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骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是严重影响人类健康的一种常见的关节疾患,OA的主要表现为缓慢发展的关节疼痛、僵硬和肿大,常常伴有关节功能障碍,甚至可能发生残疾。在65岁以上的老年人中约有2/3罹患OA。目前OA的主要治疗方法是减少关节的负重和过度活动,必要时使用消炎镇痛药物或软骨保护剂缓解症状,改善关节功能。对于晚期的OA患者,实施人工关节置换术是目前公认的消除疼痛、矫正畸形和改善功能的有效方法,可大大提高患者的生活质量。但是,人工关节置换术存在费用昂贵、患者不能耐受以及需要再次翻修等诸多问题。此外,OA的发病机制尚未完全阐明,因此,迫切需要加强对影响OA发病和临床转归的相关机制研究,从而衍生和制定出更为有效的治疗方法和措施。OA的发病原因复杂,多种因素(包括遗传因素、免疫因素、生活方式)均影响着OA的发病,因此,目前认为OA并非是一种独立的疾病,而是多种功能失调所致的全身一个或多个关节的功能衰竭。同时,机体的免疫应答与局部关节软骨和滑膜组织的破坏产生相互作用,导致慢性关节炎症的发生。因此,免疫因素在OA发病和临床转归中的作用已经成为研究的热点之一。多种炎症性细胞因子和生长因子均参与了OA的致病过程,这些分子之间相互影响、相互作用,通过多种激活途径产生相应生物学效应,最终导致软骨基质降解和软骨细胞凋亡。然而,关节软骨的再生修复能力非常有限,一旦破坏几乎不能逆转。因此,需要在OA的疾病早期对病变进行有效的干预才能延缓甚至逆转OA疾病的发生,这其中的关键问题在于阐释这些细胞因子/趋化因子的分子通路及其对软骨细胞的作用。但是,现有的研究结果多集中于单个或几种细胞因子及趋化因子,对OA患者细胞因子/趋化因子的表达谱变化尚未见相关报道,同时,多年以来,研究者们试图寻找调节OA特异性的致病基因或因素,但发生表达变化的细胞因子和趋化因子对软骨细胞产生何种影响亦不清楚。本研究正是基于对上述问题的思考,收集了OA患者的外周血和滑液,利用流式细胞术和Milliplex多因子检测技术对OA患者和健康志愿者外周血和滑液中免疫细胞、细胞因子和趋化因子的水平进行检测,比较两组间的表达差异,并分析这些因子的表达变化与相关临床过程的相关性。进一步分离原代软骨细胞,利用发生表达变化的细胞因子/趋化因子对原代软骨细胞进行刺激培养,观察刺激后原代软骨细胞在增殖和凋亡、生命周期、分泌细胞因子水平等方面的变化,并进一步分析这些细胞因子/趋化因子对软骨细胞中信号转导通路的影响。结果如下:1.OA患者外周血中CD4+T细胞、CD8+T细胞和B细胞的水平与健康志愿者比较无明显差异,但NK细胞水平较健康志愿者明显升高。进一步对NK细胞的不同亚群进行分析发现,分泌细胞因子的CD56brightNK细胞水平在OA患者中显著升高,失能的CD56negNK细胞水平在OA患者中显著降低,而细胞毒性CD56dimNK细胞在OA和健康志愿者之间比较无明显差异。2.对OA患者外周血中47种细胞因子/趋化因子的表达水平进行了分析,发现14种因子在OA和健康志愿者外周血中均低于检测下限,26种因子在OA和健康志愿者外周血中的表达水平无明显差异,而7种细胞因子/趋化因子在OA患者与健康志愿者之间的表达存在差异。其中,IL-1β、IL-8、IL-17A、TNF-α、CXCL9、CXCL11的表达水平在OA患者中显著高于健康志愿者,反之,IL-10的表达水平在OA患者中显著低于健康志愿者。有效的抗炎治疗可显著降低OA患者外周血中IL-8、IL-17A、CXCL9和CXCL11的表达水平。3.OA患者的关节积液中存在IL-8(即CXCL8)、IL-17A、CXCL9和CXCL11的表达,其中IL-17A和CXCL9在进展期和晚期患者之间表达无明显差异,而关节积液中CXCL8/IL-8和CXCL11在晚期患者中的表达水平则显著高于进展期患者。4.分离OA患者膝关节软骨细胞进行原代培养,并利用重组CXCL8和CXCL11对软骨细胞进行刺激培养。发现CXCL8和CXCL11刺激后软骨细胞的增殖能力降低,对细胞周期进行分析后发现CXCL8和CXCL11刺激后处于S期的细胞比例增加,而处于G2—M期的细胞比例降低,同时凋亡的细胞比例增加。而软骨细胞分泌的多种细胞因子(包括:TNF-α、IL-1β、IL-6、MMP-1、MMP-3和MMP-13)在CXCL8和CXCL11刺激后表达水平均明显升高。进一步的研究发现,CXCL8/IL-8和CXCL11可以提高软骨细胞中磷酸化STAT3和磷酸化NF-κB的水平,但对磷酸化p38MAPK的水平无明显影响。上述结果提示,OA患者外周血和关节积液中均存在促炎因子的高水平表达,在这些高表达的细胞因子和趋化因子中,CXCL8和CXCL11可能发挥促进软骨细胞凋亡、抑制软骨细胞增殖的作用,而上述作用的发挥可能通过影响JAK-STAT和NF-κB信号转导通路、以及增强促进炎症应答的因子表达而实现。CXCL8/IL-8和CXCL11这两种趋化因子在OA发病过程中发挥促进疾病进展的作用,本研究为OA发病机制的研究提供理论和实验依据,为OA的治疗提供新的靶点。