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目的:骨性关节炎最重要的特征就是关节软骨的进行性退变,主要包括软骨基质的合成与分解的失衡、软骨细胞的异常凋亡。应力以及炎症因子等各种刺激通过软骨细胞的特定受体,经由细胞内信号转导途径,引起细胞核内相关基因表达的变化,最终引起软骨代谢紊乱失衡、细胞异常凋亡等变化。近年来的研究发现,p38信号转导途径可能参与了上述细胞内信号转导过程。本文通过建立大鼠骨性关节炎动物模型,关节腔注射p38MAPK信号转导途径抑制剂SB203580,观察其在骨性关节炎中对软骨细胞外基质以及软骨细胞凋亡的影响,从而研究骨性关节炎的发病机制,并为p38信号转导途径抑制剂治疗骨性关节炎奠定实验基础。
方法:实验选取4月龄S-D大鼠40只,雌雄各半,随机分成A、B、C、D四组,每组10只。A、B、C组大鼠右膝经内侧切口切开关节囊,行膝关节前交叉韧带切除术(ACLT),A组于术后行关节腔内注射0.1ml浓度为的100um/L p38信号转导途径特异性抑制剂SB203580,1次/周,连续7周;B组为实验对照组,注射等量生理盐水做对照;C组为空白对照组,不予任何处理;D组为正常对照组。术后笼养,任其活动。术后第8周处死动物,取胫骨平台软骨标本。肉眼观察各组标本大体评分,通过HE染色及甲苯胺蓝染色对软骨行kiankin评分,免疫组化染色检测软骨Ⅱ型胶原以及用TUNEL法检测软骨细胞凋亡指数。应用SPSS12.0软件,对实验数据进行多个样本的秩和检验、成组比较的t检验以及方差分析结果:实验成功的建立了大鼠骨性关节炎模型,经观察发现病理变化符合OA表现。软骨大体评分及Mankin评分显示A组大鼠软骨组织病理学改变明显轻于B、C组(P<0.05),软骨退变较轻,B、C组无明显差异。A组软骨Ⅱ型胶原免疫组织化学染色吸光度值大于B、C组(P<0.05);A组软骨细胞凋亡指数低于B、C组(P<0.05),D组的正常关节软骨也存在着凋亡的软骨细胞,但是凋亡率明显的低于其他三组(P<0.05)。
结论:通过建立大鼠骨性关节炎模型,对软骨标本进行大体肉眼观察、HE染色、甲苯胺蓝染色、Mankin评分、软骨Ⅱ型胶原免疫组织化学染色以及软骨细胞凋亡指数检测,证实关节腔内注射p38MAPK信号转导途径抑制剂SB203580能够减轻软骨的退变、减少软骨Ⅱ型胶原降解、减少软骨细胞的异常凋亡,对关节软骨具有保护作用。这一结果与我们的假设以及众多文献报道的体外实验的研究结果相符合。我们的结论认为:①骨性关节炎中,p38信号转导途径能被激活,并在OA进程中发挥重要作用。②对p38信号转导途径进行抑制后能够减少软骨Ⅱ型胶原降解、减少软骨细胞的异常凋亡。③对p38信号转导途径进行特异性抑制可能是预防和治疗骨性关节炎的新靶点,有待与进一步的深入研究。