预混地塞米松的高分子自交联透明质酸水凝胶抑制软骨细胞凋亡缓解早期创伤性骨关节炎的作用机制

目的探究预混有地塞米松(Dex)的高分子自交联透明质酸(cHA)水凝胶(cHA-Dex水凝胶)抑制软骨细胞凋亡缓解早期创伤性骨关节炎(PTOA)的作用机制。方法取2月龄雄性SD大鼠140只分两组,70只进行前交叉韧带切断(ACLT)手术制造PTOA动物模型,以假手术组(70只)为对照,在术后不同时间点(1~14 d,每组每个时间点5只大鼠)检测关节灌洗液中白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、基质金属蛋白酶3(MMP-3)及MMP-13等炎性指标的变化趋势。将cHA-Dex(0.5 mg/ml)水凝胶(实验组,n=70)及预混有Dex的普通低分子透明质酸(HA)水凝胶,即HA-Dex(0.5 mg/ml)水凝胶(对照组,n=70)注入PTOA大鼠关节腔,检测每个时间点(1~14 d,每组每个时间点5只大鼠)大鼠关节液中的Dex的释放量及累计释放量,揭示cHA-Dex水凝胶的缓释机制。取2020年1月至2022年12月在山西医科大学第二医院关节科进行膝关节置换术后的骨关节炎(OA)患者(胫骨平台上Outbridge评分1~2分,n=18)膝关节软骨进行体外组织块培养,将预混有0.1、0.2、0.5 mg/ml三种梯度Dex浓度的cHA-Dex水凝胶处理软骨组织块后,检测关节软骨组织块中IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3以及MMP-13的mRNA表达水平变化。运用酶解法分离出OA软骨细胞并进行体外原代培养(来自18例OA患者,分6次重复实验,每次3例患者的软骨细胞提取后混合均匀培养),软骨细胞贴壁后分为4组,分别进行下列干预:生理盐水干预组、cHA水凝胶干预组、Dex(0.5 mg/ml)干预组、cHA-Dex(0.5 mg/ml)水凝胶干预组,检测不同干预对软骨细胞增殖及凋亡的影响。结果大鼠PTOA组和假手术组膝关节番红O固绿染色国际骨关节炎协会(OARSI)评分分别为(3.34±0.35)分和(1.17±0.21)分(P=0.010);PTOA大鼠膝关节骨赘Meachim评分相对于假手术组增高[(2.66±0.41)分比(0.22±0.17)分,P=0.010],大鼠PTOA造模成功。与PTOA大鼠关节内炎症因子早期出现峰值变化规律相对应的cHA-Dex水凝胶中Dex也在早期释放,并在后期长期缓释。预混0.1、0.2、0.5 mg/ml Dex的cHA-Dex水凝胶处理OA关节软骨组织块后,组织块中的IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3及MMP-13的mRNA表达均下降(均P<0.05)。体外培养OA软骨细胞,与Dex(0.5 mg/ml)水凝胶干预组相比,cHA-Dex(0.5 mg/ml)水凝胶干预组凋亡率明显减少(0.60±0.07比6.63±0.98,P=0.010)。相对生理盐水干预组或单纯cHA水凝胶干预组,cHA-Dex(0.5 mg/ml)水凝胶干预组细胞增殖明显,各时间点差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论针对PTOA的早期炎症,cHA-Dex水凝胶可能通过缓释Dex,既可抑制软骨炎症,又可逆转Dex导致的软骨细胞凋亡增加、增殖率降低,最终缓解PTOA进展。

诱导骨髓基质细胞向软骨细胞分化的实验研究

目的探索用骨形态发生蛋白(BMP)-2和高分子透明质酸在体外诱导骨髓基质细胞(MSC)向软骨细胞分化的可能性。方法自兔双侧股骨粗隆处抽取4～6ml骨髓后在体外行原代和传代培养,实验分为两组,实验组培养液中含BMP-2(100ng/ml),培养瓶底预涂高分子透明质酸;对照组常规培养及传代。传代细胞玻片行苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色、碱性磷酸酶染色(ALP)、免疫组织化学染色;培养细胞与聚乳酸/聚乙醇酸(PLGA)复合后植入自体兔股部肌内,大体及组织学观察形成的结节。结果实验组传代细胞,尤其是第3代细胞甲苯胺蓝染色阳性,免疫组织化学染色S-100蛋白阳性,兔股部植入PLGA-细胞后3周形成软骨结节;而对照组免疫组织化学染色个别细胞Ⅰ型和Ⅲ型胶原染色阳性,植入PLGA-细胞后主要形成纤维组织。结论应用BMP-2和高分子透明质酸有效诱导MSC向软骨细胞分化,MSC源性软骨细胞可作为软骨组织工程修复关节软骨损伤的较理想的种子细胞。