MMP-1、MMP-3、MMP-13在兔骨关节炎软骨及滑膜中的表达

MMP-1、MMP-3、MMP-13在兔骨关节炎软骨及滑膜中的表达

吕伟时剑辉崔巍单静

【摘要】目的 观察MMPs各亚型在兔前交叉韧带切断的骨关节炎模型中的表达。方法 将35只日本大耳白兔右膝行ACLT，对侧作为空白对照。另取5只日本大耳白兔仅行右膝关节切开术作为假手术组。结果 ACLT组关节软骨和滑膜中MMP-1、MMP-3、MMP-13早期均为高表达，中晚期表达趋势不同。假手术组及空白对照组软骨及滑膜中几乎不表达MMP-1、MMP-3及MMP-13。结论 MMPs在OA的发病机制中有重要作用，MMPs各亚型在OA进程中的表达各不相同，滑膜在OA的发生过程中早期有降解软骨的作用。

【关键词】骨关节炎；基质金属蛋白酶；兔

作者单位：150030黑龙江省医院住院处手术室黑龙江卫生厅科研课题（2013370）

骨关节炎（OA）作为一类退行性质的关节病，有着进行性软骨退变，伴随增生骨膜、形成骨赘，改变软骨下骨的特征［1］。到目前为止，其发病机理还没有得到明确。

有关软骨降解的机制现今已得到深入研究，而MMP因为能降解几乎所有的软骨基质而被认为其在骨关节炎发病过程中担任着重要的角色。

1　材料与方法

1.1动物模型的建立

哈尔滨医科大学附属第一医院动物实验中心提供的日本大耳白兔35只，雌雄不限，体重2.0～2.5 kg，用10%水合氯醛（300 mg/kg）腹腔注射麻醉后，随机选取25只行右膝前交叉韧带切断术（ACLT），对侧作为空白对照组。另5只行右膝关节切开术作为假手术组。所有白兔术后单笼饲养，允许自由活动，同时使用头孢唑啉500 mg腹腔注射，每日一次，连续3 d。分别于造模手术后1、2、4、8、12、16周随机处死ACLT组各5只白兔。对照组5只则于手术后16周处死。标本以10%福尔马林固定，行HE染色和甲苯胺蓝染色。采用ELISA法测定MMP-1、MMP-3及MMP-13。

1.2统计学分析

使用SPSS 13.0软件，各时间点MMP-1、MMP-3和MMP-13的含量用t检验，以P<0.01为差异具有统计学意义。

2　结果

2.1MMP-1、MMP-13 在软骨细胞及滑膜中的表达（μg/L）

ACLT组关节软骨中MMP-1在早期（1周）是高表达（208.37±9.55），中（8周）、晚期（16周）的表达显著降低，分别为（87.36±6.36），（45.32±4.32）；MMP-3在早期表达高于对照组，随时间的延长而上调，1周为（67.46±3.56），8周为（134.64±5.28），16周为（249.64±6.25）；MMP-13在早期即有很高的表达，呈下调的趋势， 1周为（189.33±4.37），8周为（143.76±3.32），16周为（118.38±4.35）。ACLT组滑膜中MMP-1，1周为（560.39±10.32），8周为（273.35±10.32），16周为（105.24±6.32），MMP-3，1周为（154.54±7.37），8周为（89.36±5.33），16周（49.36±5.35）、MMP-13，1周为（480.25±10.34），8周为（205.35±9.63），16周为（82.35±5.36）早期均为高表达，均为下调趋势。各时间点的软骨细胞及滑膜中MMP-1、MMP-3和MMP-13含量差异具有统计学意义（P<0.01）。空白对照组及假手术组软骨及滑膜中几乎不表达MMP-1、MMP-3 及MMP-13。

