基于TGF-β_1及其Smad信号转导探讨膝骨关节炎大鼠肺功能下降的机制

摘要

目的观察膝骨关节炎(Knee osteoarthritis,KOA)大鼠肺功能变化,及肺组织TGF-β1,Smad-4,7表达量的变化,探讨KOA大鼠肺功能下降的机制。方法 20只Wistar大鼠按随机数字表法分为正常对照组(NC)和模型对照组(MC),每组各10只。MC组大鼠采用关节腔注射木瓜蛋白酶和L-半胱氨酸方法制成KOA大鼠模型。用动物肺功能仪检测大鼠肺功能,采用免疫组化法检测肺组织TGF-β1,Smad-4,Smad-7,采用ELISA法检测白细胞介素(Interleukin,IL)-17,IL-4。结果①与NC组比较,KOA大鼠关节软骨Mankin评分明显升高,FEV1、FEF50、FEF75、PEF明显降低,TGF-β1,Smad-4,IL-17表达量明显升高,Smad-7,IL-4明显降低(P<0.01或P<0.05)。②Spearman相关分析结果显示,肺功能参数FEV1与TGF-β1、Smad-4、Mankin评分呈明显负相关,FEF50与Smad-4呈明显负相关性,FEF75与TGF-β1、Mankin评分呈明显负相关,PEF与Smad-4呈负相关,Mankin评分与TGF-β1、Smad-4、Smad-7、IL-17、IL-4呈显著相关性,肺指数与TGF-β1、Smad-4呈明显正相关,与Smad-7、IL-4呈明显负相关(P<0.05或P<0.01)。结论KOA大鼠在发生关节软骨病变的同时,伴有肺功能下降。其机制可能是TGF-β1/Smads信号通路异常表达,致炎因子上调,抑炎因子下调,引发免疫失衡,加重炎症反应,介导软骨与肺组织损伤,最终导致肺功能下降。