慢病毒介导shRNA关节腔注射可加重骨关节炎的软骨破坏

中国组织工程研究第20卷第20期2016–05–13出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchMay13,2016Vol.20,No.20ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH2979·研究原著·杨二平，男，1972年生，湖北省蕲春县人，汉族，2015年武汉大学毕业，博士，主治医师，主要从事骨关节疾病研究。中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)20-02979-06稿件接受：2016-03-09，彭飞2，梁杰1，杜远立1(1三峡大学人民医院，宜昌市第一人民医院，湖北省宜昌市443000；2武汉大学人民医院，湖北省武汉市430060)引用本文：杨二平，彭飞，梁杰，杜远立.慢病毒介导shRNA关节腔注射可加重骨关节炎的软骨破坏[J].中国组织工程研究，2016，20(20):2979-2984.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.20.013ORCID:0000-0002-8538-3658(杨二平)文章快速阅读：文题释义：低密度脂蛋白受体相关蛋白：能够与多种结构及功能各异的配体相互作用，不仅可以对血脂的动态平衡及纤溶功能的稳定进行调节，而且能参与多种生长因子、细胞激酶生物学效应的发挥。慢病毒：慢病毒属是反转录病毒科下的一个属，包括8种能够感染人和脊椎动物的病毒，原发感染的细胞以淋巴细胞和巨噬细胞为主，感染个体最终发病，显著特点是感染个体在出现典型的临床症状之前，大多经历长达数年的潜伏期之后缓慢发病，故被称为慢病毒。摘要背景：最近研究表明低密度脂蛋白受体相关蛋白除了参与脂质代谢外，还参与调节炎症反应。目的：观察慢病毒介导的低密度脂蛋白受体相关蛋白1-shRNA对大鼠骨关节炎模型软骨破坏的影响，以及对软骨组织中基质金属蛋白酶13表达的作用，初步判断低密度脂蛋白受体相关蛋白1对体内实验骨关节炎发病进程中的作用。方法：SD大鼠64只分为4组，每组16只。①对照组大鼠未做手术为阴性对照组。②假手术组大鼠显露关节腔后及关闭切口，不切断交叉韧带和半月板。③模型+shLRP1组大鼠切断前交叉韧带切断加内侧半月板部分切除制作骨关节炎模型，造模后2d用慢病毒介导的siRNA关节腔注射，每周1次，连续2周。④骨关节炎模型组，造模后关节腔注射阴性对照慢病毒。4组大鼠造模后5d开始在自制的电动跑步机中跑步，每日跑步30min，里程为500m。造模2，4及6周处死各小组大鼠，观察软骨破坏程度和软骨组织中基质金属蛋白酶13表达。结果与结论：①大体和病理切片观察发现：行关节腔注射慢病毒介导的siRNA抑制关节软骨的低密度脂蛋白受体相关蛋白1表达后，大鼠骨关节炎模型中软骨破坏加重，加速骨关节炎病程。②6周时：模型+shLRP1组Mankin’s评分明显高于其他3组(P0.05)，模型+shLRP1组软骨细胞基质金属蛋白酶13阳性率明显高于其他3组(P0.05)。③结果说明：前叉韧带切断加内侧半月板部分切除并配合跑步机中慢跑锻炼能再现骨关节炎模型。慢病毒介导siRNA关节腔注射可干扰抑制关节软骨中的低密度脂蛋白受体相关蛋白1表达，对关节软骨有加重损伤的作用。关键词：组织构建；软骨组织工程；骨关节炎；低密度脂蛋白受体相关蛋白1；慢病毒；前交叉韧带；关节腔注射；国家自然科学基金主题词：骨关节炎；慢病毒属；前交叉韧带；组织工程低密度脂蛋白受体相关蛋白1对软骨组织的作用制作骨关节炎模型结果说明：慢病毒介导的siRNA关节腔注射干扰抑制关节软骨的低密度脂蛋白受体相关蛋白1表达对关节软骨有加重损伤的作用。造模后5d跑步30min/d造模2、4及6周处死各小组大鼠64只分4组500m每组16只阴性对照组；假手术组；模型+shLRP1组(关节腔注射慢病毒)；骨关节炎模型组(关节腔注射阴性慢病毒)观察软骨破坏程度和软骨组织中基质金属蛋白酶13表达杨二平，等.慢病毒介导shRNA沉默关节腔注射可加重骨关节炎的软骨破坏P.O.Box10002,Shenyang110180’sHospital,YichangFirstPeople’sHospital,Yichang443000,HubeiProvince,China基金资助：国家青年科学基金(61308110)缩略语：低密度脂蛋白受体相关蛋白：Thelipoproteinreceptorlow-densitylipoproteinreceptor-relatedprotein，LRPLentivirus-inducedknockdownoflowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein1aggravatescartilagedamageinaratmodelofosteoarthritisYangEr-ping1,PengFei2,LiangJie1,DuYuan-li1(1ThreeGorgesUniversityPeople’sHospital,YichangFirstPeople’sHospital,Yichang443000,HubeiProvince,China;2RenminHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430060,HubeiProvince,China)AbstractBACKGROUND:Emergingevidencedemonstratesthatlowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein1(LRP1)isinvolvedinlipidmetabolismandregulationofinflammatoryreaction.OBJECTIVE