低强度脉冲超声波对兔膝骨性关节炎软骨整合素-FAK-MAPKs信号通路蛋白表达的影响

目的:观察低强度脉冲超声波(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)对兔膝骨性关节炎(osteoarthritis,OA)软骨中整合素-FAK-MAPKs力化学细胞信号转导通路相关蛋白表达的影响。方法:18只成年新西兰大白兔随机平均分成3组,分为正常对照组(normal control,NC),OA模型组(OA group,OA),OA模型照射组(O+L)。OA组接受右侧后肢前交叉韧带切断(ACLT)处理术后4周接受LIPUS假辐射,O+L组同样手术处理,术后4周接受LIPUS辐射,NC组仅切开关节囊。LIPUS作用6周后,处死实验动物,取右后肢,采用HE染色行改良Mankin评分比较各组胫骨平台关节表面病理学改变。同时,采用Western blot技术检测Ⅱ型胶原,MMP-13,整合素β1的蛋白表达水平以及FAK、MAPKs家族蛋白(p38、ERK1/2、JNK)磷酸化水平。结果:1组织学观察及Mankin评分:LIPUS干预后,OA软骨表层轻微不平整,染色轻度缺失,可见软骨细胞增殖;Mankin评分,NC组:4.67±0.57;OA组:10.57±2.55;O+L组:7.66±1.74。与NC组相比,OA组、O+L组Mankin评分明显增高,但OA组增高更为明显(P0.05);与OA组相比,O+L组Mankin评分明显降低(P0.05)。2Ⅱ型胶原、MMP-13含量:LIPUS干预后,II型胶原含量较NC组升高,MMP-13含量有明显下降。3整合素β1-FAK-MAPKs信号通路相关蛋白表达:LIPUS干预使整合素β1、磷酸化FAK表达增高;同时MAPKs信号通路相关蛋白ERK1/2、p38磷酸化水平明显下降,而JNK磷酸化水平无明显变化。结论:LIPUS可以减轻骨性关节炎软骨ECM损伤程度,与LIPUS产生机械应力使关节软骨中细胞表面应力受体之一整合素β1及其下游分子黏着斑激酶FAK磷酸化表达增高,进一步下游的磷酸化p38,ERK1/2表达下调有关。LIPUS的机械效应可经力化学转导途径作用于OA关节软骨,为治疗骨性关节炎提供一种新的思路。

Effects of low-intensity pulsed ultrasound on integrin-FAK-MAPKs mechanochemical transduction pathway in rabbit knee osteoarthritis cartilage