LOXL3 Inhibits Autophagy of Chondrocytes by Activating Rheb in Osteoarthritis

Objective This study aimed to investigate the potential mechanisms by which lysyl oxidase like 3(LOXL3)affects the autophagy in chondrocytes in osteoarthritis(OA),specifically through the activation of mammalian target of rapamycin complex 1(mTORC1).Methods To establish an OA model,rats underwent anterior cruciate ligament transection(ACLT).Chondrocytes were isolated from cartilage tissues and cultured.Western blotting was performed to assess the expression of LOXL3,Rheb,phosphorylation of p70S6K(p-p70S6K,a downstream marker of mTORC1),and autophagy markers.The autophagy of chondrocytes was observed using an immunofluorescence assay.Results The expression levels of both LOXL3 and Rheb proteins were upregulated in chondrocytes isolated from the OA model cartilage,in comparison to those from the normal cartilage.The silencing of LOXL3 resulted in a decrease in the protein levels of Rheb and p-p70S6K,as well as an increase in the expression of autophagy-related proteins.Additionally,the effect of LOXL3 could be reversed through the silencing of Rheb.The results of the immunofluorescence assay confirmed the impact of LOXL3 and Rheb on chondrocyte autophagy.Conclusion LOXL3 inhibits chondrocyte autophagy by activating the Rheb and mTORC1 signaling pathways.

大黄素对骨关节炎软骨细胞增殖、凋亡和氧化应激的影响

背景:既往研究显示,沉默交配型信息调节因子2同源蛋白1(silent mating-type information regulator 2 homolog 1,SIRT1)-雷帕霉素机械靶蛋白(mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号在骨关节炎进展中起重要作用,大黄素对骨关节炎软骨细胞有一定的保护作用。目的:基于SIRT1-mTOR探究大黄素对骨关节炎软骨细胞增殖、凋亡和氧化应激的影响。方法:体外分离培养大鼠软骨细胞,采用10 ng/mL的白细胞介素1β诱导构建体外骨关节炎细胞模型,以CCK-8法测定经0,20,40,80,120,160μmol/L的大黄素处理后的大鼠软骨细胞活力,选出合适大黄素作用浓度。将软骨细胞随机分为对照组、模型组、大黄素低剂量组、大黄素高剂量组、SIRT1抑制剂EX527组、大黄素高剂量+EX527组,除对照组外其余各组以10 ng/mL的白细胞介素1β诱导构建体外骨关节炎模型,同时以大黄素和EX527分组处理细胞后,用CCK-8法、Edu染色法及流式细胞术分别检测各组细胞增殖与凋亡情况;用试剂盒检测各组细胞活性氧相对含量、丙二醛与抗氧化酶超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶水平;免疫印迹检测各组细胞基质降解、凋亡与SIRT1-mTOR通路相关蛋白表达。结果与结论:①与对照组相比,模型组大鼠软骨细胞活力、Edu阳性率、超氧化物歧化酶与过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶水平、Bcl-2与SIRT1蛋白表达降低,凋亡率、活性氧相对含量、丙二醛水平、Bax与基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶9蛋白表达及p-mTOR/mTOR升高(P<0.05)。与模型组相比,大黄素低、高剂量组上述各项指标呈相反变化(P<0.05);EX527组各指标水平与大黄素各组呈相反趋势(P<0.05)。②与大黄素高剂量组相比,大黄素高剂量+EX527组细胞活力、Edu阳性率、超氧化物歧化酶与过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶水平、Bcl-2与SIRT1蛋白表达降低,凋亡率、活性氧相对含量、丙二醛水平、Bax与基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶9蛋白表达及p-mTOR/mTOR升高(P<0.05)。③结论:大黄素可通过激活SIRT1-mTOR信号而抑制骨关节炎软骨细胞氧化应激,从而促进软骨细胞增殖并减轻其凋亡。

N6-甲基腺苷相关调节因子与骨关节炎:生物信息学和实验验证分析

背景:越来越多证据表明N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)调节因子与骨关节炎密切相关,被认为是防治骨关节炎新方向,但具体作用机制不明。目的:通过对骨关节炎基因芯片数据集进行生物信息学分析,探讨m6A对骨关节炎的作用,解析骨关节炎发病机制。方法:首先利用R软件提取GEO数据库中GSE1919数据集中骨关节炎相关m6A调节因子及其表达量,进而对提取结果行基因差异分析及GO、KEGG富集分析;接着对PPI网络拓扑学分析结果和机器学习结果取交集得到m6A关键调节因子,并通过体外细胞实验验证。结果与结论:①提取得到16个骨关节炎相关m6A调节因子表达量,通过差异分析获得ZC3H13、YTHDC1、YTHDF3、HNRNPC等11个m6A差异调节因子;②GO富集分析显示,骨关节炎相关m6A差异调节因子在生物过程中主要于mRNA转运、RNA分解代谢、胰岛素样生长因子受体信号通路调控等发挥作用;③KEGG富集分析显示,差异调节因子主要参与p53、白细胞介素17和AMPK信号通路;④综合PPI网络拓扑学分析和机器学习结果获得m6A关键调节因子——YTHDC1;⑤体外细胞实验结果表明,m6A关键调节因子——YTHDC1在对照组与骨关节炎组中表达存在显著差异(P<0.05);⑥结果显示,YTHDC1与骨关节炎发生发展密切相关,有望成为m6A治疗骨关节炎的分子靶点。

