膝关节炎软骨基质金属蛋白酶2基质金属蛋白酶9表达与

中国组织工程研究第20卷第37期2016–09–09出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchSeptember9,2016Vol.20,No.37P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·李光，男，1973年生，辽宁省葫芦岛市人，满族，1999年武警医学院大学毕业，主治医师，主要从事擅长膝关节炎的基础与临床研究。通讯作者：李凌伟，硕士，医师，青海大学附属医院创伤骨科，青海省西宁市810000中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)37-05518-06稿件接受：2016-08-02膝关节炎软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达与MRI表现的相关性李光，郭启发，黄宁庆，李凌伟(青海大学附属医院创伤骨科，青海省西宁市810001)引用本文：李光，郭启发，黄宁庆，李凌伟.膝关节炎软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达与MRI表现的相关性[J].中国组织工程研究，2016，20(37):5518-5523.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.37.007ORCID:0000-0001-9732-4068(李光)文章快速阅读：文题释义：MRI：是磁共振成像，英文全称是：MagneticResonanceImaging。经常为人们所利用的原子核有：1H、11B、13C、17O、19F、31P。在这项技术诞生之初曾被称为核磁共振成像，到了20世纪80年代初，作为医学新技术的NMR成像(NMRImaging)一词越来越为公众所熟悉。随着大磁体的安装，有人开始担心字母“N”可能会对磁共振成像的发展产生负面影响。另外，“nuclear”一词还容易使医院工作人员对磁共振室产生另一个核医学科的联想。因此，为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点，同时与使用放射性元素的核医学相区别，放射学家和设备制造商均同意把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像(MRI)”。基质金属蛋白酶：是一个大家族，其家族成员具有相似的结构，一般由5个功能不同的结构域组成，各种基质金属蛋白酶间具有一定的底物特异性，但不是绝对的。同一种基质金属蛋白酶可降解多种细胞外基质成分，而某一种细胞外基质成分又可被多种基质金属蛋白酶降解，但不同酶的降解效率可不同。摘要背景：研究表明，基质金属蛋白酶可降解关节骨与软骨中的胶原、明胶、弹性蛋白、蛋白多糖等细胞外基质大分子，破坏了细胞外基质产生与降解的平衡，是风湿性关节骨及软骨的破坏的重要原因。目的：检测了兔膝关节炎软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9的表达，分析了两者与MRI表现的相关性。方法：选取健康无骨关节炎表现的日本大耳白兔50只，随机分为正常对照组10只和模型组40只。模型组采用前后交叉韧带切断术建立骨关节炎模型，分别在造模后第1，3，5与7周(各10只)，进行MRI检查和软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达水平测定。结果与结论：①MRI检查结果显示，骨关节炎模型兔的软骨破坏日趋明显，MRI分级差异显著(P0.05)；②模型组软骨基质金属蛋白酶2与基质金属蛋白酶9mRNA表达明显高于对照组(P0.05)，基质金属蛋白酶2表达水平在造模后第3周最高(P0.01)，随后2周略有下降，但仍显著高于对照组(P0.05)；基质金属蛋白酶9在第5周达到最高表达水平(P0.01)，第7周模型组基质金属蛋白酶9表达水平下降，但与对照组相比仍有显著性意义(P0.05)；③各组软骨损伤的MRI分级与基质金属蛋白酶2(R2=0.119，P=0.012)、基质金属蛋白酶9表达皆存在相关性(R2=0.466，P=0.037)。④结果说明，血清基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9水平与骨关节炎患者的病情活动及早期关节软骨破坏显著相关，可以作为早期骨关节炎患者的预测指标。关键词：组织构建；骨组织工程；膝关节炎；基质金属蛋白酶2；基质金属蛋白酶9；MRI；相关性兔膝关节炎软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达与MRI表现的相关性健康日本大耳白兔10只前后交叉韧带切断建立骨关节炎模型造模后第1，3，5与7周行MRI检查检测关节软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达分析MRI表现与基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达的相关性结论：血清基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9水平与骨关节炎患者的病情活动及早期关节软骨破坏显著相关,可以作为早期骨关节炎患者的预测指标。骨关节炎兔40只李光，等.