一、研究背景骨关节炎（osteoarthritis,OA）是中老年人群中最常见的关节疾病,以关节软骨退变降解、进行性丢失为主要特征。因其疾病的复杂性及致残特性,已造成世界范围内巨大的社会经济负担。膝骨关节炎（knee osteoarthritis,KOA）是最常见的OA类型,目前其发病机制仍不清楚,治疗手段极其有限,对此,探索KOA发病机理,寻找其防治新策略显得十分迫切。现在观点认为,KOA可累及整个关节结构,不仅包括软骨、软骨下骨、半月板、韧带、滑膜,还涉及其他组织如脂肪。髌下脂肪垫（infrapatellar fat pad,IPFP）是膝关节内最大的脂肪组织,具有缓冲关节机械应力,促进滑液分布的作用,同时也能分泌多种细胞因子与邻近组织相互作用。但是,目前其在KOA病程中的作用并不明确,如何影响邻近组织代谢也有待进一步阐明。二、研究目的本研究旨在探讨晚期KOA病人IPFP对软骨的生物化学作用及其机制,然后以其机制为导向,寻求有效的KOA防治策略。本研究不仅有利于阐明IPFP在KOA病程中的作用,丰富OA的发病机制理论,而且对指导临床实践,发掘OA治疗新靶位、新思路也具有重要意义。三、研究方法临床上收集因晚期KOA行关节置换术病人的关节软骨标本及IPFP,提取人原代软骨细胞,制备IPFP脂肪条件培养基（fat-conditioned medium,FCM）。以不同浓度FCM刺激配对人软骨细胞后提取总RNA及蛋白,通过逆转录实时荧光定量聚合酶链反应（RT-qPCR）或免疫印迹（Western blot）检测FCM对软骨细胞软骨降解酶类（MMP1、MMP3、ADAMTS4）、炎性介质（IL-1 β、IL-6、COX2）以及成软骨标志物（SOX9、Col2a1、ACAN）表达的影响。设计ex vivo实验,选取相对正常软骨组织,剪切成小块,以配对的50%FCM孵育2周,制备石蜡切片,进行病理染色及免疫组织化学分析以检测FCM对软骨组织的影响。Western blot检测FCM对软骨细胞NF-κB、mTORCl、MAPK信号通路的影响。RT-qPCR或Western blot检测上述通路抑制后效应。中和FCM中IL-1 β、IL-6、TNFα,观察相关因子中和后FCM对软骨代谢的作用。Western blot进一步检测相关因子中和后对上述信号通路活化的影响。四、研究结果1.晚期KOA病人IPFP来源FCM（IPFP-FCM）上调软骨细胞软骨降解酶（MMP1、MMP3、ADAMTS4）、炎性介质（IL-1 β、IL-6、COX2）的表达,但是对成软骨标志物（SOX9、Col2a1、ACAN）表达及软骨细胞增殖活性的影响较小。2.晚期KOA病人IPFP-FCM可促进软骨组织蛋白聚糖的丢失、二型胶原的降解,同时促进包埋于软骨基质中的软骨细胞表达软骨降解酶及炎性介质。3.IPFP-FCM 可显著提高 NF-κ B、mTORC1、p38MAPK、JNK 和 ERK1/2 信号通路相关蛋白磷酸化水平。4.抑制p38MAPK、ERK1/2通路可减轻IPFP-FCM对软骨细胞的促炎、促分解代谢作用,而抑制NF-κ B、mTORC1、JNK通路并无此效应。5.中和FCM中IL-1β或TNF α可减轻FCM的促炎、促软骨降解作用,而中和IL-6无此效应。6.中和FCM中IL-1 β或TNF α可抑制FCM介导的p38MAPK信号通路相关蛋白的磷酸化。五、结论晚期KOA病人IPFP分泌多种细胞因子可促进软骨的降解及炎症反应,在生物化学方面表现为损害性作用。靶向阻断p38MAPK、ERK1/2信号通路或中和IL-1β、TNFα等细胞因子可有效缓解晚期KOA中IPFP对软骨的生物化学损害。本研究提示IPFP可以成为KOA防治的重要靶位。