白细胞介素1β诱导大鼠骨性关节炎软骨细胞模型的效果评价

背景:建立骨性关节炎软骨细胞模型,对进一步解释骨性关节炎的病理过程,评估和筛选骨性关节炎治疗药物具有重要意义。目的:评价白细胞介素1β诱导大鼠骨性关节炎软骨细胞模型的效果,为进一步探索药物治疗骨性关节炎提供参考。方法:取3周龄SD大鼠髋关节软骨,机械剪切和酶消化分离软骨细胞并进行鉴定。软骨细胞随机分为3组:对照组、5 ng/mL和10 ng/mL白细胞介素1β组,分别诱导24 h和48 h。MTT法检测软骨细胞的增殖活力;Real-Time PCR检测Ⅱ型胶原蛋白、蛋白聚糖、性别决定区Y框蛋白9、基质金属蛋白酶13、解聚蛋白样金属蛋白酶5 mRNA表达;Western blot检测Ⅱ型胶原蛋白、性别决定区Y框蛋白9、基质金属蛋白酶13、解聚蛋白样金属蛋白酶5蛋白表达。结果与结论:①成功分离并培养原代大鼠软骨细胞;②10 ng/mL白细胞介素1β诱导软骨细胞24 h可使细胞增殖活力显著下降(P<0.05),5 ng/mL白细胞介素1β组则需诱导48 h;③Real-Time PCR结果显示,同对照组相比,5 ng/mL和10 ng/mL白细胞介素1β诱导软骨细胞24,48 h,Ⅱ型胶原蛋白、蛋白聚糖、性别决定区Y框蛋白9 mRNA表达水平均显著降低(P<0.05),基质金属蛋白酶13、解聚蛋白样金属蛋白酶5 mRNA表达水平均显著增加(P<0.05);相比10 ng/mL组,5 ng/mL白细胞介素1β诱导软骨细胞48 h可显著增加基质金属蛋白酶13、解聚蛋白样金属蛋白酶5 mRNA表达(P<0.05);④Western blot结果显示,相比对照组,10 ng/mL白细胞介素1β诱导软骨细胞24 h,Ⅱ型胶原蛋白、性别决定区Y框蛋白9蛋白水平显著下降(P<0.05),基质金属蛋白酶13、解聚蛋白样金属蛋白酶5蛋白水平显著增加(P<0.05);5 ng/mL白细胞介素1β诱导软骨细胞48 h,Ⅱ型胶原蛋白、性别决定区Y框蛋白9蛋白水平显著下降(P<0.05),基质金属蛋白酶13、解聚蛋白样金属蛋白酶5蛋白水平显著增加(P<0.05);⑤提示干预24 h后10 ng/mL白细胞介素1β对软骨细胞的诱导效果可能更明显;干预48 h后5 ng/mL和10 ng/mL白细胞介素1β的诱导效果相似。

隐丹参酮调节HIF-1α/BNIP3信号通路对兔膝骨关节炎模型软骨细胞自噬和凋亡的影响

目的 探究隐丹参酮调节缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)/腺病毒E1B19kDa相互作用蛋白3(BNIP3)信号通路对兔膝骨关节炎(KOA)模型软骨细胞自噬和凋亡的影响。方法 取新西兰兔并以改良Videman法构建兔KOA模型,随机分为模型组、空载组、隐丹参酮组、HIF-1α敲低组、隐丹参酮+HIF-1α敲低组,每组9只;另取9只新西兰兔为对照组。分组干预后以Lequesne MG的膝关节级别评估法对兔膝关节临床症状(局部疼痛、步态、关节活动、关节肿胀)进行评分;HE染色检测兔膝关节软骨组织的退变情况并进行改良Mankin's评分;TUNEL染色检测兔膝关节软骨组织细胞凋亡情况;酶联免疫吸附试验(ELISA)检测兔血清炎性因子白细胞介素(IL)-6、IL-18、IL-10水平;蛋白免疫印迹实验检测兔膝关节软骨组织自噬(LC3、Beclin-1)、凋亡(Bax、Cleaved Caspase-3)和HIF-1α/BNIP3信号通路相关蛋白表达。结果 与对照组比较,模型组兔膝关节软骨组织出现明显退变症状,局部疼痛、步态、关节活动及关节肿胀评分、改良Mankin's评分、凋亡率、血清IL-18及IL-6水平、软骨组织LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1、Bax、Cleaved Caspase-3、BNIP3蛋白表达水平升高,血清IL-10水平、软骨组织HIF-1α蛋白表达水平降低(P<0.05)。与模型组比较,隐丹参酮组兔膝关节软骨组织退变症状减轻,局部疼痛、步态、关节活动及关节肿胀评分、改良Mankin's评分、凋亡率、血清IL-18及IL-6水平、软骨组织LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1、Bax、Cleaved Caspase-3、BNIP3蛋白表达水平降低,血清IL-10水平、软骨组织HIF-1α蛋白表达水平升高(P<0.05);HIF-1α敲低组兔膝关节软骨组织退变症状加重,局部疼痛、步态、关节活动及关节肿胀评分、改良Mankin's评分、凋亡率、血清IL-18及IL-6水平、软骨组织LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1、Bax、Cleaved Caspase-3、BNIP3蛋白表达水平升高,血清IL-10水平、软骨组织HIF-1α蛋白表达水平降低(P<0.05);空载组兔各指标无明显变化(P>0.05)。隐丹参酮+HIF-1α敲低组较隐丹参酮组兔膝关节软骨组织退变症状加重,局部疼痛、步态、关节活动及关节肿胀评分、改良Mankin's评分、凋亡率、血清IL-18及IL-6水平、软骨组织LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1、Bax、Cleaved Caspase-3、BNIP3蛋白表达水平升高,血清IL-10水平、软骨组织HIF-1α蛋白表达水平降低(P<0.05);较HIF-1α敲低组上述指标变化相反。结论 隐丹参酮可通过上调HIF-1α、下调BNIP3表达,抑制炎症及自噬,减轻KOA兔膝关节软骨组织退变,改善其临床症状。

