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目的:研究在异常机械应力作用下SDF-1/CXCR4信号轴调控膝骨关节炎(Knee osteoarthritis)疼痛的作用机制及“膝痹宁”对此环节的干预效应。方法:1、使用前交叉韧带切断术(ACLT)建立大鼠单侧KOA模型,软骨组织番红染色、Mankin评分及软骨组织中MMP-13、Co12a1 mRNA检测观察KOA软骨病理变化,评价KOA病理变化;通过双足平衡测痛仪检测大鼠下肢承重情况以评估大鼠下肢疼痛情况;蛋白免疫印记法检测软骨下骨中:TRAP、SDF-1、CXCR4、netrin1、NGF表达情况以观察破骨细胞活性变化、SDF-1/CXCR4信号轴的激活及疼痛相关因子的表达。ELISA检测血液中TRAP、SDF-1蛋白水平。RT-qPCR检测软骨下骨VEGF mRNA表达观察软骨下骨血管生成活性变化。2、通过机械牵张力作用于破骨细胞,检测破骨细胞中SDF-1、netrin1、NGF蛋白基因的表达情况,观察异常机械应力对破骨细胞SDF-1/CXCR4信号轴激活的影响及“膝痹宁”对此环节的干预效应。3、使用不同浓度的SDF-1干预破骨细胞,检测破骨细胞中netrin1、NGF蛋白及基因的表达情况,观察SDF-1对破骨细胞表达疼痛相关因子的影响及“膝痹宁”在此环节中的干预效果。结果:1、与KOA组相比较,“膝痹宁”组软骨下骨中TRAP、SDF-1、CXCR4、netrin1、NGF的蛋白表达明显降低(p<0.05),大鼠患肢承重比例明显升高(P<0.05),膝关节疼痛状况得到明显改善,软骨中MMP-13、Col2a1 mRNA表达明显降低(p<0.05),软骨组织Mankin评分明显降低(p<0.05),表明“膝痹宁”可有效治疗KOA病理改变,改善KOA关节疼痛症状;2、与空白对照组相比,各异常机械应力组破骨细胞中SDF-1、netrin1、NGF、TRAP的mRNA表达明显升高(p<0.05),其中以5%机械应力组最为明显(p<0.05)。使用“膝痹宁”含药血清干预后破骨细胞中SDF-1、netrin1、NGF、TRAP的mRNA表达明显降低(p<0.05),表明“膝痹宁”可有效降低破骨细胞活性,抑制SDF-1/CXCR4信号轴的激活及疼痛相关因子的表达;3、与空白对照组相比,SDF-1作用后破骨细胞中CXCR4、netrin1、NGF mRNA表达升高(P<0.05),SDF-1高浓度组高于低浓度组(P<0.05);与SDF-1组相比,AMD3100组和“膝痹宁”组 CXCR4、netrin1、NGF mRNA 表达明显降低(P<0.05),AMD3100 组和“膝痹宁”组相比CXCR4、netrin1、NGF mRNA表达无差异(P>0.05),表明破骨细胞活性受到SDF-1的直接影响,破骨细胞释放疼痛相关细胞因子与SDF-1/CXCR4信号轴的激活有关,“膝痹宁”可有效抑制SDF-1/CXCR4信号轴的激活,降低疼痛相关因子的表达。结论:1、“膝痹宁”可有效降低KOA软骨下骨中TRAP、SDF-1、netrin1、NGF蛋白的表达,改善KOA疼痛症状;2、“膝痹宁”可有效降低异常机械应力作用下破骨细胞中SDF-1、netrin1、NGF mRNA的表达;3、破骨细胞SDF-1/CXCR4信号轴的激活可促进netrin1、NGF的表达,“膝痹宁”可有效抑制SDF-1/CXCR4信号轴的激活,减少KOA疼痛相关因子的释放。