I型组蛋白去乙酰化酶抑制剂在阻断软骨退化中的作用

摘要

目的:探讨I型组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂阻断软骨退化的作用及其可能机制。方法:通过内侧半月板不稳术(DMM)构建SD大鼠关节炎(OA)模型,选取广谱性HDAC抑制剂曲古抑菌素A(TSA)进行体内干预,采用关节软骨番红O染色及关节OA评分法观察TSA对软骨退化的影响。体外培养软骨肉瘤细胞SW-1353,选取不同浓度的TSA及选择性HDAC抑制剂丙戊酸(VPA)和MS-275进行干预,采用Western blot检测核心组蛋白(H3、H4)和α-微管蛋白去乙酰化水平,验证各HDAC抑制剂的活性。体外培养人源性关节软骨细胞(HACs)及SW-1353细胞,选取以上HDAC抑制剂并结合基质金属蛋白酶(MMP)诱导剂白细胞介素-1α(IL-1α)干预HACs;采用siRNA特异性干扰I型HDAC各亚型的表达,结合IL-1α干预SW-1353;采用RT-PCR检测2种细胞中MMP1及MMP13的表达,分析各亚型HDAC抑制对MMP表达的影响。利用外植体软骨退化(PNC外植体)试验,选取以上HDAC抑制剂及制瘤素M进行干预,检测糖胺聚糖和胶原蛋白,体外观察各HDAC抑制剂对软骨退化的影响。结果:TSA明显减轻OA模型SD大鼠胫骨内侧平台及股骨内侧髁的软骨退化程度(P=0.015)。TSA、VPA及MS-275可显著提高核心组蛋白(H3、H4)和α-微管蛋白乙酰化水平(P<0.05),并呈浓度依赖性,即TSA、VPA及MS-275干预浓度越高,组蛋白乙酰化水平越高,HDAC抑制剂的活性越高。TSA、VPA及MS-275可显著抑制HACs细胞中IL-1α诱导的MMP1及MMP13的表达(P<0.001),并亦呈浓度依赖性。I型HDAC(HDAC-1、HDAC-2、HDAC-3及HDAC-8)亚型被特异性干扰后,SW-1353细胞中IL-1α诱导的MMP13的表达明显减少(P<0.001)。体外实验证实TSA、VPA及MS-275可显著抑制软骨中制瘤素M诱导的糖胺聚糖和胶原蛋白水平(P<0.05),并呈浓度依赖性。结论:I型HDACs被抑制剂抑制或特异性消耗均能抑制软骨细胞MMP1及MMP13的表达,抑制PNC外植体糖胺聚糖和胶原蛋白水平,其可能是通过抑制MMP、糖胺聚糖和胶原蛋白的表达而发挥对软骨退化的保护作用。