AAV-mediated expression of p65shRNA and bone morphogenetic protein 4 synergistically enhances chondrocyte regeneration

BACKGROUND:Adeno-associated virus(AAV)gene therapy has been proven to be reliable and safe for the treatment of osteoarthritis in recent years.However,given the complexity of osteoarthritis pathogenesis,single gene manipulation for the treatment of osteoarthritis may not produce satisfactory results.Previous studies have shown that nuclear factorκB could promote the inflammatory pathway in osteoarthritic chondrocytes,and bone morphogenetic protein 4(BMP4)could promote cartilage regeneration.OBJECTIVE:To test whether combined application of AAV-p65shRNA and AAV-BMP4 will yield the synergistic effect on chondrocytes regeneration and osteoarthritis treatment.METHODS:Viral particles containing AAV-p65-shRNA and AAV-BMP4 were prepared.Their efficacy in inhibiting inflammation in chondrocytes and promoting chondrogenesis was assessed in vitro and in vivo by transfecting AAV-p65-shRNA or AAV-BMP4 into cells.The experiments were divided into five groups:PBS group;osteoarthritis group;AAV-BMP4 group;AAV-p65shRNA group;and BMP4-p65shRNA 1:1 group.Samples were collected at 4,12,and 24 weeks postoperatively.Tissue staining,including safranin O and Alcian blue,was applied after collecting articular tissue.Then,the optimal ratio between the two types of transfected viral particles was further investigated to improve the chondrogenic potential of mixed cells in vivo.RESULTS AND CONCLUSION:The combined application of AAV-p65shRNA and AAV-BMP4 together showed a synergistic effect on cartilage regeneration and osteoarthritis treatment.Mixed cells transfected with AAV-p65shRNA and AAV-BMP4 at a 1:1 ratio produced the most extracellular matrix synthesis(P<0.05).In vivo results also revealed that the combination of the two viruses had the highest regenerative potential for osteoarthritic cartilage(P<0.05).In the present study,we also discovered that the combined therapy had the maximum effect when the two viruses were administered in equal proportions.Decreasing either p65shRNA or BMP4 transfected cells resulted in less collagen II synthesis.This implies that inhibiting inflammation by p65shRNA and promoting regeneration by BMP4 are equally important for osteoarthritis treatment.These findings provide a new strategy for the treatment of early osteoarthritis by simultaneously inhibiting cartilage inflammation and promoting cartilage repair.

软骨细胞中生物钟基因Bmal1对细胞周期相关基因表达的影响

目的 探讨生物钟和细胞周期在骨关节炎(OA)软骨细胞中内在的关系,主要是时钟基因Bmal1对细胞周期相关基因的调控。方法 将胰岛素-转铁蛋白-硒(ITS)诱导后的软骨样ATDC5细胞分为normal组、OA组、LV-Bmal1组。采用CCK8法检测各组细胞活力;RT-qPCR法检测Bmal1、Per1、Wee1、Cdk1、Ccnb1和Mmp13 mRNA在各组中的表达;Western blot检测BMAL1、PER1、WEE1、CDK1、CCNB1和MMP13蛋白在各组中的表达水平;流式细胞测量术分析Bmal1对细胞周期中不同分期及细胞凋亡的影响;分析Bmal1对Per1、Wee1、Cdk1、Ccnb1和Mmp13的调控和它们在OA中发挥的作用。结果 与normal组相比,OA组细胞活力提高,Bmal1、Wee1的mRNA相对表达量下降,Per1、Cdk1、Ccnb1、Mmp13的mRNA相对表达量明显增加;LV-Bmal1组细胞活力下降,Bmal1、Wee1的mRNA相对表达量上升,Per1、Cdk1、Ccnb1、Mmp13的mRNA相对表达量下降(P<0.05);相关性分析显示,Bmal1与Wee1呈正相关,二者与Per1、Cdk1、Ccnb1或Mmp13存在负相关;Western blot结果显示,不同组别中蛋白表达水平的结果与PCR趋势一致;细胞周期和细胞凋亡检测结果显示,和normal组相比,OA组S期、G2/M期缩短,细胞比例明显下降,细胞早期和晚期凋亡比例增加,LV-Bmal1组S期、G2/M期延长,细胞比例增加,早期和晚期凋亡比例下降。结论 炎性软骨细胞中生物钟基因Bmal1可能参与调节细胞周期相关基因的表达。

