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研究目的:过度炎症引发关节囊纤维化导致创伤后关节挛缩(Post-traumatic joint contracture,PTJC)。已经有大量研究表明,转化生长因子(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)通过调节成纤维细胞功能在PTJC中发挥关键作用,然而,关于特定细胞因子诱导TGF-β1表达促进关节囊纤维化的研究还很少。巨噬细胞迁移抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor,MIF)是一种广泛分布的多功能促炎细胞因子,参与炎症和纤维化相关的病理生理学,已经有研究发现其在心肌梗死、房颤、囊性纤维化等慢性炎性疾病中表达增加,促进成纤维细胞增殖和纤维化相关因子尤其是TGF-β1产生,但是目前关于MIF是否能在PTJC中调节TGF-β1表达促进关节囊纤维化及其作用机制还有待进一步阐明。因此本文通过观察大鼠膝关节PTJC后MIF、TGF-β1等纤维化因子表达水平,同时使用MIF和TGF-β1重组蛋白干预原代培养的关节囊成纤维细胞,探讨MIF对大鼠PTJC中纤维化反应的影响及作用机制。研究方法:研究一:6周龄雄性Sprague Dawley(SD)大鼠60只,分笼饲养,每笼2只,适应性喂养一周后,制备大鼠右膝关节PTJC模型。造模成功后,向大鼠右膝关节腔中注射不同液体:载体溶液或MIF特异性抑制剂4-碘-6-苯基嘧啶(4-Iodo-6-phenylpyrimidine,4-IPP),将大鼠随机等分为Control组(n=30)和4-IPP组(n=30)。随后,又依据不同制动时长:0、1、3、7、14天,将每组大鼠进一步随机等分为5个小组(n=6)。各制动时间结束后,过量麻醉处死大鼠,分离大鼠右膝关节附近肌肉、肌腱、筋膜等软组织,测量Control组大鼠右膝关节被动伸展活动度(Range of motion,ROM)变化;取大鼠右膝关节后方关节囊,Western Blot方法检测后方关节囊组织MIF、TGF-β1蛋白表达情况;苏木精-伊红(Hematoxylineosin,HE)染色方法检测后方关节囊组织淋巴细胞等炎性细胞浸润情况;Masson染色方法检测后方关节囊组织胶原纤维增生情况;免疫荧光染色方法检测后方关节囊组织MIF、TGF-β1与成纤维细胞定位情况,及半定量分析MIF、TGF-β1表达情况。研究二:4周龄雄性SD大鼠10只,提取原代关节囊成纤维细胞传代2-4代,离体实验主要分为四部分:第一部分分别使用2μg/m L MIF重组蛋白、50μM MIF特异性抑制剂4-IPP、2μg/m L MIF重组蛋白联合50μM MIF特异性抑制剂4-IPP处理关节囊成纤维细胞24h,探究MIF对关节囊成纤维细胞TGF-β1表达可能产生的影响,及加入4-IPP后是否阻断了MIF的作用;第二部分使用靶向MIF高亲和力受体CD74的si RNA转染关节囊成纤维细胞48h,更换培养液后,加入2μg/m L MIF重组蛋白继续干预24h,探究MIF调节关节囊成纤维细胞TGF-β1表达是否依赖于CD74膜受体;第三部分使用2μg/m L MIF重组蛋白干预关节囊成纤维细胞0、15、30、60、120min,观察丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路亚级联信号传导途径蛋白:细胞外信号调节激酶(Extracellular regulated protein kinases,ERK)、P38、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)蛋白磷酸化水平,另外分别用10μM ERK、P38、JNK特异性抑制剂PD98059、SB203580、SP600125预处理关节囊成纤维细胞1h,更换培养基,加入2μg/m L MIF重组蛋白继续干预24h,观察ERK、P38、JNK特异性抑制剂是否阻断了MIF的作用,探究MIF调节关节囊成纤维细胞TGF-β1表达是否通过激活MAPK信号通路来实现;第四部分使用10ng/m L TGF-β1重组蛋白处理关节囊成纤维细胞24h,通过检测已知纤维化标志物α-SMA、COLⅠ等蛋白表达水平对TGF-β1促纤维化作用进行体外验证。