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背景:骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是以关节疼痛、功能受限为临床表现的慢性退行性病变。随着当今老龄化社会的发展,其发病率逐年升高,且致残率高,2017年全球约有3.03亿人患有骨关节炎。目前尚无药物可有效阻止OA患者关节的进行性破坏。患者在晚期只能通过关节置换来改善自身生活质量。关节软骨在损伤后自我修复能力有限,近年来研究发现间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSC)可促进软骨修复,动物实验及临床RCT研究都证实了MSC治疗OA的有效性,可减轻关节炎症状和体征,使关节功能得到改善,但尚无软骨结构得到明显改善的组织病理学证据。进行性软骨退变是OA发病的关键,由软骨基质分解代谢和抗软骨细胞合成代谢作用驱动。MSC可促进关节软骨合成及分泌多种营养因子(TGF、IGF)抑制软骨细胞凋亡来修复软骨缺损,但在炎症因子介导的软骨分解代谢上作用有限。因此,仅从促进关节软骨合成来治疗OA有所不足,不能打断持续进展的软骨退变的病理过程。有研究证实不同的炎症环境可以促进MSC重塑免疫表型,成为促炎型MSC-1或抗炎型MSC-2两种形式。有研究报道高浓度IL-17预处理的MSC(MSC-17)不仅和未处理的MSC(UT-MSC)一样具有向软骨、骨、脂肪分化的能力;且预处理后MSC的免疫抑制及抗炎作用得到加强。因此,我们推测抗炎型MSC-17不仅具有促软骨合成的作用,同时在抑制炎症因子分泌延缓软骨分解代谢的作用要优于UT-MSC,有望成为治疗OA的新方式。目的:探讨IL-17预处理的牙髓间充质干细胞在木瓜蛋白酶诱导OA模型大鼠中的疗效与作用机制。方法:1.IL-17诱导的抗炎型牙髓间充质干细胞(DPMSC)的免疫功能不同浓度IL-17预处理DPMSC 120 h,观察DPMSC细胞形态及生长情况。IL-17诱导处理的DPMSC和UT-DPMSC分别与T淋巴细胞隔离共培养120 h,并于第24h、48h、120h检测T淋巴细胞增殖。在第120h时收集上清液检测细胞因子。2.抗炎型DPMSC对OA模型大鼠的治疗作用选取12周龄健康的雌性SD大鼠34只,关节腔注射4%木瓜蛋白酶造模。取2只造模后的大鼠进行滑膜及软骨原代细胞分离培养,后将滑膜和软骨细胞分别与高DPMSC-17及UT-DPMSC隔离共培养,检测滑膜及软骨细胞增殖和上清液细胞因子。余下32只模型大鼠随机均分为四组,A组:生理盐水组;B组:玻璃酸钠组;C组:UT-DPMSC组;D组:高DPMSC-17组;采用关节腔注射,每周1次,连续治疗4周,观察大鼠膝关节改变情况。处死大鼠后,取关节滑液测IL-1β、TNF-α含量;取膝关节做HE染色并进行OARSI评分。结果:1.IL-17诱导的抗炎型DPMSC的免疫功能(1)IL-17处理后的DPMSC与UT-MSC比较形态和大小无明显变化。(2)UT-DPMSC、低、中、高DPMSC-17处理的四组中T淋巴细胞增殖明显低于T淋巴细胞对照组;且高DPMSC-17处理组T淋巴细胞增殖程度要低于UT-DPMSC处理组(P<0.05)。(3)上清液细胞因子:(1)与T淋巴细胞对照组相比,UT-DPMSC、中DPMC-17、高DPMSC-17处理三组可见IL-2及TNF-α水平有明显降低,而低DPSMC-17处理组有升高,且高DPMSC-17组低于UT-DPMSC组(P<0.01);在中、高DPMSC-17处理的两组中IL-4水平有显著升高,而在低DPMSC-17组相反(P<0.05)。2.抗炎型DPMSC对OA模型大鼠的治疗作用(1)彩超检查:A组:关节肿胀明显、积液明显、可见血流信号及骨赘形成。B组:关节肿胀明显、积液增多、见骨赘形成及少量血流信号。C组:关节稍有肿胀,有少量积液形成,关节面可见少量低回声,未见明显血流信号。D组:关节无肿胀,未见明显积液及血流信号。(2)对滑膜细胞、软骨细胞的影响:(1)与滑膜细胞对照组比较,UT-DPMSC、高DPMSC-17处理组滑膜细胞增殖明显低于滑膜细胞对照组(P<0.05);UT-DPMSC、高DPMSC-17处理组可见IL-1β、IL-6、TNF-α水平有明显降低,且高DPMSC-17组含量最低(P<0.05)。(2)与软骨细胞对照组比较,UT-DPMSC、高DPMSC-17处理组软骨细胞增殖明显高于软骨细胞对照组,且高DPMSC-17组增殖高于UT-DPMSC组(P<0.05);UT-DPMSC、高DPMSC-17处理组可见IL-1β、IL-6、TNF-α水平有明显降低,高DPMSC-17组含量最低(P<0.05)。(3)HE评分:A组:钙化软骨塌陷碎裂严重,软骨重度退化,滑膜组织增生及巨型骨赘形成;B组:钙化软骨塌陷碎裂严重,软骨明显退化,滑膜组织增生及大骨赘形成;C组:关节软骨中度退化,滑膜组织增生,潮线不完整,有多个明显碎裂区域,节软骨未塌陷入骨骺;D组:关节软骨轻度退化,有小骨赘形成,钙化软骨有轻微局部碎裂。根据OARSI评分:与玻璃酸钠组比较,UT-DPMSC、高DPMSC-17组OARSI评分都有明显降低(P<0.05),且高DPMSC-17组低于UT-DPMSC,差异有统计学意义。(4)关节滑液细胞因子:与玻璃酸钠组比较,UT-DPMSC和高DPMSC-17两组TNF-α、IL-β因子水平下降明显,高DPMSC-17组下降最为明显,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:(1)与UT-DPMSC比较,IL-17预处理的DPMSC形态和大小并无明显变化;高浓度IL-17预处理的DPMSC对T淋巴细胞增殖及促炎因子的分泌的抑制作用强于UT-DPMSC。(2)与UT-DPMSC比较,高浓度IL-17预处理的DPMSC在抑制滑膜和软骨细胞分泌IL-1、IL-6、TNF-α等促炎因子、促软骨细胞合成的作用得到了增强,在降低OA模型大鼠的关节破坏程度、改善HE染色OARSI评分及降低关节腔内炎症水平等高DPMSC-17的治疗疗效优于UT-DPMSC。