Sclerostin与HMGB1参与骨关节炎骨软骨退变的临床和基础研究

发布时间：2020-05-19 12:09

【摘要】：目的:研究骨关节炎软骨下骨和软骨中Sclerostin、HMGB1的表达水平变化,探讨两种因子可能参与骨关节炎发生和发展的机制。方法:收集20例接受人工全膝关节置换术的内翻畸形膝关节骨关节炎胫骨平台标本,其中男性8例,女性12例;年龄61~78岁,平均67.8岁;病程2~5年,平均3.2年。术前均摄膝关节X线片,测量内翻角为12.0~25.5°,平均17.6°;骨关节炎Kellgren-Lawrance分级:级5例、级15例,均以内侧间室病变为主。同一时期20例Garden型股骨颈骨折(年龄均65岁)股骨头标本,平均年龄60.4岁,均行人工髋关节置换术。取胫骨内外侧平台软骨下骨,行免疫组织化学染色及实时荧光定量PCR检测软骨下骨中硬化蛋白以及sost基因表达水平;取胫骨内侧平台软骨和股骨头软骨,行免疫组织化学染色检测软骨组织中HMGB1的表达水平。分析软骨下骨中sclerostin的表达水平与骨关节炎K-L分级、WOMAC评分和骨结构参数改变之间的相关性;分析软骨组织中HMGB1的表达水平与软骨OARSI评分之间的相关性。取内、外侧胫骨平台软骨下骨行Micro-CT检查,比较骨结构变化差异;计算骨体积分数(bone volume/total volume,BV/TV)、骨小梁数量(trabecular number,Tb.N)、骨小梁厚度(trabecular thickness,Tb.Th)、结构模型指数(structure model index,SMI)、骨小梁分离度(trabecular separation,Tb.Sp);分析软骨下骨中sclerostin的表达水平与骨结构参数之间的相关性。检测HMGB1重组蛋白对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的软骨分化影响。BMSCs接种于24孔板(1×10~5细胞/孔),培养37直到融合达到80%。然后,用软骨细胞诱导培养基代替BMSCs的培养基。处理组加入不同浓度的HMGB1重组蛋白,软骨诱导培养基每两天更换一次。诱导分化持续7天后,行番红O染色和实时定量PCR检测。结果:实时荧光定量PCR检测和免疫组化结果显示,胫骨平台内侧软骨下骨中硬化蛋白表达水平较外侧显著降低,比较差异有统计学意义(t=5.094,P=0.005);软骨下骨中硬化蛋白的表达水平与骨关节炎K-L分级、WOMAC评分和骨量呈负相关。与股骨头正常软骨相比,发生骨关节炎的胫骨内侧平台软骨组织中HMGB1的表达水平显著增高,差异具有统计学意义(P0.05);关节软骨中HMGB1的表达水平与软骨OARSI分级呈正相关。胫骨平台软骨下骨的Micro-CT检测显示,与外侧相比,内侧软骨下骨骨量增加,孔隙减少;内侧BV/TV、Tb.N、Tb.Th较外侧显著增高,SMI、Tb.Sp较外侧显著降低,比较差异均有统计学意义(P0.05)。使用不同浓度梯度的(0、0.5、1μg/L)HMGB1重组蛋白干预骨髓间充质干细胞成软骨分化,并在刺激后7天测定软骨分化相关基因的表达。结果表明,与未处理组相比,HMGB1重组蛋白处理组Sox9和II型胶原的mRNA水平均显著下降(P0.05)。此外,ADAMTS4,ADAMTS5,ALP和X型胶原的表达水平均显著增加;番红O染色显示HMGB1处理组蛋白聚糖合成显著降低。结论:骨关节炎软骨下骨中Sclerostin表达降低、骨量增加,软骨中HMGB1表达增加;Sclerostin抑制成骨而HMGB1能抑制骨髓间充质干细胞的成软骨分化,这些分子的表达水平变化和软骨下骨骨结构的改变在骨关节炎发生和发展中具有重要意义,未来可能作为骨关节炎干预和治疗的新靶点。
【图文】：

b：膝关节骨关节炎 X 片及胫骨平台截骨块大体观。实验用软骨下骨标本采用自身内外侧对照：人工全膝关节置换术中切取胫骨平台时，大体观察见内侧软骨下骨硬化程度较外侧增加（图 1 b），4 例内侧间室关节间隙消失伴严重膝关节内翻畸形。生理盐水冲洗标本，，去除半月板及周围软组织。用内径为 1 cm 的圆形孔钻分别在每 1 例患者内、外侧胫骨平台钻取圆柱状软骨下骨组织进行检测。实验用软骨标本分两组：骨关节炎软骨标本取自上述全膝关节置换的胫骨内侧平台软骨，共 20 例；而正常组软骨则来自同一时期内因股骨颈骨折（年龄<65 岁）行全髋关节置换的股骨头关节软骨，共 20 例。所有股骨颈骨折均为Garden

b：胫骨内外侧平台软骨下骨中硬化蛋白的表达水平差异。1.3.3 胫骨平台软骨下骨中 sclerostin 表达水平与骨关节炎 K-L 分级、WOMAC 评分之间的相关性本组病例 K-L 分级
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R684.3

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本文编号：2670868