關(guān)節(jié)損傷對(duì)軟骨蛋白酶基因表達(dá)影響的研究

薛建利 崔威

關(guān)節(jié)損傷對(duì)軟骨蛋白酶基因表達(dá)影響的研究

薛建利 崔威

目的 本研究旨在探索膝關(guān)節(jié)損傷后特定的透明軟骨退化酶，如基質(zhì)金屬蛋白酶 ( MMP )、蛋白聚糖酶 ( Agg ) 的基因表達(dá)是否增加。方法 試驗(yàn)納入 138 例因關(guān)節(jié)組織如半月板、前交叉韌帶 ( anterior cruciate ligament，ACL )、透明軟骨損傷而行膝關(guān)節(jié)鏡檢查的患者，男 57 例，女 81 例，平均年齡 38.8 歲。檢查前采集全血樣本，檢查時(shí)采集滑膜樣本。利用 RT-PCR 和分光光度法處理樣本。結(jié)果 患者中，有 56 例 ACL損傷，65 例內(nèi)側(cè)半月板損傷，5 例外側(cè)半月板損傷，軟骨損傷者根據(jù) Outerbridge 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)顯示，ACL 撕裂和基因表達(dá) ( MMP1、MMP2、MMP8、MMP9、MMP13、MMP14、Agg1、Agg2、IL1、TNFα 和TIMP2，除外血漿 TIPM1 ) 顯著相關(guān)：ACL 患者滑膜中基因表達(dá)水平較非 ACL 患者滑膜中的對(duì)應(yīng)基因表達(dá)水平顯著上調(diào)：MMP1 0.920±0.068 vs 0.794±0.061，MMP2 1.075±0.053 vs 0.668±0.035，MMP8 0.951±0.047 vs 0.766±0.045，MMP9 1.354±0.032 vs 0.947±0.042，MMP13 1.148±0.058 vs 0.991±0.058，MMP14 1.379±0.049vs 0.777±0.036，Agg1 1.309±0.071 vs 0.647±0.034，Agg2 1.043±0.072 vs 0.684±0.069，IL1 1.320±0.054 vs 0.857±0.049，TNFα 1.101±0.050 vs 0.802±0.039，TIMP1 1.197±0.060 vs 1.035±0.071，TIMP2 1.110±0.048vs 0.861±0.048 ( P 值均＜0.05 )。除 TIMP1 外 ( 1.092±0.053 vs 1.081±0.033，P＝0.32 )，ACL 患者血液中基因表達(dá)水平較非 ACL 患者血液中的對(duì)應(yīng)基因表達(dá)水平顯著上調(diào)：MMP1 1.163±0.030 vs 0.948±0.049，MMP2 0.918±0.056 vs 0.827±0.049，MMP8 1.172±0.029 vs 0.783±0.034，MMP9 1.304±0.059 vs 0.94±0.04，MMP131.155±0.060 vs 0.824±0.043，MMP14 1.095±0.058 vs 0.759±0.033，Agg1 1.270±0.077 vs 0.676±0.038，Agg21.244±0.037 vs 0.871±0.037，IL1 1.128±0.056 vs 0.912±0.045，TNFα 1.018±0.076 vs 0.724±0.047，TIMP11.092±0.053 vs 1.081±0.033，TIMP2 0.906±0.056 vs 0.875±0.049 ( P 值均＜0.05 )。所有基因在血漿和滑膜中的表達(dá)具有相關(guān)性 ( Agg1：r＝0.89，MMP1：r＝0.88，MMP2：r＝0.87，P＜0.001 )。結(jié)論 ACL 損傷引起蛋白酶基因表達(dá)增加，而其它損傷造成的改變尚不確切。滑膜與血漿中的基因表達(dá)存在相關(guān)性。

骨關(guān)節(jié)炎，膝；透明軟骨；金屬內(nèi)肽酶類；前交叉韌帶；半月板，脛骨

骨關(guān)節(jié)炎 ( osteoarthritis，OA ) 是一種患病率隨年齡顯著增加的漸進(jìn)性退行性關(guān)節(jié)病變，與患者年齡、體重、炎癥、遺傳等因素密切相關(guān)[1]。除常見病因外，其危險(xiǎn)因素還包括體育運(yùn)動(dòng)和關(guān)節(jié)損傷病史。有研究表明[2]，青年時(shí)期有關(guān)節(jié)損傷者，13.9%在 65 歲前發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎，而對(duì)照組 ( 青年時(shí)期未發(fā)生關(guān)節(jié)損傷者 ) 僅 6%。

骨關(guān)節(jié)炎基本的病理變化是內(nèi)外因素變化導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜組織、軟骨組織和軟骨下骨異常代謝并釋放多種蛋白酶[3]，從而引發(fā)軟骨基質(zhì)中蛋白聚糖與膠原纖維網(wǎng)絡(luò)的降解，最終導(dǎo)致進(jìn)行性的骨與軟骨破壞。而在降解過程中，蛋白聚糖的丟失是骨關(guān)節(jié)炎軟骨早期退變，也最主要且最重要的病理變化。蛋白聚糖降解是一個(gè)蛋白水解過程，它的丟失破壞了軟骨細(xì)胞外基質(zhì)功能和結(jié)構(gòu)的完整性，使軟骨失去了抗負(fù)荷性能，最終導(dǎo)致不可逆性關(guān)節(jié)功能喪失。

