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关节软骨自身特殊的无血运、无淋巴的生理结构,导致其在受损后难以自我修复,一直是临床和再生医学重要的研究领域。虽然,已有多种手段被用于关节软骨损伤的临床治疗,但目前尚无令人满意的关节软骨损伤再生修复方法,尤其是由于新生组织与周围组织的结构和力学上的整合性不良,严重影响了关节软骨的损伤修复效果,是关节软骨损伤修复领域亟需解决的关键问题。保护损伤周围软骨组织中的细胞活性、维持其数量,可能是促进组织修复、改善新生软骨组织整合性的有效策略。半乳糖苷凝集素-3（Galectin-3,Gal-3）是关节软骨损伤和骨关节炎发生、发展中重要的前炎性因子,被认为是该类疾病治疗的潜在的靶点。改性柑橘果胶（Modified citrus pectin,MCP）是Gal-3的天然拮抗剂,可通过与细胞表面Gal-3受体的结合而竞争性抑制Gal-3,同时MCP也具有直接抑制Gal-3表达的作用,但目前MCP对关节软骨损伤修复的作用仍不清楚。本文对此进行初步的研究,首先,考察了 MCP对软骨细胞的影响;进一步,制备了载MCP的胶原基复合材料,研究了其在兔全层软骨损伤修复中的作用;最后,结合转录组测序手段,初步分析了其在关节软骨修复中作用的分子机制。主要研究内容以及结论如下:1.MCP对软骨细胞的作用:分离并体外培养兔膝关节软骨细胞,然后分别以不同浓度的MCP和Gal-3及白细胞介素1β（IL-1β）对软骨细胞进行处理,通过对细胞增殖活性、基因表达以及Ⅱ型胶原合成情况的检测,考察MCP对软骨细胞的作用。研究发现,MCP具有维持软骨细胞表型、促进其增殖、上调其合成代谢相关基因表达和抑制分解代谢相关基因表达的作用;同时,MCP具有抑制软骨细胞Gal-3表达的作用,并且可以抑制Gal-3对软骨细胞的作用;另外,MCP可部分改变由IL-1β所致的软骨细胞骨关节炎样表型,减缓软骨细胞的退变。2.胶原-MCP复合材料构建及表征:本部分首先通过浊度、圆二色谱等方法,检测了 MCP与胶原的相互作用;进一步,通过物理吸附法,构建了胶原-MCP复合材料,并通过形貌结构、红外、XPS、热学和酶降解等手段对复合材料的理化性能及复合材料上MCP的吸附量进行了表征和检测。研究发现,胶原与MCP之间可以产生明显的相互作用,虽然MCP不影响胶原三螺旋结构,但会影响其进一步的自组装;吸附法可用于胶原-MCP复合材料的构建;通过调节MCP的初始浓度可以获得MCP吸附量、理化及降解性能可调控的胶原-MCP复合材料;MCP的复合可以降低胶原膜的降解速率。3.胶原-MCP复合材料在全层关节软骨损伤修复中的作用:本部分参考前面两个部分的研究结果,优化构建了胶原-MCP复合材料,并检测其吸附量和MCP的释放行为。采用手术方式创建兔膝关节全层软骨损伤,在植入胶原-MCP复合材料8周后取材,通过组织学、免疫组化以及组织学评分等手段对软骨缺损的修复情况进行评估。研究发现,优化构建的复合材料可以有效吸附MCP,同时也可以在一天时间内有效释放所吸附的MCP;胶原-MCP复合材料显示了良好的组织相容性;同时具有明显的软骨保护作用;出乎意料的是,复合材料可以促进关节软骨损伤修复,尤其是MCP有效释放量达500 μg的复合材料（MCP500-C）明显促进了软骨和软骨下骨的再生和组织的修复;同时,由于复合材料所具有的软骨保护作用,可显著改善新生软骨组织的整合性。4.MCP对关节软骨修复作用的机制的初步研究:本部分对软骨细胞进行MCP处理后,通过转录组测序分析并结合RT-qPCR验证,对MCP在软骨损伤修复中的作用机制进行了初步的研究。研究发现,与正常对照组的软骨细胞相比,MCP处理后的软骨细胞中软骨形成相关的转录因子和生长因子等的基因表达水平有显著上升,尤其是BMP4表达的升高,提示TGFβ/BMP4信号通路在MCP促进软骨细胞增殖、分化以及关节软骨的损伤修复过程中发挥了重要的作用;同时,MCP处理后软骨细胞中与软骨退变、分解代谢以及炎症反应等相关的TGFβ1、MMP1、MMP3、MMP13显著降低,提示糖酵解、HIF-1、IL-17等信号通路在MCP的软骨保护和稳态维持以及软骨分解代谢和炎性反应的降低等过程中具有重要作用。综上所述,本文初步考察了 MCP对关节软骨损伤修复的作用及其机制。结果发现:MCP具有维持软骨细胞表型、促进增殖、上调合成代谢和抑制分解代谢的作用;通过吸附法可以构建胶原-MCP复合材料;胶原-MCP复合材料具有良好的组织相容性,可以促进关节软骨损伤修复,尤以复合材料MCP500-C组的组织修复效果最好,并可以改善新生组织的整合性;初步的结果提示,TGFβ/BMP4通路在MCP促进软骨的形成和组织修复中发挥了重要作用,而糖酵解、HIF-1、IL-17等信号通路在MCP的软骨保护作用过程中具有重要作用。这些结果提示,MCP在关节软骨的损伤修复、组织工程及骨关节炎治疗等方面具有潜在应用价值,本研究发现为MCP在关节软骨损伤修复中的合理应用奠定了基础。