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目的:研究骨桥蛋白(Osteopontin,OPN)在骨关节炎(Osteoarthritis,OA)中的调控作用,探讨其可能涉及的信号转导通路,并初步观察OPN对OA软骨细胞的功能学效应。 方法: 1、取13名非OA患者(8男5女,年龄53.1±-12.8岁)和13名OA患者(6男7女,年龄68.8±7.9岁)的髋、膝关节软骨组织,Real-timeQ PCR技术检测比较两组软骨标本中OPN及基质金属蛋白酶-13(matrix metalloproteinase-13,MMP-13)基因表达水平,统计分析OPN与MMP-13表达的相关性。Ⅱ型胶原酶一步消化法处理OA软骨组织,分离培养OA软骨细胞并传代,取第一代OA软骨细胞继续培养,予以1ug/ml浓度的OPN干预,分别采用Real-time Q PCR和WesternBlotting检测不同时间点(0h,24h,48h,72h) MMP-13 mRNA和蛋白的表达水平;然后以不同浓度的OPN(0,0.5,1,2,4ug/ml)干预OA软骨细胞,培养48h后再次观察MMP-13 mRNA和蛋白表达水平的差异,确定细胞实验中OPN干预效用最强的最佳浓度及时间。 2、取第一代OA软骨细胞继续培养,分为空白对照组和PDTC(Pyrrol idinedithiocarbamic acid,inhibitor of NF-κB)组,每组再分为Con-siRNA亚组、OPN-siRNA亚组、OPN亚组。免疫荧光技术检测各组NF-κB(nuclear factor-κappaB) p65核内外的表达情况,WesternBlotting检测各组NF-κB p65、p-NF-κB p65、MMP-13、Ⅱ型胶原的蛋白水平。 3、构建、包装、制备OPN-shRNA慢病毒载体备用,取第一代OA软骨细胞,分为空白对照、Con-shRNA、OPN-shRNA、OPN四组,MTT和BrdU两种不同方法检测比较四组OA软骨细胞增殖能力的差异。 结果: 1、与非OA患者比较,OA患者软骨组织中OPN及MMP-13基因均高表达(OPN0.848±0.068 VS1.281±0.085,P=0.0010; MMP-130.971±0.081 VS1.269±0.079,P=0.0091),且软骨组织中MMP-13的表达水平与OPN呈正相关(R2=0.761,P<0.001);1ug/ml OPN于预软骨细胞24h后,MMP-13 mRNA和蛋白的表达显著增高(P=0.0039;P=0.0041),48h时达到峰值(P=0.0001;P=0.0004),72h时其表达仍处于高水平(P=0.0001;P=0.0004);不同浓度OPN干预软骨细胞48h后,MMP-13 mRNA和蛋白的表达均增高,且1 ug/ml浓度组增高最显著(P=0.007; P=0.003)。 2、OPN干预OA软骨细胞后,NF-κB p65核内移表现增加,OPN-siRNA转染细胞后核内移减少。OPN可显著上调NF-κB p65(P=0.0027)、p-NF-κB p65(P=0.0021)、MMP-13(P=0.0079)的蛋白表达水平,并下调Ⅱ型胶原表达水平(P=0.0188);转染OPN-siRNA后,NF-κB p65(P=0.0026)、p-NF-κB p65(P=0.0168)、MMP-13(P=0.0023)蛋白表达水平明显下降,Ⅱ型胶原水平则显著上升(P=0.0226); NF-κB抑制剂(PDTC)可明显拮抗OPN对以上四种因子的调控效应(p65 P=0.00320; p-p65 P=0.0346;MMP-13 P=0.0213;Ⅱ型胶原P=0.0422)。 3、OPN-shRNA可成功感染OA软骨细胞,抑制OPN基因及蛋白的表达,感染率达80%以上;MTT试验:与对照组相比,OPN-shRNA组OA软骨细胞OD(490nm)值在第2、3、4、5天4个时间点均明显下降(P<0.05),OPN干预组OD(490nm)值显著增加(P<0.05);Brdu实验:24h时,四组细胞OD(490nm)值无统计学差异(P>0.05);48h后,OPN-shRNA组OA软骨细胞OD(490nm)值较对照组明显下降(P=0.0162),OPN干预组OD(490nm)值显著增加(P=0.0287)。 结论: 1、OPN可上调OA软骨组织和细胞中MMP-13的表达; 2、OPN可加速OA软骨细胞NF-κB p65核内移,上调NF-κBp65、p-NF-κB p65、MMP-13蛋白表达的水平,下调Ⅱ型胶原的蛋白表达水平; 3、OPN可加速OA软骨细胞增殖; 4、OPN激活NF-κB通路,上调MMP-13蛋白表达,水解Ⅱ型胶原可能是OA发病机理的重要组成部分。