脱细胞软骨细胞外基质匀浆联合氧化苦参碱治疗大鼠骨关节炎

背景:脱细胞软骨细胞外基质治疗骨关节炎具有一定的效果,但其单独应用时的治疗效果有限。氧化苦参碱可缓解白细胞介素1β诱导的软骨细胞凋亡和细胞外基质降解。目的:观察不同剂量氧化苦参碱与脱细胞软骨细胞外基质联合膝关节腔注射对大鼠骨关节炎的治疗作用。方法:获取SD大鼠股骨软骨,采用物理、化学与酶相结合的方法制备脱细胞软骨细胞外基质。取50只SD大鼠,利用随机数字表法分为假手术组、骨关节炎组、单纯材料组、低剂量药物组、高剂量药物组,每组10只,后4组采用改良Hulth法建立大鼠骨关节炎模型。造模成功后,单纯材料组大鼠膝关节腔注射脱细胞软骨细胞外基质匀浆,低剂量药物组、高剂量药物组膝关节腔分别注射含50,100μg氧化苦参碱的脱细胞软骨细胞外基质匀浆。注射4周后取材进行相关检测。结果与结论:①与假手术组比较,骨关节炎组关节腔积液中白细胞介素1β、肿瘤坏死因子ɑ、丙二醛水平升高(P<0.05),超氧化物歧化酶水平降低(P<0.05);与骨关节炎组比较,低剂量药物组、高剂量药物组关节腔积液中白细胞介素1β、肿瘤坏死因子ɑ、丙二醛水平降低(P<0.05),超氧化物歧化酶水平升高(P<0.05),其中高剂量药物组变化更显著。②Tunel染色显示,与假手术组相比,骨关节炎组凋亡软骨细胞增多;与骨关节炎组相比,单纯材料组、低剂量药物组、高剂量药物组凋亡软骨细胞减少,其中高剂量药物组减少更显著。③苏木精-伊红与免疫组化染色显示,骨关节炎组大鼠膝关节软骨严重退变,软骨组织中Ⅱ型胶原表达降低(P<0.05)、基质金属蛋白酶9表达升高(P<0.05);与骨关节炎组相比,单纯材料组、低剂量药物组、高剂量药物组大鼠膝关节软骨退变明显改善,软骨组织中Ⅱ型胶原表达升高(P<0.05)、基质金属蛋白酶9表达降低(P<0.05),其中高剂量药物组改善最显著。④Western blot检测显示,与假手术组相比,骨关节炎组软骨组织中Nrf2、HO-1、Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05),Cleaved-caspase-3、Cleaved-caspase-9、Bax蛋白表达升高(P<0.05);与骨关节炎组相比,低剂量药物组、高剂量药物组Nrf2、HO-1、Bcl-2蛋白表达升高(P<0.05),Cleaved-caspase-3、Cleaved-caspase-9、Bax蛋白表达降低(P<0.05),其中高剂量药物组改善更显著。⑤结果表明,膝关节腔内联合注射脱细胞软骨细胞外基质与氧化苦参碱可通过促进细胞外基质的合成、抑制炎症与氧化应激反应、抑制软骨细胞凋亡发挥骨关节炎治疗作用,该治疗作用可能与激活Nrf2/HO-1通路有关。

补肾活血方对脂多糖诱导的软骨细胞炎症损伤的影响

目的观察补肾活血方(BSHXF)含药血清对脂多糖(LPS)诱导的软骨细胞炎症及凋亡的影响,探讨BSHXF治疗骨关节炎的作用机制。方法制备空白血清及BSHXF含药血清。采用LPS诱导C28/I2人正常软骨细胞,构建软骨细胞炎症模型。将细胞分为空白组、LPS模型组、LPS+BSHXF组,空白组以含10%空白血清的培养基培养,LPS模型组以含10μmol·L^(-1 )LPS和10%空白血清培养基培养,LPS+BSHXF组以含10μmol·L^(-1 )LPS和10%含药血清培养基培养。各组均干预48 h后,CCK-8法检测细胞活力,LDH法检测细胞毒性,ELISA法检测细胞培养基上清液中IL-6、iNOS和COX2的水平,TUNEL染色法检测细胞凋亡情况,Western blot法检测细胞凋亡相关蛋白Cleaved-Caspase-9、Bcl-2、Bax的表达及核转录因子-κB(NF-κB)信号通路关键蛋白p-IκBα、IκBα、p-p65、p65的表达。结果与空白组相比,LPS模型组软骨细胞活力降低,细胞上清液中LDH水平升高,IL-6、iNOS和COX2的水平升高,细胞凋亡率增加,Cleaved-Caspase-9及Bax蛋白表达升高、Bcl-2蛋白表达降低,p-IκBα/IκBα、p-p65/p65比值升高。与LPS模型组相比,LPS+BSHXF组软骨细胞活力增加,细胞上清液中LDH水平降低,IL-6、iNOS和COX2的水平降低,细胞凋亡率降低,Cleaved-Caspase-9、Bax蛋白表达降低,Bcl-2蛋白表达升高,p-IκBα/IκBα、p-p65/p65比值降低。结论BSHXF可提升LPS诱导的损伤软骨细胞的活性,减轻LPS对软骨细胞的毒性,减少炎症因子释放、抑制软骨细胞凋亡,其机制可能是通过抑制NF-κB信号通路,进而发挥软骨保护作用。

病理性矿化促进颞下颌关节骨关节炎发生的研究进展

颞下颌关节骨关节炎是重症颞下颌关节病患者的主要病理表现,关节组织病理性矿化是骨关节炎患者的重要病理特征之一,但病理性矿化的产物,如磷酸钙微晶在骨关节炎发病机制和疾病进展过程中所扮演的角色仍存有争议。研究显示在大多数罹患骨关节炎关节中均发现了磷酸钙微晶的存在,这些微晶的出现要早于关节炎临床症状的发生,且其含量往往与后期关节破坏程度密切相关。本文将近年来研究病理性矿化与骨关节炎进展相关性的文章进行总结分析,以期为明确病理性矿化与骨关节炎进展相关性,实现干预病理性矿化而阻断骨关节炎进展提供参考。

