兔膝骨关节炎X线影像学动态分析及软骨细胞传代后膜电位的变化

摘要

膝骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是一种以关节软骨退变、滑膜炎、关节肌肉的萎缩和软骨下骨重塑等为特征的慢性关节疾病。尽管临床医生一直致力于改进骨关节炎的治疗方法，但因发病机理不清且不易早期诊断，治疗效果仍然欠佳。近年来，影像学检查在OA的诊断、疾病进展和治疗等方面起到了重要的作用。常规X线摄影检查是简便、花费少、广泛应用的无创性影像学检查方法，它能够检测到与OA相关的特征，比如软骨下骨硬化、骨赘、囊肿和关节间隙狭窄等变化。如能从X线片的表现确定OA的分期，将对OA的早期诊断起到很大的帮助。
　　软骨细胞作为软骨的唯一细胞成分，其生物学变化和OA的发生发展密切相关。虽然是非兴奋性细胞，大量实验证实软骨细胞膜具有膜电位（RMP），软骨细胞的体积、增殖、分化和代谢等功能对细胞内外离子浓度变化很敏感，细胞膜电位控制着通过膜离子通道进出的各种离子的流动，因此阐明膜电位的变化及其分子机制对于深入了解OA的发病机制具有重要意义。OA的电生理研究中需要大量的软骨细胞，软骨细胞来源有限，而且是高度分化的细胞，体外培养容易去分化，一般认为培养的前3~5代细胞可以维持软骨细胞生物学特性。尚未有文献报道正常细胞和OA细胞传代后软骨细胞电生理特性如何变化，尤其是软骨细胞最基本的电生理参数—RMP在传代过程中的变化。
　　我们采用Hulth法建立兔双膝OA模型，应用X线摄影技术对术前及术后的动物进行动态检查，观察了对照组和 OA组 X线片中不同表现，试图从X线片表现确定兔OA的分期。采用qRT-PCR技术，观察了对照组和OA组4代软骨细胞（P1～ P4）相关特征分子基因mRNA表达的改变；同时采用膜片钳技术，测定4代细胞的RMP。
　　第一部分兔膝骨关节炎X线影像学动态分析
　　目的：研究对照组及OA组兔术后不同时期的影像学表现。
　　方法：应用Hulth法建立兔双膝OA模型，在术前至术后第12周的时间内，每隔2周应用数字化X线摄影技术（DR）对其进行形态学检查，通过观察膝关节的影像资料，并依据关节间隙比值、关节间隙角、骨赘的总个数等指标对其进行分析。
　　结果：正位片可见，在12周时间内，对照组兔膝关节无异常表现。与术前相比，术后2周及术后4周的OA组兔膝关节无明显异常改变；术后6周，膝关节内侧缘唇状骨赘，关节间隙狭窄，以内侧为著，部分关节面出现骨质硬化；术后8周和术后10周骨赘数量增多，关节间隙狭窄和关节面硬化逐渐严重；术后12周，膝关节内侧出现较大骨赘，关节间隙明显狭窄，部分关节面骨质显著硬化。侧位片对照组及OA组均未见异常。与术前相比，OA组动物从术后第6周开始，膝关节间隙比值减小，膝关节关节间隙角增大，骨赘总个数也随着术后时间的延长而明显增加。
　　结论：从X线片观察，Hulth模型兔6周之前处于OA的早期阶段，6周之后进入OA的中晚期阶段。
　　第二部分骨关节炎兔软骨细胞传代后膜电位的变化
　　目的：观察正常和骨关节炎（ OA）兔软骨细胞传代后静息膜电位（RMP）的变化。
　　方法：采用经典Hulth法，制作兔双腿OA模型。手术后12周，体外酶解分离膝关节软骨细胞，并传代培养。采用 qRT-PCR技术，观察了对照组和OA组4代软骨细胞（P1~P4）相关特征分子基因mRNA表达的改变；同时采用膜片钳技术，测定4代细胞的RMP。
　　结果：对照组和OA组的P1~P3代细胞相似，呈卵圆形或多角形， P4代细胞以成纤维细胞样的梭形为主。分别与同组的P1代细胞相比，两组动物的 P2~ P4代软骨细胞的 II型胶原（COL2A1）和聚集蛋白聚糖（ACAN）的mRNA表达逐渐减少，而I型胶原（COL1A1）表达逐渐增多。与对照组P1代细胞相比，OA组P1代细胞COL2A1和ACAN的mRNA表达减少，软骨细胞 RMP值明显降低。分别与各组的 P1代细胞相比，对照组P4代细胞RMP数值减少，而OA组P4代细胞RMP数值增加。
　　结论：正常和 OA软骨细胞传代后均会发生去分化现象，RMP可以作为描述去分化的指标，正常和OA软骨细胞培养前3代可以保持各自的生物学特性，适合软骨组织再生修复及OA疾病研究使用。

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引言

第一部分兔膝骨关节炎X线影像学动态分析

前言

材料与方法

结果

附图

讨论

小结

参考文献

第二部分骨关节炎兔软骨细胞传代后膜电位的变化

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

结论

综述: 关节软骨中膜受体和离子通道的生物标记作用

致谢

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