基于生物信息学分析鉴定激素性股骨头坏死的关键生物标志物及相关免疫细胞浸润

目的:对激素性股骨头坏死(SIONFH)患者外周血清中的基因芯片数据进行生物信息学分析,探究SIONFH发生的分子机制。方法:通过基因表达综合数据库(GEO)获取SIONFH患者与非SIONFH患者外周血清中的基因表达谱。通过R软件、Perl语言,借助5个疾病相关数据库、基因本体论、基因/蛋白质相互作用关系检索工具、Cytoscape分析软件及DAVID等数据库和分析工具,进行差异表达基因(DEGs)鉴定、功能注释和富集分析,并计算SIONFH患者外周血清中免疫细胞之间的关系。结果:从GEO数据库中下载基因表达序列GSE123568,包括30例SIONFH患者和10例非SIONFH患者。SIONFH组与非SIONFH组比较的外周血清的基因本体论(GO)富集分析中,上调的DEGs在生物学过程中主要富集在免疫反应、细胞防御反应、模式识别受体信号通路、神经炎症反应等方面;在细胞组分中主要富集在分泌颗粒膜、质膜外侧和内溶酶体等方面;在分子功能中主要富集在模式识别受体活性、趋化因子受体活性、免疫受体活性等方面。下调的DEGs在生物学过程中主要富集在组蛋白修饰、共价染色质修饰、肽基赖氨酸修饰和RNA剪接等方面;在细胞组分中主要富集在核斑点、中心粒和前核糖体等方面;在分子功能中主要富集在组蛋白结合、丝氨酸/苏氨酸激酶活性和转录共调节活性等方面。免疫细胞浸润结果显示,树突细胞(DC)和滤泡辅助性T细胞(Tfh)呈正相关性(r=0.670,P<0.05),而CD8+T细胞和中性粒细胞呈负相关性(r=-0.500,P<0.05);SIONFH组活化的DC(P=0.002)较非SIONFH组浸润程度显著降低,而SIONFH组的记忆B细胞较非SIONFH组浸润程度显著提高(P=0.014)。结论:多个富集功能参与了SIONFH发生的过程,精氨酸酶1(ARG1)、Toll样受体2(TLR2)和前列腺素内过氧化物合成酶2(PTGS2)被认为是SIONFH患者外周血清中的潜在生物标志物。SIONFH患者的外周血清免疫细胞具有一定的特异性。从生物信息学分析对SIONFH可能的发生机制进行探索,为未来的科学研究和临床治疗提供了思路和参考。

不同频次调髓中药对人脐带间充质干细胞的作用

背景:间充质干细胞(MSCs)作用的微环境需要改善,调髓中药有不同频次,并且对MSCs具有调控作用。目的:比较不同频次调髓中药对人脐带间充质干细胞(huc-MSCs)的作用。方法:将肉桂、肉苁蓉、当归、川芎、白术和何首乌稀释成不同浓度,对huc-MSCs进行干预,采用CCK-8法检测不同浓度、不同频次调髓中药对huc-MSCs活力的影响;细胞划痕实验和Transwell迁移实验检测肉苁蓉和川芎对huc-MSCs迁移能力的影响;qPCR检测肉苁蓉和川芎对huc-MSCs CDC25A、CCNA2、E2F1、E2F2、MMP-2、TWIST1、VITMENTIN、PCNA mRNA表达的影响。结果:CCK-8结果显示高频调髓中药肉桂、肉苁蓉、当归能显著增强huc-MSCs的细胞活力,而低频调髓中药川芎、白术、何首乌对huc-MSCs的促增殖作用随着浓度的增加而降低;细胞划痕实验和Transwell迁移实验结果显示肉苁蓉可以促进huc-MSCs迁移(P<0.05或0.01),而川芎抑制huc-MSCs迁移(P<0.05或0.01);qPCR结果显示肉苁蓉能促进huc-MSCs CDC25A、CCNA2、E2F1、E2F2、MMP-2、TWIST1、VITMENTIN、PCNA mRNA表达(P<0.05或0.01),川芎抑制huc-MSCs E2F1、E2F2、MMP-2 mRNA表达(P<0.05或0.01)。结论:高频调髓中药在体外可以促进huc-MSCs增殖和迁移,而且其促增殖作用大于低频调髓中药。低频调髓中药抑制huc-MSCs迁移。其作用可能与细胞周期进程、细胞迁移、细胞增殖相关基因有关。