复方杜仲汤干预终板软骨退变作用机制的实验研究

目的:探讨复方杜仲汤干预终板软骨退变的作用机制。方法:取4周龄SD大鼠80只,雌雄各半,随机分为中药低剂量组、中药中剂量组、中药高剂量组和空白组,中药低、中、高剂量组大鼠每日灌胃相应剂量的复方杜仲汤药液,空白组每次用与中药低剂量组等体积的蒸馏水灌胃,早晚各1次,共灌胃7 d。灌胃干预结束后24 h,抽取各组大鼠腹主动脉血,制备相应药物浓度的含药血清和空白血清。取4周龄SD大鼠60只,雌雄各半,摘取终板软骨组织,分离、提取终板软骨细胞。取对数生长期的终板软骨细胞,分为空白对照组、模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组。除空白对照组外,其他5组细胞均加入白细胞介素(interleukin,IL)-1β进行诱导。诱导后,低、中、高剂量含药血清组和空白血清组分别加入制备的低、中、高剂量的含药血清和空白血清进行干预。观察复方杜仲汤对终板软骨细胞活性、氧化应激和炎症因子水平,以及Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)-核转录因子红系2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2,Nrf2)/抗氧化响应元件(antioxidant response element,ARE)信号通路的影响。采用细胞计数试剂盒检测各组终板软骨细胞的活性,计算细胞存活率。采用酶联免疫吸附法检测终板软骨细胞中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、IL-1β、IL-6水平。采用实时定量PCR扩增法检测终板软骨细胞中Nrf2、Keap1、p53、Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,Runx2)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP13)和Y染色体性别决定区-盒转录因子9(sex-determing region of Y chromosome-box transcription factor 9,Sox9)的mRNA相对表达量。采用蛋白质印迹法检测终板软骨细胞中Nrf2、Keap1、P53、Runx2、MMP13和Sox9蛋白相对表达量。结果:①复方杜仲汤对终板软骨细胞活性影响的检测结果。模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组终板软骨细胞存活率均低于空白对照组。低、中、高剂量含药血清组细胞存活率均高于模型组和空白血清组。中、高剂量含药血清组细胞存活率均高于低剂量含药血清组。高剂量含药血清组细胞存活率高于中剂量含药血清组。②复方杜仲汤对终板软骨细胞氧化应激和炎症因子水平影响的检测结果。模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组终板软骨细胞中MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6水平均高于空白对照组,SOD、CAT水平均低于空白对照组。低、中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中MDA、TNF-α、IL-1β、IL-6水平均低于模型组,SOD、CAT水平均高于模型组和空白血清组。中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6水平均低于低剂量含药血清组,SOD、CAT水平均高于低剂量含药血清组。高剂量含药血清组MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6水平均低于中剂量含药血清组,SOD、CAT水平均高于中剂量含药血清组。③复方杜仲汤对终板软骨细胞中Keap1-Nrf2/ARE信号通路影响的检测结果。模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于空白对照组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于空白对照组。低、中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于模型组和空白血清组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于模型组和空白血清组。中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于低剂量含药血清组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于低剂量含药血清组。高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于中剂量含药血清组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于中剂量含药血清组。结论:复方杜仲汤可能通过调节Keap1-Nrf2/ARE信号通路相关基因的表达,提高终板软骨细胞的活性,降低细胞内氧化应激和炎症因子水平,从而起到干预终板软骨退变的作用,且其干预效果呈剂量依赖性。

基于JNK通路探讨补肾活血方对大鼠骨关节炎软骨细胞凋亡的影响

目的 探讨补肾活血方(Bushen Huoxue Formula,BSHXF)通过c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)信号通路对大鼠骨关节炎(Osteoarthritis,OA)软骨细胞凋亡的影响。方法 采用白细胞介素-1β (interleukin-1β,IL-1β)诱导体外分离培养的大鼠软骨细胞构建体外OA模型,并使用不同浓度的BSHXF干预处理。使用MTT法测定细胞活力;CCK-8法检测细胞增殖能力;流式细胞术评估细胞凋亡情况;Western bolt检测凋亡相关蛋白裂解的胱天蛋白酶-3(Cleaved Caspase-3)、B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma 2,Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein,Bax)水平和JNK、磷酸化c-Jun氨基末端激酶(phosphorylated c-Jun N-terminal kinase,p-JNK)蛋白水平。试剂盒检测细胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)水平;ELISA法检测细胞上清液中促炎因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)含量。结果 (1)与对照组相比,模型组软骨细胞活力显著降低,细胞凋亡率显著升高(P<0.01);模型组Cleaved Caspase-3、Bax、p-JNK蛋白表达水平显著升高(P<0.01),Bcl-2蛋白表达水平显著降低(P<0.01)。与模型组相比,BSHXF治疗组软骨细胞活力升高(P<0.05),凋亡率显著降低(P<0.01);BSHXF治疗组Cleaved Caspase-3、Bax、p-JNK蛋白表达水平显著降低(P<0.01),Bcl-2蛋白表达水平升高(P<0.01)。(2)与对照组相比,模型组细胞中ROS和MDA的相对含量显著升高(P<0.01),GSH的相对含量显著降低(P<0.01);模型组细胞中TNF-α和IL-6的含量均显著升高(P<0.01)。与模型组相比,BSHXF治疗组细胞中ROS和MDA的相对含量显著降低(P<0.01),GSH的相对含量显著升高(P<0.01);BSHXF治疗组细胞中TNF-α和IL-6的含量均显著降低(P<0.01)。(3)与溶剂对照组相比,激活剂对照组的p-JNK、Cleaved Caspase-3、Bax蛋白水平显著上调(P<0.05),Bcl-2蛋白表达水平显著降低(P<0.01),细胞增殖能力下降(P<0.05),细胞凋亡率显著增加(P<0.01);BSHXF治疗组和溶剂对照组两组间细胞增殖、凋亡率和凋亡相关蛋白表达(Cleaved Caspase-3、Bax、Bcl-2)情况差异均无统计学意义(P>0.05)。(4)与溶剂对照组相比,激活剂对照组的ROS和MDA水平显著升高(P<0.01),而GSH水平显著降低(P<0.01),TNF-α、IL-6含量升高(P<0.05);BSHXF治疗组和溶剂对照组两组间ROS相对含量、MDA、GSH水平差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 BSHXF通过抑制JNK信号通路激活抑制IL-1β诱导的OA软骨细胞凋亡,改善氧化应激和炎症反应。

