Ski对碘乙酸单钠诱导的SD大鼠膝骨关节炎滑膜细胞炎症的抑制作用

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背景骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是最常见的退行性关节疾病,影响全球数百万中老年人。OA的特征是关节疼痛和慢性炎症。临床治疗关节炎,采用常规镇痛和抗炎的治疗药物,效果差,副作用大。关节滑膜炎症因子主要来源于滑膜细胞。滑膜组织的主要功能细胞是成纤维样滑膜细胞(Fibroblast-like synoviocytes,FLS),但对FLS 在 OA等炎性关节病(Inflammatory joint disease,IJD)中的作用机制还不完全清楚,而且迫切需要通过干预FLS的药物来有效治疗关节滑膜炎症。Ski是细胞内同源物蛋白,又有抑制伤口炎症的作用。我们通过对动物模型和体外细胞的实验研究评估内源性转录调节因子Ski作为OA抗炎替代药物的可能性。目的用碘乙酸单纳(Monosodium iodoacetate,MIA)诱导出膝骨关节炎(Knee osteoarthritis,KOA)原型模型,建立FLS原代培养方法和体外炎症模型,探讨内源性因子Ski对KOA大鼠FLS的抗炎作用。方法采用MIA诱导SD大鼠KOA,在无菌条件下分离膝骨关节炎滑膜组织进行滑膜组织原代培养和脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导原代FLS促炎因子分泌建立体外FLS炎症模型。在体外,转染Ad-ski过表达Ski,观察Ski能否抑制促炎因子白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、白介素-6(Interleukin-6,IL-6)和肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)mRNA和蛋白在LPS制激下的FLS和U937细胞中表达,除此之外,还观察Ski能否上调抑炎因子IL-4蛋白表达和下调与NF-κB炎症信号通路有关的下游分子的蛋白表达,从而探讨Ski对KOA滑膜炎症的减弱或抑制作用。结果1 MIA被注入到大鼠关节腔后,破坏了软骨细胞和糖酵解能量代谢,HIF-1α表达持续升高,IL-1β和TNF-α分泌增加,大鼠后肢负重能力下降,骨关节炎的生物标志物骨桥蛋白(Osteopotin,OPN)过度表达,KOA建模成功。2分离Sham组和对照组(又称Control or KOA组)大鼠滑膜组织,采用I型胶原酶消化法所获得的生理和病理情况下的第3代至第7代原代培养滑膜细胞,FLS纯度在98%以上,具有滑膜组织FLS的生物活性。原代培养的FLS可作为体外研究OA的细胞模型。3利用LPS成功诱导了 FLS的体外炎症模型,并筛选出LPS制激FLS的最佳浓度为1μg/mL,最佳时长为3 h。4发现Ski对KOA滑膜FLS和巨噬细胞有抑炎作用,而且下调了与NF-κB p65相关的下游因子VEGF、VCAM1和MMP-(1~3)的蛋白,显著降低了 LPS制激的促炎因子IL-6的表达,明显升高了抑炎因子IL-4的表达。4.1 FLS被转染Ad-ski后,不仅可以降低FLS的IL-1β和TNF-α蛋白的基础水平表达,也可以阻断LPS诱导IL-1β和TNF-α高表达。对IL-1β和TNF-α蛋白表达的影响同地塞米松,二者比较,无统计学意义。4.2 U937细胞被转染Ad-ski后,不仅可以降低U937细胞的IL-1β和TNF-α蛋白的基础水平表达,也可以阻断LPS诱导的IL-1β和TNF-α高表达。对IL-1β和TNF-α蛋白表达的影响同地塞米松,二者比较,无统计学意义。4.3 Ad-ski转染后,致使与NF-κB p65相关的下游因子VEGF、VCAM1和MMP-(1~3)的蛋白表达发生变化,说明Ski的抑炎机理可能与NF-κB信号通路有关。结论Ski对碘乙酸单钠诱导的SD大鼠膝骨关节炎滑膜细胞炎症具有抑制作用。Ski若作为内源性抗炎因子,具有免疫原性小,可能的副作用低。Ski作为治疗KOA的药物开发,应该潜力很大。当然,还需进一步探讨Ski的抑炎作用是否通过NF-κB信号通路发挥作用。下一步首先要完成机理研究,进而从细胞模型扩展到动物模型直至临床应用。
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