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类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性的自身免疫性疾病。临床表现为外周关节持续性、进展性滑膜炎,并逐渐出现软骨侵蚀和骨质破坏,最终导致关节畸形和功能障碍。全世界的患病率约为1~1.5%。滑膜炎症是导致软骨和骨破坏的病理基础,控制滑膜炎,保护软骨是改善症状、减低致残率的关键。RA的发病有多种细胞因子的参与,肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)以及前列腺素 E<,2>(prostaglandin E<,2>,PGE<,2>)是其中重要的调节因子之一,与RA的发病密切相关。PGE<,2>与其受体(E-prostanoid,EP)结合后,与G蛋白偶联,激活G蛋白信号通路,引起cAMP水平的变化,产生广泛的级联效应。白芍总苷(totalglucosides of paeony,TGP)在临床上具有较好的治疗RA的作用,且不良反应少。因此,本实验采用胶原诱导性关节炎(collagen-induced arthritis,CIA)模型,以滑膜细胞为研究对象,深入研究 TNF-α对CIA大鼠滑膜细胞 PGE<,2>-EP-G蛋白-cAMP信号通路的影响及TGP的作用。
目的:建立大鼠CIA模型,根据TGP对大鼠CIA的关节肿胀的改善作用,分析TGP对滑膜细胞分泌功能与关节肿胀、细胞增殖与cAMP水平的相关性,并通过观察TGP对TNF-α作用所引起的滑膜成纤维细胞PGE2、IL-1β、cAMP水平的影响,明确TNF-α对CIA大鼠滑膜细胞增殖的影响;以CIA发病的靶细胞——滑膜细胞上PGE<,2>受体为突破口,选择滑膜细胞的PGE<,2>-EP-G蛋白-cAMP信号转导为切入点,分析TGP是否通过影响CIA大鼠滑膜细胞上的EP受体,并进而影响滑膜细胞G蛋白-cAMP信号通路而发挥其抑制滑膜细胞过度增殖的作用。
方法:大鼠足趾、尾根部、背部皮内多点注射鸡Ⅱ型胶原(chicken typeⅡcollagen,CC Ⅱ)乳剂制各CIA模型,以TGP(25、50、100 mg·kg<-1>·d<-1>)灌胃给药(intragastricadministration,ig)(d14~d28),雷公藤多苷GTW(40mg·kg<-1>·d<-1>)(ig,d14~d28)作为阳性对照。足容积法测量继发侧足肿胀度,MTT法检测滑膜成纤维细胞的增殖反应。放射性免疫测定法检测TNF-α作用后滑膜细胞中cAMP、PGE<,2>、IL-1β的水平。采用Westem blot技术检测滑膜组织中抑制性G蛋白亚基3(inhibitory subunitof Gprotein,Gαi<,3>)、FLS上EP亚型EP2和EP4的表达。
结果:
1.TGP对CIA大鼠继发性关节炎及免疫功能的影响CIA大鼠致敏后14d左右出现炎症反应,多发性关节炎指数较高,表现为对侧和前肢足爪肿胀,耳、尾出现炎性结节和红斑并伴有体重下降。TGP(25、50、100mg·kg<-1>,d14~28)治疗组与雷公藤多苷GTW(40mg·kg<-1>,d14~d28)组均可不同程度改善以上变化,同时对由ConA诱导的CIA大鼠胸腺T淋巴细胞低下的增殖反应有明显的促进作用。
2、TGP减轻CIA大鼠关节肿胀与其抑制滑膜细胞分泌PGE<,2>和IL-1β水平密切相关,提高细胞cAMP水平是其发挥抑制滑膜过度增殖效应的重要方面本研究发现滑膜细胞在TNF-a(0.2、2.0、20μg·L<-1>)浓度刺激下IL-1β、PGE<,2>的水平明显升高,而TGP(62.5、125、250mg/L)能明显抑制其升高。滑膜细胞在TNF-a(0.2、2.0、20μg·L<-1>)作用下cAMP水平明显降低,TGP(31.25、62.5、125、250 mg/L)能恢复其低下的cAMP水平。TGP(15.625、31.25、62.5、125、250 mg/L)均能够显著抑制TNF-α作用产生的滑膜细胞增殖。
3.调节PGE<,2>-EP-G蛋白-cAMP信号转导通路的平衡,恢复由TNF-α引起的EP2及EP4的异常表达可能是TGP发挥治疗作用的重要分子机制。
Western blot法检测结果发现,TGP体内给药(50,100 mg·kg<-1>,ig,d14~d28)雷公藤多苷GTW(40mg·kg<-1>,d14~d28)能明显抑制CIA大鼠滑膜组织Gαi<,3>的表达,恢复Gαs/Gαi的平衡。TNF-α(2.0、20μg·L<-1>)作用能抑制滑膜细胞EP亚型EP2、EP4的表达,TGP(62.5、125、250 mg/L)能恢复EP4的表达。提示:调节EP4的表达,维持Gαs/Gαi的平衡,恢复PGE<,2>-EP-G蛋白-cAMP信号的正常转导,可能是TGP发挥治疗作用的重要分子机制之一。
结论:
1.TGP减轻CIA大鼠关节肿胀与其抑制滑膜细胞分泌PGE<,2>和IL-1β水平密切相关,提高细胞内cAMP水平是其发挥抑制滑膜过度增殖效应的重要特点
2.TGP通过调节PGE<,2>-EP-G蛋白-cAMP信号转导通路的平衡发挥其治疗作用。