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类风湿关节炎(Rheurmatoid arthritis,RA)是一种慢性进行性的自身免疫性疾病,后期出现骨功能障碍。传统治疗方法以非甾体类抗炎药及免疫抑制药物治疗为主,但并不能改变疾病的进展,不能防止关节的破坏。近年来发现骨髓间充质干细胞(Marrow mesenchymal stem cell s,MSCs)具有低免疫原性和免疫调节作用,并且已经在多种自身免疫性疾病的动物模型中应用,例如系统性红斑狼疮等。本研究采用免疫病理改变与RA类似的佐剂性关节炎(Adjuvantarthritis,AA)大鼠模型,观察MSCs治疗的效果,并探讨其发挥治疗作用的免疫机制,为今后临床使用MSCs治疗RA提供实验理论依据。 目的:探讨骨髓间充质干细胞和培养上清液对大鼠佐剂性关节炎干预、治疗后的疗效及免疫作用改变。 方法:取SD(Sprague-Dawley rat)大鼠的股骨和胫骨骨髓,经贴壁筛选法体外分离、培养并纯化MSCs。流式细胞术检测CD71、CD29、CD34和CD45表达并进行鉴定。设模型组(A组)、正常组(B组)、培养液对照组(C组)、MSCs治疗组(D组)、MSCs上清液治疗组(E组)、MSCs干预组(F组)、MSCs上清液干预组(G组)。实验各个阶段,测定每组动物体重及足趾体积。除B组外,其他各组用弗氏完全佐剂(Freund scomplete adjuvant,CFA)造模。在造模同时,F、G组使用MSCs和培养上清液进行治疗。观察饲养3w后,D组及E组使用MSCs和上清液治疗。C组给予L-DMEM液。上述各组动物饲养观察至第7w,测量各组大鼠的足爪肿胀程度,足爪关节病理及X线骨关节改变,免疫器官脾脏和胸腺大体形态、重量指数。用免疫组化法标记脾脏、胸腺中CD3、CD4和CD8细胞,用Biomias图像分析系统进行灰度值统计学分析,观察治疗前后变化。 结果:应用贴壁筛选的方法成功分离、培养以及扩增了MSCs,经反复传代纯化的MSCs用流式细胞仪检测CD71、CD29呈阳性表达而CD34、CD45呈阴性表达,符合MSCs的生物学特征。AA大鼠注射弗氏完全佐剂3w后,足爪肿胀,后肢足趾关节X线片可见周围软组织影增厚,骨性关节面模糊不光滑呈锯齿状,滑膜面破坏。MSCs和培养上清液治疗后至实验第7w,原发性关节肿胀和继发性关节肿胀都有明显的被抑制,与模型组相比差异有统计学意义,P<0.05。周围软组织影增厚减轻,骨性关节面光滑,滑膜细胞少量增生,脾脏胸腺重量指数不同程度的降低。免疫组化检查,从灰度值分析上可见,胸腺中CD3灰度值在模型组为(56.97±1.59),而MSCs治疗后为(82.26±3.83);脾脏中CD3灰度值在模型组为(63.35±2.54),而MSCs治疗后为(86.01±0.66),两者比较差异有统计学意义,显示MSCs降低了AA大鼠胸腺、脾脏中增长的CD3+细胞数量,胸腺中CD4灰度值在模型组为(75.45±5.78),而MSCs治疗后为(86.90±4.23);脾脏中CD4灰度值在模型组为(74.45±4.73),而MSCs治疗后为(85.38±3.13),两者比较差异有统计学意义,显示MSCs降低了AA大鼠胸腺、脾脏中增加的CD4+细胞数量。胸腺中CD8灰度值在模型组为(93.94±3.58),而MSCs治疗后为(75.33±3.29);脾脏中CD8灰度值在模型组为(80.61±4.61),而MSCs治疗后为(64.32±3.32),两者比较差异有统计学意义,显示MSCs增加了AA大鼠胸腺、脾脏中减少的CD8+细胞数量。在造膜的同时使用MSCs和培养上清液干预后,动物生长发育基本正常,足趾关节肿胀不明显,关节X线片和病理切片都没有出现明显的关节面破坏和病理改变。 结论:MSCs及其培养上清液能有效干预大鼠AA的发生及治疗AA的病变,其治疗作用机制是通过有效地调节AA大鼠的免疫功能,使免疫器官发挥正常功能,抵抗炎症对机体的损伤。同时,稳定免疫系统中T细胞亚群的网络平衡,从而调节AA大鼠的细胞免疫,抑制B淋巴细胞产生自身抗体和免疫球蛋白,逐步减轻免疫复合物在关节局部诱发的炎症反应,控制滑膜炎。