基于Akt/mTOR信号通路探讨补肾活血方对去卵巢大鼠软骨细胞自噬的影响

目的:研究补肾活血方是否可以通过调控Akt/mTOR信号通路促进去卵巢大鼠软骨细胞自噬反应来保护关节软骨。方法:选取30只SPF级12周龄雌性SD大鼠,体重(247.0±7.0)g,先随机选择6只为空白对照组,剩余大鼠采用卵巢切除术结合右膝关节腔注射碘乙酸钠(monosodium iodoacetate,MIA)建立绝经后膝骨关节炎模型,随机分为模型组、BSHXR-L组、BSHXR-M组、BSHXR-H组,每组6只。运用肉眼观察评分、番红O-固绿染色、免疫组化等方法明确补肾活血方对大鼠关节软骨损伤的保护作用,Western-blot检测自噬相关蛋白的表达,qPCR检测Akt、mTOR及下游自噬基因的相对表达。结果:造模后BSHXR(L、M、H)各组均可减轻软骨组织形态学损伤,免疫组化示Collagen-Ⅱ、Aggrecan表达逐渐升高,基质金属蛋白酶-13(matrix metallopriteinase-13,MMP-13)表达逐渐降低,其中BSHXR-M组和BSHXR-H组与模型组相比差异均有统计学意义(P<0.05)。Western-blot结果示BSHXR(L、M、H)各组自噬通路蛋白p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR受到抑制,下游蛋白Beclin-1、LC3Ⅱ表达逐渐升高,而p62逐渐降低,呈剂量效应。qPCR结果示BSHXR(L、M、H)各组均可促进Beclin-1、LC3ⅡmRNA的相对表达,抑制p62、Akt、mTOR mRNA的相对表达,与模型组相比差异有统计学意义(P<0.05)。结论:补肾活血方可以通过抑制Akt/mTOR信号通路增强软骨细胞自噬反应,进而发挥保护软骨的作用。

流体静压力通过Ca^(2+)/CaMKⅡ/MAPK信号通路调控髁突软骨细胞增殖与凋亡

目的:考察30 kPa流体静压力调控髁突软骨细胞增殖及凋亡的分子机制。方法:体外培养大鼠髁突软骨细胞,分为4组:正常压力组、30 kPa压力组、KN93对照组、30 kPa压力+KN93组。5-乙炔基-2'脱氧尿嘧啶核苷(5-ethynyl-2'-deoxyuridine,EdU)标记法测定细胞增殖。流式细胞术法检测细胞凋亡比例。荧光探针法检测细胞内Ca^(2+)水平。Western blot法检测细胞钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(calcium/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ,CaMKⅡ)、p-c-Jun、c-Jun、磷酸化的细胞外信号调节激酶1/2(phosphorylated extracellular signal-regulated kinase 1/2,p-ERK1/2)、细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2)、p-p38、p38蛋白表达。结果:与正常压力组相比,30 kPa压力组细胞增殖率均降低;凋亡率均提高;细胞内Ca^(2+)水平升高;CaMKⅡ蛋白表达上调,(p-c-Jun)/(c-Jun)、(p-ERK1/2)/(ERK1/2)、(p-p38)/(p38)的比值均增加,差异具有统计学意义(P<0.01)。与30 kPa压力组相比,30 kPa压力+KN93组细胞增殖率均提高;凋亡率均降低;细胞内Ca^(2+)水平降低;CaMKⅡ蛋白表达下调,(p-c-Jun)/(c-Jun)、(p-ERK1/2)/(ERK1/2)、(p-p38)/(p38)的比值均降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。结论:30 kPa静压力持续作用髁突软骨细胞,可抑制细胞增殖,促进细胞凋亡,提高细胞内Ca^(2+)水平,其作用机制为Ca^(2+)通过CaMKⅡ激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPK)信号通路。

