骨硬化蛋白通过Wnt/β-catenin信号通路对人骨关节炎软骨细胞的作用

摘要

目的：明确骨硬化蛋白(sclerostin,SOST)在不同分期骨关节炎(osteoarthritis,OA）患者关节软骨中表达量的变化。探讨骨硬化蛋白对人关节软骨退行性变的影响。
　　方法：选取因患原发性膝关节骨关节炎，而接受全膝关节置换手术患者所捐赠的膝关节软骨和软骨下骨标本57份作为实验组,接受截肢手术的正常人所捐赠的膝关节关节软骨和软骨下骨标本6份作为对照组。将标本的内侧胫骨平台软骨及软骨下骨进行番红O-固绿染色，依照改良Mankin评分分为正常组，中度OA组和重度OA组并做免疫组织化学，检测骨硬化蛋白在软骨组织中的表达情况。将股骨内侧髁软骨分离提纯原代细胞体外培养，实验组取第一代软骨细胞培养后进行实验干预，对照组按1：4传代后进行实验干预。实验组和对照组均分为4组。A组（空白对照组），B组（250ng/ml SOST干预组），C组（10ng/ml IL-1α干预组），D组（10ng/ml IL-1α和250ng/ml SOST干预组）。通过real-time PCR和Western-blot定量分析SOST和IL-1α对软骨细胞中Wnt/β-catenin信号通路标志物（β-catenin，LRP5/6）、分解代谢因子（RUNX-2，MMP-13，ADAMTS-4，5）以及合成代谢因子（COL2A1）的mRNA和蛋白质表达的影响。
　　结果：根据改良Mankin评分结果，6例截肢患者标本均为正常组，Mankin评分为1.3±1.2。57例骨关节炎标本中，37例为中度OA（7.7±0.9），20例为重度OA（13.0±1.2）。免疫组织化学染色发现软骨中SOST染色阳性细胞百分比在中度OA组中表达量最高（59％），在正常组（11%）和重度OA组（12%）中表达量均明显少于中度组（p<0.05）。通过对OA软骨细胞和正常人软骨细胞进行SOST及IL-1α干预后发现，正常组中SOST降低了β-catenin、LRP5/6以及MMP-13，ADAMTS-4，5的表达量，增加了COL2A1的表达量。IL-1α可以激活正常软骨细胞中的Wnt/β-catenin信号通路，提高分解代谢因子表达量。并且这种激活作用可以被骨硬化蛋白所阻断。但在OA组中SOST仅仅降低了β-catenin、LRP5/6的表达量，但对分解代谢和合成代谢因子均无影响。并且IL-1α无法激活OA软骨细胞中的Wnt/β-catenin信号通路加速软骨退变。
　　结论：骨硬化蛋白的表达量并不会随着OA疾病的发展持续升高，而是呈现出先升高，后降低的趋势。IL-1α可以激活正常软骨细胞中的Wnt/β-catenin信号通路，加速软骨退行性变，但对OA软骨细胞无此作用。SOST可以抑制正常组和OA组中的Wnt/β-catenin信号通路，并且可以延缓正常软骨细胞的退行性变。但对OA患者的关节软骨无保护作用。

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前言

材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1实验标本来源

2.1.2 主要实验仪器与器材

2.1.3 主要实验试剂

2.2实验方法

2.2.1新鲜组织标本的处理

2.2.2制作蜡块、切片

2.2.3 染色与分组

2.2.4 免疫组织化学染色

2.2.5 软骨细胞提取及培养

2.2.6 Western-blot检测标本蛋白质表达

2.2.7 real-time PCR检测标本mRNA表达情况

2.3统计学分析

实验结果

3.1软骨中骨硬化蛋白的表达量随着OA疾病的发展而发生变化

3.2 Wnt/β-catenin信号通路在OA软骨细中激活

3.3 SOST抑制了软骨细胞Wnt/β-catenin信号通路，但只对正常软骨细胞有保护作用

3.4 IL-1α可以通过激活Wnt/β-catenin信号通路调控软骨的退变

讨论

5、结论

参考文献

综述:骨关节炎中软骨-软骨下骨相互作用的机制

致谢

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