:Toexploretheeffectoflentivirus-inducedknockdownoflowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein1oncartilagedamageandmatrixmetalloproteinase13inaratmodelofosteoarthritis,soastoassesstheroleoflowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein1inthepathogenesisofosteoarthritis.METHODS:Sixty-fourSprague-Dawleyratswereincludedandramdomlydividedintofourgroups(n=16foreach):negativecontrolgroup,nosurgery;sham-surgerygroup,onlythearticularcavityofthekneewasexposed;osteoarthritisplusshLRP1group,ratosteoarthritismodelswereestablishedbycuttinganteriorcruciateligamentandremovingthemedialmeniscuspartlyfollowedbyanintra-articularinjectionoflentivirus-mediatedsiRNAat2daysaftersurgery,onceaweekfor2consecutiveweeks;osteoarthritisgroup,anintra-articularinjectionofthenegativecontrollentiviruswasperformedaftersurgery.Ratsinthefourgroupsstartedrunningontheself-madeelectrictreadmillfrom5daysaftermodeling,30minutesperday,totally500meters.Cartilagedamageandmatrixmetalloproteinase13expressionincartilagetissuesweredeterminedat2,4,6weeksaftersurgery.RESULTSANDCONCLUSION:Grossandpathologicalobservationsshowedthatlentivirus-inducedknockdownoflowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein1aggravatedcartilagedamageintheratmodelofosteoarthritis.At6weeksaftersurgery,Mankin’sscoreandmatrixmetalloproteinase13expressioninthecartilagetissuesinosteoarthritisplusshLRP1groupweresignificantlyincreasedcomparedwithotherthreegroups(P0.05).Thesefindingsindicatethatasimulationmodelofosteoarthritisisdevelopedbycuttinganteriorcruciateligamentandremovingthemedialmeniscuspartlycombinedwithrunningonthetreadmill.Lentivirus-inducedknockdownofLRP1aggravatescartilagedamageinaratmodelofosteoarthritisSubjectheadings:Osteoarthritis;Lentivirus;AnteriorCruciateLigament;TissueEngineeringFunding:theNationalScienceFoundationforYoungScientistsofChina,No.61308110Citethisarticle:YangEP,PengF,LiangJ,DuYL.Lentivirus-inducedknockdownoflowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein1aggravatescartilagedamageinaratmodelofosteoarthritis.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(20):2979-2984.0引言Introduction目前骨关节炎的病因及发病机制尚未完全明确。研究显示白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α作用于软骨细胞干扰软骨细胞合成和分解代谢平衡，分解代谢增强，软骨细胞分泌多种基质降解酶[1]。与骨关节炎相关的炎症递质中，肿瘤坏死因子α被认为是软骨退变关键的炎性调节因子，肿瘤坏死因子α促进滑膜细胞和软骨细胞表达炎性因子和趋化因子并维持局部炎性因子。最近研究表明低密度脂蛋白受体相关蛋白(Thelipoproteinreceptorlow-densitylipoproteinreceptor-relatedprotein，LRP)除了参与脂质代谢外，还参与调节炎症反应[2-3]。因此，LRP被认为有可能参与调节骨关节炎发病进程。而骨关节炎是机械负荷因素和体内细胞环境因素相互作用下关节软骨基质的合成和分解代谢不平衡结果，体外实验骨关节炎动物模型目的是再现骨关节炎相关的病理过程，模拟