3　讨论

对于正常软骨来说，软骨细胞分泌到细胞外基质（ECM）中的蛋白多糖等物质作为细胞的支撑力量会被基质金属蛋白酶（MMPs）平衡降解，但如果是受损的软骨，将会产生大量的MMPs，这样一来，会破坏上述的分泌和降解平衡，于是，软骨的支撑力量也严重不足，进而使得OA不可避免［2］。一般来说，软骨降解的原因就是软骨细胞外基质的降解引起的，而MMPs又是其降解的源头，而在这整个过程当中，不仅因为软骨细胞分泌的MMPs，滑膜扮演的角色也不可忽视。

骨关节炎有着不同程度的滑膜炎，也被认为是在软骨降解之后。当伴随滑膜炎时，对于致使软骨基质降解的蛋白酶来说，会迅速的进行合成，使得软骨基质被进行降解。最近几年的很多研究指出［3-4］，在骨关节病的发生过程以及发展阶段中，滑膜炎的相关反应有着重要的作用。在OA的发生早期，因为滑膜伴随的增生现象以及纤维化，炎症介质和MMPs的分泌，是致使OA发病的主要因子，而伴随着不断发展的OA，滑膜一直在其病理过程中贯穿。

本次研究发现，对于兔膝关节OA关节软骨MMP-1的表达来说，伴随延长的时间呈现降低的趋势。MMP-1在OA早期有着较高的表达，但在其中晚期表达却不断降低，在第8周的时候就降到很低，早期晚期表达差异显著（P<0.01）。这就充分说明，MMP-1的作用在OA早期，在其后的进展中作用不大。MMP-3有着与MMP-1完全相反的发展趋势，这也充分表明，MMP-3在OA其后的进展中有着持续的作用。对于MMP-13的表达来说，也呈现降低趋势，基本和MMP-1表达相仿，但表达下降的趋势和MMP-1相比相对缓慢，到第8周时水平还相对较高，到16周时，和对照组相比，还具有相对较高的表达，这也充分说明，MMP-13 在OA的早期、中期、晚期都有着一定作用，早期作用较为显著。对于滑膜的三类MMPs表达来说，也呈现出一直的下降趋势，但是却有着不同的下降幅度。在8周之前，表达都处于较高的水平，在8周到16周之间，MMP-3有着较为平缓的趋势，而另外两者下降显著。如此说明滑膜的三类MMPs在早期的作用较为明显。

综上所述，MMPs在OA的发病机制中有重要作用，MMPs各亚型在OA进程中的表达各不相同。滑膜在OA的发生过程中早期即有降解软骨的作用，而不仅仅是继发的滑膜炎。

参考文献

［1］汤继文，刘新宇.骨关节病的诊治［J］.山东医药，2000，40 （15）：43-44.

［2］李保驰，王维山，董金波. MMP-3、MMP-13在骨性关节炎患者滑膜中的表达及意义［J］.中国骨质疏松杂志，2014（6）：593-596，697.

［3］林木南，刘献样.骨性关节炎中细胞因子的协同效应［J］.福建中医学院学报，2006，16（2）：69-70.

［4］中华医学会骨科学分会.骨关节炎诊治指南（2007年版）［J］.中华骨科杂志，2007，27（10）：793-796.

Expression of MMP-1， MMP-3 and MMP-13 in Articular Cartilage and Synovial Membrane of Rabbits

LV WeiSHI JianhuiCUI WeiSHAN JingOperation room， Heilongjiang province Hospital，Harbin 150030，China

【Abstract】

Objective To study the expression of MMPs in the model of osteoarthritis of the anterior cruciate ligament in rabbits. Methods 35 Japanese white rabbits right knee was ACLT， and the other side was control. Another 5 rabbits underwent right knee incision as sham operation group. Results MMPs in the articular cartilage and synovial membrane of the ACLT group were highly expressed， and the expression of the middle and late stage was different.And in the other two groups，there were almost no expression. Conclusion MMPs plays an important role in the pathogenesis of OA，the expression of MMPs isoforms in the OA process is different，In the early stage of OA， the function of the synovial membrane is degraded.

【Key words】OA，MMP，Rabbit

doi：10.3969/j.issn.1674-9316.2015.23.140

【中图分类号】R684.3

【文献标识码】B

【文章编号】1674-9316（2015）23-0191-02