機械壓力和維拉帕米對骨關節(jié)炎軟骨細胞表達MCP-1和MMP-1、-3、-13的影響.pdf

1、骨關節(jié)炎是一種常見于老年人的關節(jié)退行性疾病，通常會引起關節(jié)疼痛和畸形，最終可導致慢性殘疾，隨著世界人口的老齡化，骨關節(jié)炎正迅速成為主要醫(yī)療和經(jīng)濟負擔。其病理學特征主要為關節(jié)軟骨的侵蝕，骨贅形成，軟骨下骨硬化，以及滑膜和關節(jié)腔的一系列生化和形態(tài)學改變。目前尚沒有能有效控制及延緩骨關節(jié)炎病情進展的治療措施，明確其病因及發(fā)病機制可為骨關節(jié)炎的臨床治療提供科學依據(jù)。
　　 一、研究目的:
　　 通過將骨關節(jié)炎軟骨細胞接種至瓊脂糖

2、凝膠中，構建軟骨細胞-瓊脂糖凝膠模型，研究靜態(tài)機械壓力，以及與Ca2+通道阻滯劑維拉帕米聯(lián)合觀察對骨關節(jié)炎軟骨細胞表達MCP-1、Pro MMP-1、MMP-3、MMP-13的影響，以探討機械壓力、Ca2+在骨關節(jié)炎病理機制中的作用，從而為骨關節(jié)炎臨床預防策略和臨床治療方法提供一定的理論依據(jù)。
　　 二、材料與方法:
　　 選擇12例膝骨關節(jié)炎患者膝關節(jié)置換術后的脛骨平臺處軟骨，分離軟骨細胞采用DMEM培養(yǎng)基進行原代培養(yǎng)

3、和傳代培養(yǎng)。將擴增了的軟骨細胞，分別以2×106/ml的濃度加入37℃低熔點瓊脂糖培養(yǎng)基中進行固態(tài)培養(yǎng)，并制作成直徑5mm、厚度3mm的軟骨細胞-瓊脂糖凝膠模型放入6孔壓力板中，隨機選擇其中6例患者的模型為維拉帕米組(40μmol/L)，另外6例患者為空白對照組。經(jīng)反復實驗測試，當瓊脂糖濃度為0.5％時，軟骨細胞/瓊脂糖凝膠模型在≤45kPa的靜態(tài)壓下2h內可以保持完整性。將兩組軟骨細胞/瓊脂糖凝膠模型均放入細胞加力儀器中，空白對照組分

4、別采用壓力為15kPa、30kPa和45kPa的靜態(tài)波各施壓0.5h、1h和2h，0kPa亞組僅施壓2h，維拉帕米組則分別采用壓力為0kPa、15kPa、30kPa和45kPa的靜態(tài)波施壓2h，施壓培養(yǎng)后再放入細胞培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)24h后收集細胞模型周圍上清液，-20℃保存。采用ELISA方法檢測收集的上清液中MCP-1、Pro MMP-1、MMP-3、MMP-13表達的水平。并采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行多因素試驗的方差分析

5、，即析因分析，包括機械壓力和施壓培養(yǎng)時間兩因素，以及機械壓力和維拉帕米兩因素單獨及協(xié)同作用對軟骨細胞表達MCP-1、Pro MMP-1、MMP-3、MMP-13的影響。
　　 三、結果:
　　 1.在不同機械壓力(15～45kPa)和施壓培養(yǎng)時間(0.5～2h)共同影響下:(1)軟骨細胞分泌Pro MMP-1的水平在三個不同壓力組中有顯著差異，P＜0.01，且隨壓力的增加Pro MMP-1的水平逐漸降低;(2)對三個不同

6、時間組中Pro MMP-1的水平進行方差分析亦有顯著差異，P=0.04，且隨時間的延長而降低;(3)機械壓力和施壓時間兩個因素之間對ProMMP-1的影響無交互作用，P=0.71;(4)軟骨細胞分泌MCP-1、MMP-3、MMP-13的水平在不同壓力組均無顯著差異，P值分別為0.88，0.94、0.44;(5)軟骨細胞分泌MCP-1、MMP-3、MMP-13的水平在不同時間組均無顯著差異，P值分別為0.31、0.43、0.12。

7、　　 2.在不同機械壓力(0～45kPa)和維拉帕米兩因素的影響下:(1)軟骨細胞分泌ProMMP-1的水平在四個不同壓力組中有顯著差異，P＜0.01，隨壓力的增加逐漸降低;(2)對維拉帕米組與空白對照組Pro MMP-1的水平進行方差分析有顯著差異，P＜0.01，維拉帕米可降低軟骨細胞Pro MMP-1的分泌;(3)機械壓力和維拉帕米兩因素之間對ProMMP-1的影響無交互作用，P=0.64;(4)MCP-1的水平在三個不同壓力組中

8、無顯著差異，P值=0.95(0kPa組因過失誤差被棄去);(5)維拉帕米可顯著降低MCP-1的水平，統(tǒng)計學分析有顯著差異，P=0.05;(6)機械壓力和維拉帕米兩因素之間對MCP-1的影響無交互作用，P=0.09;(7)而軟骨細胞表達MMP-3、MMP-13的水平在不同壓力組均無顯著差異，P值分別為0.32、0.61;(8)維拉帕米對MMP-3、MMP-13的表達無顯著影響，P值分別為0.51、0.77。
　　 四、結論:

9、>　　 1.瓊脂糖濃度為0.5％、細胞濃度為2×106/ml的細胞/瓊脂糖凝膠模型適宜于體外細胞力學的研究;
　　 2.采用細胞加力儀器施壓，軟骨細胞/瓊脂糖凝膠模型承受的適宜壓力為≤45kPa、施壓時間≤2h的靜態(tài)壓;
　　 3.在適宜機械壓力(≤45kPa)的作用下，瓊脂糖凝膠中骨關節(jié)炎軟骨細胞ProMMP-1的分泌隨壓力的增加而降低;
　　 4.在一定施壓培養(yǎng)時間(≤2h)內，瓊脂糖凝膠中骨關節(jié)炎軟骨細胞