L-单甲基-精氨酸对减少关节软骨细胞凋亡的机制研究

摘要

目的：
　　 目前，我国社会人口已经出现老龄化趋势，经相关流行病学的调查结果显示退变性骨关节炎(Osteoarthritis，OA)的发病率已呈逐年升高趋势，预计在不久的将来，此疾病必将成为我国成年男性丧失劳动能力的主要原因之一。以往的研究已显示退变性骨关节炎的病理学特征主要为关节部位的软骨细胞呈现明显的凋亡现象，软骨细胞外基质的降解过程呈明显进行性。一些研究还显示，一氧化氮(NO)及其附属产物的浓度表达水平与关节软骨细胞的凋亡数目，以及骨关节炎疾病的严重程度呈显著的正相关性，在疾病的早期阶段，NO及其附属产物会刺激和诱导关节软骨细胞发生凋亡，使关节软骨出现病理性降解。L-单甲基-精氨酸(L-NG-monomethyl-arginine，L-NMMA)是L-精氨酸的一种同类物，可与L-精氨酸竞争一氧化氮合成酶(Nitricoxidesynthase，NOS)的结合部位，对3种NOS均有抑制作用，选择性不明显，随着作用时间延长，使诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)不可逆地失活。鉴于L-单甲基-精氨酸对兔实验性膝关节骨关节炎关节软骨细胞凋亡的影响机制尚未完全阐明，本文拟选择这一课题进行研究，以阐明其作用机制。
　　 方法：
　　 选取30只实验性大白兔随机分为正常组(A组)、模型组（B组）、L-NMMA低剂量治疗组（C组）、L-NMMA中剂量治疗组(D组)和L-NMMA高剂量治疗组（E组），总共5个组，每组6只。采用HE染色法检测各组的病理表现；检测各组兔关节滑液中NO和血清NO的表达水平；采用原位凋亡染色(TUNEL)和流式细胞术检测软骨细胞的凋亡状况；采用酶联免疫吸附试验(Enzyme-linkedimmunoadsordentassay，ELISA)法检测各组兔血清骨形成蛋白2(bonemorphogeneticprotein-2，BMP2)、转化生长因子-β1(Transforminggrowthfactor-β，TGFβ1)的表达水平；采用蛋白质印迹(westem-bloting)法检测各组软骨组织半胱天冬氨酸蛋白酶3(Caspases-3)的表达；采用免疫组织化学方法检测软骨组织Bcl-2相关X蛋白(HumanBcl-2associatedXprotein，Bax)和重组人B细胞淋巴瘤因子2(B-CellLymphoma-2，Bcl-2)的表达。
　　 结果：
　　 1．正常组苏木精咿红染色法(hematoxylin-eosinstaining，HE)染色显示：软骨表层平整、光滑，细胞分布均匀，无簇聚软骨细胞，潮线完整；HE染色均匀，无失染现象；模型组HE染色显示：表层变薄，有裂隙深至软骨下骨；细胞排列紊乱，有大量簇聚软骨细胞，潮线消失：HE染色不均匀，全层明显失染；随着L-单甲基-精氨酸治疗浓度提高，软骨组织结构的破坏程度在组织学上呈现明显缓解。模型组兔关节软骨Mankin评分明显高于正常组(P＜0.01)，且随着L-单甲基-精氨酸治疗浓度提高，兔关节软骨Mankin评分明显下降(P＜0.05=。
　　 2．模型组兔关节液和血清NO的表达水平明显高于正常组（P＜0.01=，且随着L-单甲基-精氨酸治疗浓度的提高，关节液和血清NO的表达水平明显下降(P＜0.05=。
　　 3．模型组兔关节软骨细胞的凋亡率和凋亡指数明显高于正常组（P＜0.01=，且随着L-单甲基一精氨酸治疗浓度的提高，凋亡率和凋亡指数明显下降（P＜0.05=。
　　 4．模型组兔血清BMP2、TGFβ1的表达水平明显低于正常组(P＜0.01=，且随着L-单甲基-精氨酸治疗浓度的提高，兔血清BMP2、TGFβ1的表达水平明显上升(P＜0.05)。
　　 5．模型组兔关节软骨组织Caspases-3的表达水平明显高于正常组(P＜0.01)，随着L-单甲基精氨酸治疗浓度提高，Caspases-3表达水平明显下降(P＜0.05)。
　　 6．模型组兔关节软骨组织Bax的表达水平明显高于正常组(P＜0.01)，随着L-单甲基-精氨酸治疗浓度提高，Bax的表达水平明显下降(P＜0.05)；模型组兔关节软骨组织Bc1-2的表达水平与正常组无明显差异性(P＞0.05)，随着L-单甲基-精氨酸治疗浓度的提高，Bcl-2的表达水平明显上升(P＜0.05)；随着L-单甲基精氨酸治疗浓度的提高，Bcl-2/Bax数值明显上升(P＜0.05)。
　　 结论：
　　 L-单甲基-精氨酸(L-NG-monomethyl-arginine，L-NMMA)可明显降低关节液和血清NO及关节软骨组织Caspases-3的表达水平，升高血清BMP2、TGFβ1的表达水平，可能通过上调Bcl-2/Bax的数值而抑制关节软骨细胞的凋亡，L-NMMA在未来可作为骨关节炎的治疗方法之一，用于临床。