CXCL12/CXCR4信号轴在大鼠创伤性骨关节炎模型中对聚蛋白多糖酶表达和软骨降解的影响及机制研究

摘要

目的：
　　1.研究比较CXCL12/CXCR4信号轴和聚蛋白多糖酶在骨关节炎关节以及正常关节中的表达的相关性。
　　2.体外使用CXCL12a，siNC+CXCL12a，或siRNACXCR4+CXCL12a等不同方法干预措施培养大鼠原代软骨细胞，然后在mRNA以及蛋白水平检测ACAN, SOX9, RUNX2和 ADAMTS-4/5的表达，并研究CXCL12/CXCR4信号轴对NF-κB, MAPK,和经典Wnt/β-catenin通路的作用。
　　3.通过切除大鼠内侧半月板造创伤后骨关节炎模型，并评价AMD3100对骨关节炎进展以及聚蛋白多糖代谢的影响。
　　方法：
　　1.取大鼠骨关节炎以及正常膝关节液，使用 ELISA法检测其中CXCL12和CXCR4蛋白的表达。Western Bloting和免疫荧光法检测CXCL12和CXCR4蛋白在大鼠骨关节炎，正常关节软骨以及关节滑膜中的表达。此外我们还进一步分析了大鼠骨关节炎模型样本浅表软骨中 ADAMTS-4/5的表达。
　　2.取大鼠原代关节软骨细胞，预先用 IL-1（24小时，浓度10ng/ml）处理后分别给予空白，CXCL12a, siNC+CXCL12a,或者 siRNA CXCR4+CXCL12a处理24小时以及36小时，在该两个时间点分别提取mRNA以及蛋白。并检测相关指标的表达，包括 ACNA, RUNX2, ADAMTS-4/5和SOX9。取原代软骨无血清培养基培养12小时，然后加入CXCL12a（250ng/ml）培养48小时，检测相关细胞通路的重要指标，包括 MAPKs，NF-κB和Wnt/β-catenin通路。
　　3.选择8周龄SD雄性大鼠28只（200g±10 g），将其随机分为三组：DMM/AMD3100组(n=9)，DMM/PBS组(n=9)和假手术组(n=10)。第一组，大鼠右膝关节切除内侧半月板并通过生物泵给予AMD3100(3mg/天)；第二组，大鼠切除右膝关节内侧半月板并通过生物泵给予等体积PBS液；第三组，不切除内侧半月板并植入空的生物泵。术后8周处死三组所有大鼠并用Mankin评分系统对样本行骨关节炎严重程度进行分析。此外还用组织化学方法对 RUNX2， SOX9， ADAMTS-5和聚蛋白多糖分解产物(374ARGSV)进行分析。
　　结果：
　　1. CXCL12/CXCR4和 ADAMTS-5在大鼠骨关节炎关节表达同时增高。
　　2.降低CXCR4表达可以抑制ACAN, RUNX2,和ADAMTS-4/5的表达,同时促进 SOX9表达。CXCL12a介导的软骨细胞聚蛋白多糖酶激活依赖NF-κB, MAPK和经典Wnt/β-Catenin通路。
　　3.阻断CXCL12/CXCR4信号轴可以减少软骨破坏，减轻骨关节炎严重程度；阻断CXCL12/CXCR4信号轴通过降低ADAMTS-5的表达和蛋白聚糖的丢失来保护骨关节炎软骨。
　　结论：
　　本实验证实了通过阻断 CXCL12/CXCR4信号轴可以抑制聚蛋白多糖酶表达，并且减轻创伤性骨关节炎大鼠软骨破坏。

目录

声明

华中科技大学博士学位论文创新点概述

前言

第一部分CXCL12/CXCR4以及聚蛋白多糖酶在骨关节炎关节以及正常关节中表达水平的检测

引言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第二部分CXCL12/CXCR4信号轴调节聚蛋白多糖酶分子机制的研究

引言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第三部分 AMD3100对大鼠创伤性骨关节炎模型中的作用

引言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

综述：聚蛋白多糖酶和软骨基质的降解

附录一 英文缩略词表

附录二 攻读博士学位期间发表的论文以及参与的课题

致谢