骨关节炎关节软骨细胞凋亡及基质金属蛋白酶组织抑制因子1和神经元型一氧化氮合酶的变化

目的:探讨关节软骨细胞凋亡、基质金属蛋白酶组织抑制因子1、神经元型一氧化氮合酶在骨性关节炎发病机制中的作用。方法:实验于2004-06/2005-05在兰州大学第一医院中心实验室完成。将健康幼年(兔龄2～4个月)雄性青紫蓝家兔36只,随机分成正常组(不作任何处理)、模型组各18只。模型组右后下肢膝关节伸直位石膏管型固定。运用流式细胞分析法测定凋亡的软骨细胞。采用免疫组织化学法分别于造模后6,8周两个时期进行基质金属蛋白酶组织抑制因子1、神经元型一氧化氮合酶阳性强度观察。结果:纳入动物36只,均进入结果分析。①6～8周软骨细胞凋亡测定:8周时正常组软骨细胞凋亡与模型组比率比较差异显著正常组、模型组分别为(5.6667±3.5412)%,(2.3778±1.3377)%,P=0.019],其他各时间段、各组均数和比率比较差异均无显著性。②6～8周时神经元型一氧化氮合酶:6周时各组间比较差异均无显著性(P>0.05);8周时损伤胶原化区与各组间比较差异均显著(P=0.034),其他组间比较均无显著性(P>0.05)。③6～8周时基质金属蛋白酶组织抑制因子1:6周时各组间比较差异显著(P=0.009);除正常组与损伤胶原化区、增殖肥厚区与无损伤区比较差异无显著性(P>0.05),其余各组间比较差异均显著(P<0.05);8周时各组间比较差异显著(P=0.001);正常组与损伤胶原化区、增殖肥厚区、无损伤区及损伤胶原化区与增殖肥厚区、无损伤区比较差异显著(P<0.05),增殖肥厚区与无损伤区比较差异无显著性(P>0.05);经非参数秩和检验正常组6～8周间基质金属蛋白酶组织抑制因子1比较差异显著(P<0.0001);模型组6～8周间基质金属蛋白酶组织抑制因子1比较差异均无显著性(P>0.05)。③秩(spearm等级)相关性分析:6～8周时正常组各指标无相关性(P>0.05);6周时基质金属蛋白酶组织抑制因子1损伤胶原化区和增殖肥厚区与软骨细胞凋亡各指标间有相关性(P=0.03,P<0.0001);6周时无损伤区各指标间均无相关性(P>0.05);8周时损伤胶原化区和无损伤区各指标间无相关性(P>0.05)。结论:创伤6周后基质金属蛋白酶组织抑制因子1强度表达,软骨出现明显创伤性增殖肥厚、胶原化损伤并与同期软骨细胞凋亡的表达呈正相关,随时间延长这种相关性变化趋势不明显。6周时基质金属蛋白酶组织抑制因子1在软骨损伤胶原化区、增殖肥厚区、无损伤区表达均增强,尤以损伤胶原化区较明显,在增殖肥厚区与无损伤区表达强度相当。创伤8周后软骨增殖肥厚、胶原化损伤的破坏进行性加重,与此同时神经元型一氧化氮合酶、基质金属蛋白酶组织抑制因子1强烈表达,软骨细胞凋亡现象显著,且其表达与基质金属蛋白酶组织抑制因子1呈正相关,同期正常情况下软骨细胞凋亡几乎无表达。故Hulth法动物模型应当是目前研究骨关节炎的最佳模型;“软骨细胞凋亡”是独立导致骨关节炎发病的一条主要途径;骨关节炎病理机制中存在破坏的多分子轴心系统。

Changes of cartilage cell apoptosis, tissue inhibitor of metalloproteinase-1 and neuronal nitric oxide synthase in osteoarthritis