骨關(guān)節(jié)炎（OA）是最常見的慢性退行性關(guān)節(jié)疾病，其特征是軟骨下骨重塑、關(guān)節(jié)軟骨退化、慢性疼痛和滑膜炎。病理表型源于軟骨、軟骨下骨、關(guān)節(jié)囊和滑膜的炎癥過程和重組。軟骨退化和骨吸收最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能喪失。OA 的發(fā)病機(jī)制是基于機(jī)械損傷和過載對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要破壞。關(guān)節(jié)軟骨能夠適應(yīng)機(jī)械負(fù)荷。據(jù)報(bào)道，適度的機(jī)械負(fù)荷可減少蛋白水解酶的表達(dá)并防止 OA 的進(jìn)展。
滑膜負(fù)責(zé)維持滑膜液的量液和成分，主要產(chǎn)生透明質(zhì)酸和潤(rùn)滑素，有助于維持和保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨的完整性。它由免疫細(xì)胞和滑膜成纖維細(xì)胞（SF）組成。SF 代表健康滑膜中的主要細(xì)胞群。它們?cè)?OA 的發(fā)展中起著重要的調(diào)節(jié)作用，因?yàn)樗鼈兙哂忻庖吖δ懿⒁l(fā)免疫反應(yīng)。
然而，目前關(guān)于 SF 的機(jī)械關(guān)節(jié)過載和隨之而來的壓縮變形是否以及如何通過機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)直接影響其表達(dá)譜的信息有限，這可能構(gòu)成骨關(guān)節(jié)炎的重要附加病理機(jī)制。因此，德國(guó)雷根斯堡大學(xué)醫(yī)院正畸科、創(chuàng)傷骨科學(xué)系進(jìn)行了相關(guān)研究，目的是研究靜態(tài)壓縮力應(yīng)用對(duì)非 OA 患者（N-SF）和 OA 患者（OA-SF）的 SF 的影響，并比較兩組之間的影響。
應(yīng)用無菌玻璃盤以2 g/cm2的壓力水平壓縮處理或不處理（對(duì)照）來模擬機(jī)械負(fù)荷。來自非 OA 患者 (N-SF) 或來自 OA 患者的滑膜成纖維細(xì)胞在正常細(xì)胞培養(yǎng)條件下用靜態(tài)壓縮力處理 48 小時(shí)。
機(jī)械負(fù)荷對(duì)促炎細(xì)胞因子表達(dá)的影響
首先，實(shí)驗(yàn)專注于參與促炎過程的基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)。在 N-SF 中，施加壓力后腫瘤壞死因子α（TNFα）的基因和蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，而在 OA-SF 中，TNFα 的基因表達(dá)沒有顯著改變。然而，在壓縮力處理后仍可檢測(cè)到 OA-SF 中增強(qiáng)的 TNFα 蛋白分泌，盡管該蛋白分泌顯著低于 N-SF。在機(jī)械加載后，檢測(cè) N-SF 和 OA-SF 中促炎基因環(huán)氧合酶-2（COX-2）的表達(dá)。在兩種測(cè)試條件下，OA-SF 中的 COX-2 mRNA 顯著降低。由于 COX-2 與前列腺素-E2（PG-E2）表達(dá)有關(guān)，接下來研究了受刺激細(xì)胞上清液中 PG-E2 的蛋白質(zhì)水平。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在施加壓縮力后，N-SF 和 OA-SF 顯著誘導(dǎo) PG-E2 分泌。與對(duì)照條件下的 N-SF 相比，OA-SF 中的 PG-E2 有輕微但顯著的降低。接下來專注于白細(xì)胞介素6的基因和蛋白質(zhì)表達(dá)。再次發(fā)現(xiàn) N-SF 顯著誘導(dǎo) IL-6 基因表達(dá)和蛋白分泌，而 OA-SF 的反應(yīng)類似但減弱。
機(jī)械負(fù)荷對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)組成的影響
接下來實(shí)驗(yàn)研究了參與細(xì)胞外基質(zhì)形成和重塑的基因。在機(jī)械加載， N-SF 中膠原I（COL1）基因表達(dá)顯著增強(qiáng)，但在 OA-SF 中則不然。令人驚訝的是，發(fā)現(xiàn)在施加壓力后，N-SF 上清液中的 COL1 分泌減少。與 N-SF 相比，在對(duì)照條件下，OA-SF 上清液中 COL1 的含量已經(jīng)較低。在 N-SF 和 OA-SF 中，壓力處理后纖連蛋白（FN1）的基因表達(dá)顯著上調(diào)。與 COL1 一樣，機(jī)械加載后在 N-SF 和 OA-SF 中 FN1 蛋白分泌減少。然而，與 N-SF 相比，在對(duì)照和壓力條件下 OA-SF 分泌到上清液中的 FN1 明顯增多。
機(jī)械負(fù)荷對(duì)糖胺聚糖（GAG）合成和硫酸化的影響
除了膠原蛋白，GAGs 在細(xì)胞外基質(zhì)的組成中也發(fā)揮著重要作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在機(jī)械加載后，N-SF 中透明質(zhì)酸合酶1（HAS1）的基因表達(dá)增強(qiáng)，在 OA-SF 中沒有。這伴隨著施加壓縮力后 N-SF 中硫酸軟骨素（CS）含量的增加。OA-SF 與增強(qiáng)的 CS 含量未能對(duì)機(jī)械負(fù)荷做出反應(yīng)。在機(jī)械加載后，通過 HPLC 檢測(cè)到 N-SF 中電荷密度增加。在 OA-SF 中發(fā)現(xiàn)，在控制條件下電荷密度顯著增加。
總之，在該研究中，SF 對(duì)機(jī)械負(fù)荷作出反應(yīng)，促炎細(xì)胞因子的表達(dá)和分泌增強(qiáng)，ECM 成分發(fā)生變化。這些變化可能與 OA 的發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展有關(guān)。源自 OA 患者的 SF 似乎對(duì)機(jī)械負(fù)荷的反應(yīng)較弱，表明 SF 在 OA 發(fā)病中的作用比在 OA 維持中更重要，這可能主要由免疫系統(tǒng)細(xì)胞介導(dǎo)。此外，應(yīng)該指出的是，OA 的發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展是復(fù)雜的多細(xì)胞過程，因此，在未來的實(shí)驗(yàn)中，需要對(duì)其他 OA 相關(guān)細(xì)胞類型（如免疫細(xì)胞）證實(shí)源自 SF 的結(jié)果。而且，不同的機(jī)械負(fù)荷方案可能會(huì)闡明 SF 在 OA 期間分解代謝和合成代謝事件中的作用。參考文獻(xiàn)：Schr?der A, Nazet U, Muschter D, Gr?ssel S, Proff P, Kirschneck C. Impact of Mechanical Load on the Expression Profile of Synovial Fibroblasts from Patients with and without Osteoarthritis. Int J Mol Sci. 2019 Jan 30;20(3):585. doi: 10.3390/ijms20030585. PMID: 30704030; PMCID: PMC6387339.原文鏈接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/30704030/小編旨在分享、學(xué)習(xí)、交流生物科學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系小編修正。關(guān)注公眾號(hào)“Naturethink”了解更多關(guān)于細(xì)胞的仿生培養(yǎng)相關(guān)知識(shí)！
標(biāo)簽：