基于Wnt/β-catenin信号通路探讨去毒附子汤对骨关节炎大鼠的软骨保护作用

[目的]基于Wnt/β-连环蛋白(Wnt/β-catenin)信号通路探讨去毒附子汤(detoxicated Fuzi decoction,FZT)对膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)的作用及相关机制。[方法]将30只雌性无特殊病原体(specific pathogen free,SPF)级SD大鼠随机分为正常组,模型组,FZT低、中、高剂量组,每组6只。模型组FZT低、中、高剂量组均采用碘乙酸关节腔注射造模法构建大鼠KOA模型。建模成功后FZT低、中、高剂量组分别以2.4、4.8、9.6g·kg^(-1)的FZT灌胃模型组和正常组以同剂量的0.9%氯化钠溶液灌胃连续4周。首次给药前和末次给药后对各组大鼠进行疼痛行为学检测。末次给药后1周取各组大鼠膝关节软骨组织进行番红O染色和Mankin评分。分离大鼠原代软骨细胞进行培养以不同浓度的FZT含药血清进行干预,采用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide,MTT)法测定FZT含药血清对软骨细胞增殖活力的影响,选取最佳浓度。将软骨细胞随机分为NC组、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)组、TNF-α+FZT组,TNF-α+FZT组以10%的FZT含药血清干预,其余组使用空白培养基处理,以实时定量聚合酶链式反应(Real-time quantitative polymerase chain reaction,Real-time qPCR)检测2型胶原(collgen type 2,Col2)、10型胶原(collgen type 10,Col10)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP13)、带有血小板凝血酶敏感蛋白结构域的解聚素与金属蛋白酶4(adisintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 4 Adamts4)、带有血小板凝血酶敏感蛋白结构域的解聚素与金属蛋白酶5(adisintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 5,Adamts5)、卷曲关联蛋白(frizzled-related protein,FRZB)、Wnt、低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(low density lipoprotein receptor related proteins 5/6,LRP5/6)、糖原合酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3βGSK-3β)以及β-catenin的mRNA表达情况,Western blot检测Wnt、LRP5/6、FRZB、GSK-3β以及β-catenin的蛋白表达情况。[结果]疼痛行为学数据显示,模型组大鼠的热痛和压痛阈值显著低于正常组(P<0.01 P<0.01)FZT低、中、高剂量组大鼠的热痛和压痛阈值较模型组显著提高(均P<0.01)。Mankin病理评分表明模型组评分较正常组显著增高(P<0.01)FZT组评分较模型组显著降低(均P<0.01)且具有剂量依赖效应。MTT结果提示FZT含药血清能显著提高软骨细胞增殖活力。Real-time qPCR结果显示,与TNF-α组比较,FZT含药血清干预显著下调Co110、MMP13、Adamts4、Adamts5、Wnt、LRP5/6、GSK-3β及β-catenin的表达(均P<0.01)同时上调Col2的表达(P<0.01)。Western blot结果显示,与TNF-α组比较,TNF-α+FZT组Wnt、LRP5/6、FRZB、GSK-3β以及β-catenin的蛋白表达减少(均P<0.01)。[结论]FZT能显著改善KOA大鼠的疼痛行为学指标修复软骨损伤其作用机制可能与调控Wnt/β-catenin信号通路以及软骨细胞分解代谢有关。

脂肪基质血管组分对膝骨关节炎模型大鼠疼痛及软骨修复的研究

目的观察脂肪基质血管组分(SVF)对膝骨关节炎(KOA)模型大鼠疼痛和软骨修复的作用。方法取大鼠双侧腹股沟脂肪组织制备SVF,采用碘乙酸法构建KOA模型。将25只大鼠随机分为正常组、模型组、SVF低浓度组、SVF中浓度组、SVF高浓度组,每组各5只。采用低(1.6×10^(4)个/mL)、中(3.2×10^(4)个/mL)、高(6.4×10^(4)个/mL)浓度的SVF对大鼠双侧膝骨关节腔注射治疗,每周注射1次,于模型复制后第2周和4周时评价大鼠疼痛指标。注射4周后,取各组大鼠膝关节进行组织病理学观察和OARSI评分。结果模型复制后第2周,与正常组相比,模型组和SVF低、中、高浓度组压痛阈值均降低(P<0.01);模型复制后第4周,模型组压痛阈值低于正常组(P<0.01),SVF低、中、高浓度组压痛阈值与模型组相比均提高(P<0.01),且SVF高浓度组高于SVF低浓度组(P<0.05)。病理学结果表明,与正常组相比,模型组关节软骨破坏和退行性变化明显;SVF低、中、高浓度组相比于模型组关节软骨形态明显改善。模型组OARSI评分高于正常组(P<0.01),SVF低、中、高浓度组OARSI评分均较模型组下降(P<0.01)。结论SVF可提高KOA模型大鼠疼痛阈值,修复软骨损伤,且低剂量就有良好效果,是临床治疗KOA的潜在有效干预手段。