温经通络汤含药血清对小鼠软骨细胞损伤及IκB-ζ/HIF-1α/LDHA轴的影响研究

目的研究温经通络汤含药血清对白细胞介素-1β(IL-1β)诱导的小鼠原代软骨细胞损伤的影响及机制。方法采用IL-1β诱导小鼠原代软骨细胞损伤模型,检测细胞中炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α,软骨降解相关蛋白酶基质金属蛋白酶(MMP)3、MMP9、MMP13、ADAM金属肽酶含血小板反应蛋白1基元4(ADAMTS4)以及糖酵解相关酶乳酸脱氢酶A(LDHA)、M2型丙酮酸激酶(PKM2)、还原型辅酶Ⅱ氧化酶2(NOX2)、还原型辅酶Ⅱ氧化酶4(NOX4)的mRNA表达;测定细胞内MMP3、MMP13、P65、IκB-ζ、缺氧诱导因子1α(HIF-1α)以及LDHA蛋白表达水平;进一步检测细胞上清液中一氧化氮(NO)、丙二醛(MDA)和乳酸的浓度,测定细胞内辅酶Ⅰ(NAD)的还原态(NADH)和氧化态(NAD+)的比率,以及细胞内活性氧(ROS)水平。结果温经通络汤含药血清可显著抑制IL-1β软骨细胞内IL-1β、IL-6、TNF-α的mRNA表达(P<0.01),降低细胞上清液中NO浓度(P<0.05,P<0.01),下调IκB-ζ(P<0.05)和P65蛋白表达(P<0.05,P<0.01)。温经通络汤含药血清可显著下调MMP3、MMP9、MMP13以及ADAMTS4 mRNA表达(P<0.01),抑制MMP13(P<0.05,P<0.01)和MMP3(P<0.05)的蛋白表达。氧化应激方面,它可显著抑制软骨细胞内ROS的产生,提高NADH/NAD+比率,降低上清液中MDA浓度,下调HIF-1α蛋白表达(P<0.01)。温经通络汤含药血清可显著降低乳酸浓度,下调LDHA、PKM2、NOX2、NOX4的表达,降低细胞内糖酵解水平(P<0.05,P<0.01)。结论温经通络汤含药血清可通过抑制炎症、软骨降解、氧化应激和糖酵解,缓解IL-1β诱导的小鼠原代软骨细胞损伤,其机制可能与调控IκB-ζ/HIF-1α/LDHA轴有关。

蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬抑制白细胞介素1β诱导的关节软骨细胞损伤

背景:软骨细胞线粒体自噬的缺陷会引起细胞凋亡和基质消失等软骨细胞退行性病变的变化。目的:探讨蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的大鼠膝关节软骨细胞炎症反应和凋亡的影响及可能作用机制。方法:50只雄性SD大鼠随机给予生理盐水、蠲痹汤低、中、高剂量(1.24,2.48,4.96 g/kg)、塞来昔布(阳性药物),连续灌胃2周后获得含药血清。①分离软骨细胞,将其随机分为对照组、白细胞介素1β组、蠲痹汤低、中、高剂量含药血清组及阳性药物血清组。CCK-8法检测细胞存活率、免疫荧光双染检测线粒体自噬水平、免疫荧光检测磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶水平、Western blot检测PTEN诱导激酶1/Parkin通路相关蛋白和裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3表达、ELISA检测炎症因子水平;②分别采用PTEN诱导激酶1 siRNA和Compound C进行干预,探究AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路在蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬中的作用。结果与结论:①与对照组比较,白细胞介素1β组软骨细胞存活率、Ⅱ型胶原蛋白表达、磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶、PTEN诱导激酶1、Parkin和微管相关蛋白1轻链3蛋白水平以及线粒体自噬水平明显降低(P<0.05),而裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3蛋白水平、白细胞介素6、白细胞介素8和肿瘤坏死因子α水平显著升高(P<0.05);与白细胞介素1β组比较,蠲痹汤各剂量含药血清组和阳性药物血清组上述各项指标呈现相反的变化(P<0.05);②PTEN诱导激酶1 siRNA可显著抑制蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞线粒体自噬的影响,降低蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的软骨细胞炎症与凋亡的保护作用;Compound C逆转了蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞中PTEN诱导激酶1/Parkin信号通路的影响。结论:蠲痹汤含药血清通过影响线粒体自噬水平来抑制软骨细胞炎症和凋亡,从而减轻白细胞介素1β诱导的软骨细胞退化,其机制可能与调控AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路有关。

桃仁膝康丸对骨性关节炎相关细胞因子和软骨细胞凋亡的影响

目的:用细胞学方法探讨桃仁膝康丸治疗骨性关节炎的作用和机制。方法:人滑膜成纤维细胞采用肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF)-α诱导建立急性炎症模型,采用脂多糖诱导建立巨噬细胞M1极化模型,人软骨细胞采用CoCl_(2)诱导建立缺氧凋亡模型,通过CCK-8法检测桃仁膝康丸对细胞的毒性,Western Blot检测全长基质金属蛋白酶9(Full-length Matrix Metalloproteinase-9,Full MMP9)、裂解基质金属蛋白酶9(Cleaved Matrix Metalloproteinase-9,Cleaved MMP9)、TNF-α、白细胞介素(Interleukin,IL)-6、全长半胱氨酸蛋白酶3(Full Caspase-3)和裂解半胱氨酸蛋白酶3(Cleaved Caspase-3)的表达。结果:1μL/mL及以下浓度的桃仁膝康丸不影响细胞活力;Western Blot结果显示,桃仁膝康丸显著抑制滑膜成纤维细胞MMP9生成、活化,以及M1巨噬细胞炎症因子生成和软骨细胞Caspase-3活化。结论:桃仁膝康丸可通过抑制基质降解酶的生成与活化、炎症因子的生成及软骨细胞凋亡发挥治疗骨性关节炎功能,其机制涉及软骨基质降解、炎症生物学过程和细胞凋亡通路,验证了网络药理学分析结果。