膝关节炎软骨基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9表达与MRI表现的相关性ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5519:LiLing-wei,Master,Physician,DepartmentofTraumaticOrthopedics,AffiliatedHospitalofQinghaiUniversity,Xining810001,QinghaiProvince,China主题词：骨关节炎；基质金属蛋白酶2；基质金属蛋白酶9；磁共振成像；组织工程Correlationofmatrixmetalloproteinase2and9withtheearlyperformanceofkneeosteoarthritiscartilageunderMRILiGuang,GuoQi-fa,HuangNing-qing,LiLing-wei(DepartmentofTraumaticOrthopedics,AffiliatedHospitalofQinghaiUniversity,Xining810001,QinghaiProvince,China)AbstractBACKGROUND:Matrixmetalloproteinases(MMPs)havebeenshowntobreakthebalancebetweentheproductionanddegradationofextracellularmatrixbydegradingcollagen,gelatin,elastinandothermacromolecules,whichistheleadingcauseofboneandcartilagedamageinrheumaticarthritis.OBJECTIVE:TodeterminetheexpressionlevelsofMMP-2andMM-9intherabbitkneeosteoarthritiscartilage,andtoanalyzewhethertheyarerelatedtotheearlyMRIperformance.METHODS:FiftyhealthyJapanesewhiterabbitsfreefromosteoarthritiswereenrolledandrandomlydividedintocontrolgroup(n=10)andmodelgroup(n=40).Theanteriorandposteriorcruciateligamentamputationwasadoptedtoestablishthemodelofosteoarthritis.Subsequently,MRIexaminationandtheexpressionlevelsofMMP-2andMMP-9weredetectedat1,3,5and7weeks(n=10ateachtimepoint),respectively.RESULTSANDCONCLUSION:MRIexaminationshowedthatmoredamagedcartilageappearedwithtimeintherabbitmodelofosteoarthritis,andsignificantlydifferentfromMRIclassification(P0.05).TheexpressionlevelsofMMP-2andMMP-9mRNAinthemodelgroupwerealwayssignificantlyhigherthanthoseinthecontrolgroup(P0.05);MMP-2levelreachedthehighestat3weeksaftermodeling(P0.01),andthenpresentedaslightdecline;MMP-9levelpeakedat5weeksaftermodeling(P0.01)andslightlydecreasedat7weeks.MRIclassificationofcartageinjuryandexpressionsofMMP-2(R2=0.119,P=0.119)andMMP-9(R2=0.466,P=0.466)wereshowntohavethecorrelation.TheseresultsillustratethattheserumlevelsofMMP-2andMMP-9arerelatedtotheearlydestructionofarticularcartilageinpatientswithosteoarthritis,andcanbeusedaspredictorsforearlyosteoarthritis.Subjectheadings:Osteoarthritis;MatrixMetalloproteinase2;MatrixMetalloproteinase9;MagneticResonanceImaging;TissueEngineeringCitethisarticle:LiG,GuoQF,HuangNQ,LiLW.Correlationofmatrixmetalloproteinase2and9withtheearlyperformanceofkneeosteoarthritiscartilageunderMRI.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(37):5518-5523.0引言Introduction骨性关节炎也称为退行性骨关节病，是中国最常见的四大老年病之一，给老年人的生活带来了居多困扰。骨性关节炎的主要病理学变化为关节软骨不同程度变性或消失，并由此产生关节畸形、疼痛和功能障碍等临床症状[1-2]。引发骨性关节炎的病因很多，如年龄、遗传、骨密度、激素水平、营养和关节损伤等因素都与其密切相关[3-5]。近年来，有关骨性关节炎软骨变性机制成为了该领域研究的热点。有研究证实，细胞外基质参与组织的生长、细胞的增殖、分化、迁移与凋亡等，细胞外基质的生成与降解紊乱是造成骨性关节炎软骨变性的基本原因[6-7]。基质金属蛋白酶因富含金属离子锌与钙而得名，是一个在结构上具有高度同源性的内肽酶家族。目前，基质金属蛋白酶家族包括26个成员。根据同源性及其作用底物，将基质金属蛋白酶分为胶原酶(基质金属蛋白酶1，8，13)、明胶酶(基质金属蛋白酶2，9)、间质溶解素(基质金属蛋白酶3，7，11)以及膜型基质金属蛋白酶4类[8]。研究表明，基质金属蛋白酶1，2，3，9，13与骨性关节炎的形成有关[9-10]。在细胞因子刺激下，滑膜细胞和血管内皮细胞等产生基质金属蛋白酶。这些基质金属蛋白酶可降解关节骨与软骨中的胶原、明胶、弹性蛋白、蛋白多糖等细胞外基质大分子，破坏了细胞外基质产生与降解的平衡，是风湿性关节骨及软骨的破坏的重要原因[11-12]。Uc