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(P<0.05);与OA组相比,O+L组Mankin评分明显降低(P<0.05)。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。

应力负荷与关节软骨损伤

骨性关节炎（osteoarthritis，OA）是一种进行性关节退变疾病，不仅损害关节软骨，亦对关节周围肌肉、肌腱、韧带、滑囊等软组织产生不利影响，最终导致关节软骨结构和功能完整性的破坏。美国最新的一项258，237人的大样本研究报告指出，全美约有14％的成人患有骨性关节炎并因此严重影响其生存质量，且用于治疗相关花费人均高达18，435美元，其支出为同等情况下非骨性关节炎患者两倍之多。据我国调查，60岁以上人群中OA的患病率可达50％，75岁以上的人群中则达80％，致残率可高达53％，已经成为影响中老年人生存质量的主要问题。应力负荷长期以来被认为是骨骼肌肉组织的调节器，很有可能是关节软骨自稳态最重要的单一外界调节因素，非生理性的关节应力负荷，即过大或过小的关节应力负荷都会造成关节软骨损害，并最终导致OA形成”吲。适度的运动训练给予关节内适度的应力负荷，

低强度脉冲超声对兔膝骨性关节炎软骨细胞整合素-局部粘着斑激酶-促分裂原活化蛋白激酶力化学转导通路相关蛋白表达的影响

目的观察低强度脉冲超声（LIPUS）对兔膝骨性关节炎（OA）软骨细胞中整合素。局部粘着斑激酶（FAK）-促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）力化学信号转导通路相关蛋白表达的影响。方法共选取18只新西兰大白兔，其中12只进行膝OA造模，其余6只作为正常对照。于制模后第4周处死实验兔，提取软骨细胞进行体外培养并鉴定。将所培养细胞分为正常对照组、OA模型组及OA超声组。待细胞传至第2代时，正常对照组及OA模型组细胞不给予任何处理，OA超声组细胞则给予LIPUS辐射。于LIPUS持续作用1周后收集各组细胞，应用Westernblot技术检测各组细胞中Ⅱ型胶原、蛋白多糖、基质金属蛋白酶（MMPs）．13、整合素B1、FAK、MAPK（如p38、ERKl／2、JNK）蛋白表达以及磷酸化蛋白表达情况。结果①OA模型组及OA超声组Ⅱ型胶原、蛋白多糖含量均较正常对照组明显降低（P〈0．05），并以OA模型组下降幅度较显著，与OA超声组间差异具有统计学意义（P〈0．05）。②OA模型组及OA超声组MMP一13含量均较正常对照组明显增高（P〈0．05），并以OA模型组增高幅度较显著，与OA超声组间差异具有统计学意义（P〈0．05）。③OA模型组及OA超声组整合素pl、磷酸化FAK含量均较正常对照组明显增高，且以OA超声组增高幅度较显著，与OA模型组问差异具有统计学意义（P〈0．05）。④OA模型组磷酸化p38、ERKl／2及JNK含量均较正常对照组明显增加（P〈0．05），OA超声组上述指标则较OA模型组显著降低（P〈0．05）。结论LIPUS体外辐射可抑制OA软骨细胞Ⅱ型胶原、蛋白多糖降解及MMP-13表达，同时还能促进整合素Bl表达以及FAK磷酸化，抑制p38、ERKl／2、JNK磷酸化，提示LIPUS辐射可能通过启动整合素一FAK—MAPK力学信号转导通路诱导软骨细胞外基质发生改变。