离体实验分组,第一部分:(1)Control组;(2)MIF组;(3)4-IPP组;(4)MIF+4-IPP组。第二部分:(1)Control组;(2)si RNA组。第三部分:(1)Control组;(2)MIF组;(3)ERK抑制剂组;(4)P38抑制剂组;(5)JNK抑制剂组。第四部分:(1)Control组;(2)TGF-β1组。研究结果:研究一:1、与创伤后制动第0天相比,Control组创伤后制动第3、7、14天大鼠右膝关节被动伸展ROM显著下降(P<0.05)。2、与创伤后制动第0天相比,Control组创伤后制动第14天大鼠右膝关节后方关节囊淋巴细胞浸润程度显著增加(P<0.01)、胶原纤维显著增生(P<0.01)。3、与创伤后制动第0天相比,Control组创伤后制动第1、3、7、14天大鼠右膝关节后方关节囊MIF、TGF-β1蛋白表达显著增加(P<0.05),MIF蛋白表达在创伤后制动第3天达到峰值(P<0.01)。4、与创伤后制动第0天相比,Control组创伤后制动第3天MIF与关节囊成纤维细胞共定位,免疫荧光强度显著增强(P<0.05),第14天TGF-β1与关节囊成纤维细胞共定位,免疫荧光强度显著增强(P<0.05)。5、与Control组创伤后制动第0天相比,Control组创伤后制动第3天MIF免疫荧光强度显著增强(P<0.05),后方关节囊淋巴细胞浸润程度显著增加(P<0.05)、胶原纤维显著增生(P<0.05);与Control组创伤后制动第3天相比,4-IPP组创伤后制动第3天MIF免疫荧光强度显著减弱(P<0.05),后方关节囊淋巴细胞浸润程度显著降低(P<0.05)、胶原纤维增生程度显著下降(P<0.05)。6、与Control组相比,4-IPP组创伤后制动各时间点,大鼠右膝关节后方关节囊TGF-β1蛋白表达水平均显著降低(P<0.05)。研究二:1、与Control组相比,4-IPP组关节囊成纤维细胞TGF-β1 m RNA、蛋白表达无显著变化(P>0.05),MIF组TGF-β1 m RNA、蛋白表达显著增加(P<0.05);与MIF组相比,MIF+4-IPP组TGF-β1 m RNA、蛋白表达显著减少(P<0.05)。2、与Control组相比,si RNA组关节囊成纤维细胞CD74、TGF-β1蛋白表达显著减少(P<0.05)。3、与MIF重组蛋白干预关节囊成纤维细胞0min相比,第15、30、60、120min,关节囊成纤维细胞ERK、P38蛋白磷酸化水平均显著升高(P<0.05),第15、30min,JNK蛋白磷酸化水平显著升高(P<0.05)。4、与Control组相比,si RNA组关节囊成纤维细胞ERK、P38、JNK蛋白磷酸化水平均显著降低(P<0.05)。5、与Control组相比,MIF组TGF-β1蛋白表达显著增加(P<0.05);与MIF组相比,ERK抑制剂组、P38抑制剂组TGF-β1蛋白表达显著减少(P<0.05),JNK抑制剂组TGF-β1蛋白表达水平无显著变化(P>0.05)。6、与Control组相比,TGF-β1组纤维化标志物α-SMA、COLⅠ蛋白表达均显著增加(P<0.05)。研究结论:1、大鼠膝关节PTJC模型中MIF、TGF-β1表达增加。2、MIF可能通过与关节囊成纤维细胞CD74膜受体相结合,激活MAPK信号通路中的ERK、P38亚级联信号传导途径,促进关节囊成纤维细胞TGF-β1表达,从而促进纤维化标志物α-SMA、COLⅠ表达增加,促进关节囊纤维化,调控PTJC中的纤维化反应。