MMP-1、MMP-3、MMP-13在兔骨關節炎軟骨及滑膜中的表達

MMP-1、MMP-3、MMP-13在兔骨關節炎軟骨及滑膜中的表達

呂偉時劍輝崔巍單靜

【摘要】目的 觀察MMPs各亞型在兔前交叉韌帶切斷的骨關節炎模型中的表達。方法 將35只日本大耳白兔右膝行ACLT，對側作為空白對照。另取5只日本大耳白兔僅行右膝關節切開術作為假手術組。結果 ACLT組關節軟骨和滑膜中MMP-1、MMP-3、MMP-13早期均為高表達，中晚期表達趨勢不同。假手術組及空白對照組軟骨及滑膜中幾乎不表達MMP-1、MMP-3及MMP-13。結論 MMPs在OA的發病機制中有重要作用，MMPs各亞型在OA進程中的表達各不相同，滑膜在OA的發生過程中早期有降解軟骨的作用。

【關鍵詞】骨關節炎；基質金屬蛋白酶；兔

作者單位：150030黑龍江省醫院住院處手術室黑龍江衛生廳科研課題（2013370）

骨關節炎（OA）作為一類退行性質的關節病，有著進行性軟骨退變，伴隨增生骨膜、形成骨贅，改變軟骨下骨的特征［1］。到目前為止，其發病機理還沒有得到明確。

有關軟骨降解的機制現今已得到深入研究，而MMP因為能降解幾乎所有的軟骨基質而被認為其在骨關節炎發病過程中擔任著重要的角色。

1　材料與方法

1.1動物模型的建立

哈爾濱醫科大學附屬第一醫院動物實驗中心提供的日本大耳白兔35只，雌雄不限，體重2.0～2.5 kg，用10%水合氯醛（300 mg/kg）腹腔注射麻醉后，隨機選取25只行右膝前交叉韌帶切斷術（ACLT），對側作為空白對照組。另5只行右膝關節切開術作為假手術組。所有白兔術后單籠飼養，允許自由活動，同時使用頭孢唑啉500 mg腹腔注射，每日一次，連續3 d。分別于造模手術后1、2、4、8、12、16周隨機處死ACLT組各5只白兔。對照組5只則于手術后16周處死。標本以10%福爾馬林固定，行HE染色和甲苯胺藍染色。采用ELISA法測定MMP-1、MMP-3及MMP-13。

1.2統計學分析

使用SPSS 13.0軟件，各時間點MMP-1、MMP-3和MMP-13的含量用t檢驗，以P<0.01為差異具有統計學意義。

2　結果

2.1MMP-1、MMP-13 在軟骨細胞及滑膜中的表達（μg/L）

ACLT組關節軟骨中MMP-1在早期（1周）是高表達（208.37±9.55），中（8周）、晚期（16周）的表達顯著降低，分別為（87.36±6.36），（45.32±4.32）；MMP-3在早期表達高于對照組，隨時間的延長而上調，1周為（67.46±3.56），8周為（134.64±5.28），16周為（249.64±6.25）；MMP-13在早期即有很高的表達，呈下調的趨勢， 1周為（189.33±4.37），8周為（143.76±3.32），16周為（118.38±4.35）。ACLT組滑膜中MMP-1，1周為（560.39±10.32），8周為（273.35±10.32），16周為（105.24±6.32），MMP-3，1周為（154.54±7.37），8周為（89.36±5.33），16周（49.36±5.35）、MMP-13，1周為（480.25±10.34），8周為（205.35±9.63），16周為（82.35±5.36）早期均為高表達，均為下調趨勢。各時間點的軟骨細胞及滑膜中MMP-1、MMP-3和MMP-13含量差異具有統計學意義（P<0.01）。空白對照組及假手術組軟骨及滑膜中幾乎不表達MMP-1、MMP-3 及MMP-13。

3　討論

對于正常軟骨來說，軟骨細胞分泌到細胞外基質（ECM）中的蛋白多糖等物質作為細胞的支撐力量會被基質金屬蛋白酶（MMPs）平衡降解，但如果是受損的軟骨，將會產生大量的MMPs，這樣一來，會破壞上述的分泌和降解平衡，于是，軟骨的支撐力量也嚴重不足，進而使得OA不可避免［2］。一般來說，軟骨降解的原因就是軟骨細胞外基質的降解引起的，而MMPs又是其降解的源頭，而在這整個過程當中，不僅因為軟骨細胞分泌的MMPs，滑膜扮演的角色也不可忽視。

骨關節炎有著不同程度的滑膜炎，也被認為是在軟骨降解之后。當伴隨滑膜炎時，對于致使軟骨基質降解的蛋白酶來說，會迅速的進行合成，使得軟骨基質被進行降解。最近幾年的很多研究指出［3-4］，在骨關節病的發生過程以及發展階段中，滑膜炎的相關反應有著重要的作用。在OA的發生早期，因為滑膜伴隨的增生現象以及纖維化，炎癥介質和MMPs的分泌，是致使OA發病的主要因子，而伴隨著不斷發展的OA，滑膜一直在其病理過程中貫穿。

本次研究發現，對于兔膝關節OA關節軟骨MMP-1的表達來說，伴隨延長的時間呈現降低的趨勢。MMP-1在OA早期有著較高的表達，但在其中晚期表達卻不斷降低，在第8周的時候就降到很低，早期晚期表達差異顯著（P<0.01）。這就充分說明，MMP-1的作用在OA早期，在其后的進展中作用不大。MMP-3有著與MMP-1完全相反的發展趨勢，這也充分表明，MMP-3在OA其后的進展中有著持續的作用。對于MMP-13的表達來說，也呈現降低趨勢，基本和MMP-1表達相仿，但表達下降的趨勢和MMP-1相比相對緩慢，到第8周時水平還相對較高，到16周時，和對照組相比，還具有相對較高的表達，這也充分說明，MMP-13 在OA的早期、中期、晚期都有著一定作用，早期作用較為顯著。對于滑膜的三類MMPs表達來說，也呈現出一直的下降趨勢，但是卻有著不同的下降幅度。在8周之前，表達都處于較高的水平，在8周到16周之間，MMP-3有著較為平緩的趨勢，而另外兩者下降顯著。如此說明滑膜的三類MMPs在早期的作用較為明顯。

綜上所述，MMPs在OA的發病機制中有重要作用，MMPs各亞型在OA進程中的表達各不相同。滑膜在OA的發生過程中早期即有降解軟骨的作用，而不僅僅是繼發的滑膜炎。

參考文獻

［1］湯繼文，劉新宇.骨關節病的診治［J］.山東醫藥，2000，40 （15）：43-44.

［2］李保馳，王維山，董金波. MMP-3、MMP-13在骨性關節炎患者滑膜中的表達及意義［J］.中國骨質疏松雜志，2014（6）：593-596，697.

［3］林木南，劉獻樣.骨性關節炎中細胞因子的協同效應［J］.福建中醫學院學報，2006，16（2）：69-70.

［4］中華醫學會骨科學分會.骨關節炎診治指南（2007年版）［J］.中華骨科雜志，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

【中圖分類號】R684.3

【文獻標識碼】B

【文章編號】1674-9316（2015）23-0191-02