前交叉韌帶損傷后關(guān)節(jié)腔微環(huán)境因素對基質(zhì)金屬蛋白酶-2表達(dá)的影響.pdf

1、膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶(Anterior cruciate ligament，ACL)損傷是一種較常見的運動性損傷，韌帶的撕裂或斷裂都會造成膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，長期損傷會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)退行性病變，甚至骨關(guān)節(jié)炎等并發(fā)癥。當(dāng)前臨床治療面臨最大的挑戰(zhàn)就是ACL修復(fù)能力較弱，損傷后不能像內(nèi)側(cè)副韌帶一樣能夠自身功能性修復(fù)。除了ACL組織自身存在的先天遺傳性差異外，其損傷后關(guān)節(jié)腔微環(huán)境的變化也可能是調(diào)節(jié)損傷的ACL修復(fù)的關(guān)鍵因素。因此本文著重從ACL損傷后的關(guān)節(jié)腔微

2、環(huán)境入手，探討導(dǎo)致其自身修復(fù)失敗的主要原因。
　　 本文的主要工作及結(jié)果如下：
　　 1)動物實驗探討ACL損傷后關(guān)節(jié)腔微環(huán)境的變化
　　 利用大鼠ACL瞬時扭轉(zhuǎn)損傷模型發(fā)現(xiàn)在ACL損傷后關(guān)節(jié)液中炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)都顯著升高。MMP-2以及整體MMPs家族的活性都隨時間依賴性增加。體外組織培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)腔內(nèi)組織都向關(guān)節(jié)液中釋放大量的MMP-2，其中以滑膜組織的作用最為顯著。因此我們認(rèn)

3、為在ACL損傷后也會伴隨傷口愈合機制的發(fā)生，關(guān)節(jié)腔內(nèi)組織尤其滑膜組織以及炎癥因子所導(dǎo)致的關(guān)節(jié)液中大量MMPs的累積可能是ACL損傷后不能修復(fù)的一個重要的原因所在。
　　 2)體外實驗探討關(guān)節(jié)腔微環(huán)境因素對MMP-2表達(dá)的影響
　　 ①機械應(yīng)力與炎癥因子對滑膜成纖維細(xì)胞MMP-2活性的影響
　　 動物實驗發(fā)現(xiàn)在ACL損傷后滑膜組織可能是關(guān)節(jié)液中MMPs的主要調(diào)節(jié)者，體外實驗進一步闡明機械應(yīng)力與炎癥因子是否會誘導(dǎo)滑膜

4、成纖維細(xì)胞MMP-2的活性表達(dá)，以及力-化學(xué)因素在調(diào)節(jié)MMP-2表達(dá)中所起的不同作用。實驗結(jié)果表明機械應(yīng)力強度的增加能夠顯著增強MMP-2的活性表達(dá)，炎癥因子TNF-α以時間以及劑量依賴形式誘導(dǎo)MMP-2活性的增加，然而IL-1α的作用則不顯著。當(dāng)機械應(yīng)力與炎癥因子共同作用于滑膜成纖維細(xì)胞時，則對MMP-2活性的增加有著顯著的協(xié)同作用。整體MMPs活性檢測表明機械應(yīng)力能夠誘導(dǎo)MMPs活性的增加而炎癥因子則不能，這也意味著機械應(yīng)力誘導(dǎo)的M

5、MPs是以酶原形式MMPs為主，而炎癥因子誘導(dǎo)的則主要是活化形式MMPs?；そM織對機械損傷以及炎癥因子非常敏感，并且在調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)液中MMPs的表達(dá)起著至關(guān)重要的作用，因此在研究膝關(guān)節(jié)損傷與修復(fù)的過程中滑膜組織是不容忽視的。
　　 ②機械應(yīng)力作用下TNF-α與IL-1β對ACL成纖維細(xì)胞MMP-2表達(dá)的影響
　　 ACL損傷后關(guān)節(jié)腔內(nèi)伴隨著炎癥因子、機械應(yīng)力以及一些修復(fù)因子的復(fù)雜的動態(tài)變化。損傷的關(guān)節(jié)腔內(nèi)組織導(dǎo)致各種炎癥因

6、子、細(xì)胞因子以及基質(zhì)金屬蛋白酶的累積。因此膝關(guān)節(jié)損傷后關(guān)節(jié)液中大量MMPs的累積被認(rèn)為是ACL修復(fù)能力弱的關(guān)鍵因素，然而這些因素對ACL成纖維細(xì)胞MMP-2活性影響的具體作用還不明了。因此，為了探討機械損傷應(yīng)力與炎癥因子對MMP-2表達(dá)的共同作用，我們進行體外模擬ACL損傷后的關(guān)節(jié)腔微環(huán)境，來闡明力-化學(xué)因素對ACL成纖維細(xì)胞MMP-2活性表達(dá)的影響。結(jié)果表明TNF-α與IL-1β能夠以時間以及劑量依賴的形式增加MMP-2的活性，其中以

7、IL-1β的作用最為顯著。機械應(yīng)力與炎癥因子共同作用能夠進一步增強MMP-2的活性。實驗結(jié)果闡明機械損傷與炎癥因子的共同作用對ACL成纖維細(xì)胞MMP-2的活性表達(dá)起著重要的調(diào)控作用。
　　 ③機械應(yīng)力與低氧對HIF-1α和MMP-2表達(dá)的影響
　　 除了炎癥反應(yīng)，在ACL損傷后低氧也是調(diào)控關(guān)節(jié)腔微環(huán)境的一個重要因素，然而低氧在ACL損傷后作用的機理還不清楚。因此我們在體外模擬低氧以及機械損傷微環(huán)境來探討ACL成纖維細(xì)胞在

8、機械應(yīng)力損傷后低氧對MMP-2、VEGF、CTGF以及HIF-1α表達(dá)的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)機械應(yīng)力損傷與低氧分別作用于ACL成纖維細(xì)胞時能夠增加MMP-2、VEGF、CTGF以及HIF-1α表達(dá)，但是當(dāng)兩者共同作用時則能進一步增加MMP-2的表達(dá)，而下調(diào)VEGF、CTGF以及HIF-1α表達(dá)。這一結(jié)果說明高表達(dá)的MMP-2以及低表達(dá)的VEGF、CTGF以及HIF-1α對ACL成纖維細(xì)胞不利，影響ACL修復(fù)能力。而且ACL損傷導(dǎo)致的低氧微

9、環(huán)境也可能是組織退行性病變的一個誘因所在。
　　 3)NF-κB信號通路介導(dǎo)ACL成纖維細(xì)胞MMP-2的表達(dá)
　　 利用信號通路抑制劑來探討ACL成纖維細(xì)胞損傷后調(diào)控MMP-2的表達(dá)的主要信號通路。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)NF-κB信號通路抑制劑(Bayll-70082)能夠顯著抑制MMP-2的表達(dá)，而PD98059(ERK信號通路抑制劑)，SP600125(JNK信號通路抑制劑)以及SB203850(p38信號通路抑制劑)則對MM