IL-1β组相比,前者减少的划痕面积明显大于后者(P<0.05),并且前者与对照组相比无明显统计学差异(P>0.05)。这一结果说明,IL-1β引起软骨细胞迁移能力减弱,而布洛芬抑制IL-1β引起的这一效应。(9)应用Pull-Down实验检测软骨细胞内活化的RhoA。结果显示;与对照相比,IL-1β组的软骨细胞内活化的Rho A明显高于对照组的,增加了约100%(P<0.001)。而IL-1β+布洛芬组与IL-1β组相比,前者明显低于后者,后者降低了约50%(P<0.01)。IL-1β+布洛芬组与对照组相比无明显统计学差异(P>0.05)。同时IL-1β+布洛芬组与阳性对照组(Y-27632+IL-1β组)相比,二者无统计学差异(P>0.05)。说明布洛芬通过抑制RhoA信号通路减弱IL-1β引起的软骨细胞内F-actin增多。结论IL-1β通过激活软骨细胞内的RhoA信号通路,使软骨细胞内的F-actin含量增多,从而使软骨细胞形态改变、细胞表型改变以及细胞的迁移能力降低,而用布洛芬预处理软骨细胞能够较好抑制IL-1β引起的这一系列生物学效应。
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