下调长链非编码RNA XIST靶向miR-124/NF-κB轴缓解IL-1β诱导的软骨细胞凋亡

目的探究长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)X染色体失活特异性转录本基因(X inactive specific transcript,XIST)对白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)诱导的软骨细胞凋亡的影响及其作用机制。方法生物信息学预测XIST和miR-124靶向关系并通过双荧光素酶法进行验证;实验设置正常组、IL-1β组、si-NC组、si-XIST组、miR-124-NC组、miR-124 mimics组、si-NC+inhibitor-NC组、si-XIST+inhibitor-NC组、si-NC+miR-124 inhibitor组、si-XIST+miR-124 inhibitor组。qRT-PCR检测细胞中XIST和miR-124表达;蛋白质印迹检测核因子κB P65(nuclear factor kappa B P65,NF-κB P65)蛋白表达;流式细胞术检测细胞凋亡。结果lncRNA XIST和miR-124间存在靶向关系;相较于正常组,IL-1β诱导的软骨细胞中lncRNA XIST表达水平、NF-κB P65蛋白表达和细胞凋亡率显著升高,miR-124表达水平显著降低(P<0.05);相较于IL-1β组,si-XIST组和miR-124 mimics组NF-κB P65蛋白表达和细胞凋亡率显著降低(P<0.05);相较于si-NC+inhibitor-NC组,si-XIST+inhibitor-NC组NF-κB P65蛋白表达和细胞凋亡率显著降低,与si-NC+miR-124 inhibitor组比较,si-XIST+miR-124 inhibitor组NF-κB P65蛋白表达和细胞凋亡率显著降低(P<0.05)。结论下调lncRNA XIST可靶向调节miR-124/NF-κB轴,从而缓解IL-1β诱导的软骨细胞凋亡。

铁死亡在骨关节炎中的作用机制及其中医药干预研究进展

背景:有研究发现,软骨细胞铁死亡可作为重要的发病机制诱导骨关节炎的发生与发展。随着祖国医学的不断发展,有学者发现某些中药单体、中药复方等可通过多种作用机制抑制软骨细胞发生铁死亡,最终起到治疗骨关节炎的作用。目的:探讨铁死亡与骨关节炎的关系及中医药干预铁死亡治疗骨关节炎的作用机制,以期为骨关节炎的治疗及预防提供新的思路。方法:以“铁死亡,骨关节炎,软骨细胞,脂质代谢,中医药,活性氧,谷胱甘肽过氧化物酶”为中文检索词,以“osteoarthritis,ferroptosis,chondrocytes,lipid metabolism,traditional Chinese medicine,ROS,GPX4”为英文检索词,检索中国知网、PubMed、万方、维普等数据库,筛选各数据库建库至2022年铁死亡与骨关节炎及其中医药干预研究的相关文章,并进行系统的整理分析。结果与结论:①细胞内铁超载会引发脂质过氧化反应,造成活性氧积累,最终导致铁死亡的发生,而铁过量会加速软骨细胞凋亡,影响软骨细胞的稳态,进而诱导骨关节炎的发生。②氨基酸代谢异常时,谷氨酸与胱氨酸交换失衡,导致谷氨酸在细胞外积聚,进而导致谷胱甘肽被耗尽,间接抑制了铁死亡相关因子的功能,对铁死亡起到促进作用。③细胞脂质代谢异常时,细胞膜的重要组成部分不饱和脂肪酸失去双烯丙基氢原子,导致细胞被破坏诱发铁死亡,而脂质代谢与骨关节炎的发生发展密切相关。④中医药可以通过干预诱导铁死亡发生的相关机制对骨关节炎起到防治作用。目前对铁死亡的研究仍不成熟,继续深入研究其作用机制,有望为临床治疗骨关节炎开辟新途径。

CP-25通过抑制GRK2活性改善小鼠骨关节炎的机制

目的研究芍药苷-6-氧-苯磺酸酯(CP-25)通过抑制GRK2活性对骨关节炎(osteoarthritis,OA)小鼠膝关节软骨的保护作用。方法内侧半月板失稳(destabilization of the medial meniscus,DMM)手术诱导构建小鼠骨关节炎模型,实验分为假手术组、模型组、CP-25给药组和帕罗西汀给药组。术后开始灌胃给药。给药12周处死动物,Micro-CT成像观察膝关节软骨退变、骨重塑异常等情况,番红固绿染色观察小鼠关节组织病理,免疫组化、免疫荧光检测软骨组织相关分子表达水平的影响。Western blot检测CP-25用药后软骨细胞的膜蛋白及总蛋白表达水平。结果模型小鼠关节软骨严重退变。CP-25可显著降低关节软骨骨赘数量及软骨下板厚度,促进软骨基质再生,减少软骨基质降解蛋白表达,对膝关节软骨有明显的保护作用。免疫组化和免疫荧光结果显示,CP-25治疗可显著降低膝关节组织中GRK2、ADAMTS5、MMP13的表达,并且升高膝关节组织中ColⅡ、Aggrecan表达。体外实验结果表明,CP-25给药可以显著降低GRK2的膜蛋白及总蛋白表达水平,升高EP4膜蛋白水平,降低MMP13水平。结论CP-25给药可显著促进OA小鼠关节软骨基质再生,减少软骨基质降解,对OA具有治疗作用,其机制与抑制GRK2介导的软骨基质代谢有关。