骨關(guān)節(jié)炎與透明軟骨分解代謝、再生的相互作用過程有關(guān)[4]，受滑膜和軟骨細(xì)胞分泌炎癥因子的影響，如關(guān)節(jié)液中的 IL1、TNF-α 可刺激其它細(xì)胞因子分泌，進(jìn)而影響損傷關(guān)節(jié)軟骨的蛋白酶合成。有研究證實(shí)，對(duì)關(guān)節(jié)軟骨起破壞作用的主要是兩種金屬內(nèi)肽酶[5-6]，包括蛋白聚糖酶 ( Agg ) 和基質(zhì)金屬蛋白酶 ( MMPs )。創(chuàng)傷后可檢測(cè)到關(guān)節(jié)液中此兩種酶水平改變，如：創(chuàng)傷后血腫會(huì)導(dǎo)致 MMP2 和 MMP9水平升高，關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后 MMP1 水平升高，前交叉韌帶 ( anterior cruciate ligament，ACL ) 損傷后 MMP2 水平升高[7]，半月板退行性改變患者中觀察到 MMP3、Agg1、Agg2 活性增強(qiáng)[8]。

既往研究多分析骨關(guān)節(jié)炎的損傷機(jī)制和關(guān)節(jié)液總體酶學(xué)水平，尚無對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷后此類酶對(duì)應(yīng)基因表達(dá)水平的相關(guān)研究。本試驗(yàn)致力于探索膝關(guān)節(jié)損傷是否改變特定蛋白酶 ( 如 MMP1、MMP2、MMP8、 MMP9、MMP13、MMP14、Agg1、Agg2 )、細(xì)胞因子( IL1 和 TNFα )、抑制因子 ( TIMP1 和 TIMP2 ) 的基因表達(dá)，以期從基因水平探索創(chuàng)傷后骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生機(jī)制。

資料與方法

一、納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 在留取關(guān)節(jié)樣本前 1 個(gè)月內(nèi)未應(yīng)用任何藥物者；( 2 ) 1 年內(nèi)無關(guān)節(jié)穿刺治療及關(guān)節(jié)內(nèi)用藥史者。

2.排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 有代謝性疾病史者；( 2 ) 有內(nèi)分泌紊亂史者；( 3 ) 有風(fēng)濕性疾病史者；( 4 ) 有結(jié)締組織病史者；( 5 ) 有性激素避孕史者；( 6 ) 有糖皮質(zhì)激素治療史者；( 7 ) 既往有手術(shù)或骨折病史者；( 8 )吸煙、飲酒、藥物成癮史者。

二、一般資料

2013 年 6 月至 2015 年 6 月，在西安交大附屬第二醫(yī)院就診的膝關(guān)節(jié)損傷患者共 138 例，男57 例，女 81 例，年齡 25～55 歲，平均 38.8 歲。病程為 1 天～1 個(gè)月，平均 7 天。均有明確的膝關(guān)節(jié)外傷史，臨床表現(xiàn)為關(guān)節(jié)腫脹、疼痛、功能障礙、部分彈響等，所有病例均于損傷后 1 個(gè)月內(nèi)經(jīng)關(guān)節(jié)鏡或手術(shù)證實(shí)。74 例行右膝關(guān)節(jié)手術(shù)，64 例行左膝關(guān)節(jié)手術(shù)，其中 29 例同時(shí)行 ACL 重建手術(shù)。本研究方案已獲西安交通大學(xué)附屬第二醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

三、樣本采集

檢查前采集受試者外周血標(biāo)本，從肘窩表淺靜脈采集 2 ml 血液，收集至 5 ml BD VacutainerEDTA K2 管，20 min 內(nèi)轉(zhuǎn)存至 -20 ℃ 冰箱冷藏。所有患者行前外側(cè)或前內(nèi)側(cè)膝關(guān)節(jié)鏡檢查，利用 4 mm 關(guān)節(jié)鏡相機(jī)評(píng)估交叉韌帶、半月板和關(guān)節(jié)軟骨的損傷類型和損傷程度 ( Outerbridge 量表[9])。從近滑膜中點(diǎn)處或直接從損傷區(qū)域收集 ACL 周圍滑膜碎片，標(biāo)本立即放置于含 RNAlater的 1.5 cm3組織保存管中。處理后樣本置于 4 ℃ 環(huán)境，隔日冷藏于 -20 ℃ 冰箱。

四、主要試劑與儀器

RNAlatermsolution，Trizol m( Invitrogen ) reagent，RT-PCR Kit ( Agilent Technologies)。PicodropTM分光光度計(jì)，RT-PCR 分析儀器 Stratagene Mx3005P ( Agilent Technologies )。

五、實(shí)驗(yàn)方法[10]

取上述組織、血液標(biāo)本，按照試劑盒所述方法提取 RNA，利用分光光度計(jì)獲得 RNA 濃度和純度，獲得的 RNA 溶液冷藏至 -80 ℃ 環(huán)境以備后用。利用RT-PCR 技術(shù)，首先經(jīng)反轉(zhuǎn)錄酶的作用以 RNA 合成cDNA，再以 cDNA 為模板，擴(kuò)增合成目的片段，內(nèi)部參照為 GAPDH 基因，評(píng)估以下基因表達(dá)情況：蛋白酶 MMP1、MMP2、MMP8、MMP9、MMP13、MMP14、Agg1、Agg2，抑制因子 TIMP1 和 TIMP2，細(xì)胞因子 IL1 和 TNFα，根據(jù)分析儀器標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算各個(gè)樣本中所檢測(cè)指標(biāo)的數(shù)值。對(duì)應(yīng)的 mRNA 表達(dá)情況用 2-ΔΔCt 公式計(jì)算。

六、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

膝關(guān)節(jié)鏡術(shù)中評(píng)估患者損傷類型：56 例 ACL 損傷，65 例內(nèi)側(cè)半月板 ( MM ) 損傷，11 例外側(cè)半月板( LM ) 損傷。21 例 MM 合并 ACL 損傷，5 例 LM 合并 ACL 損傷。根據(jù) Outerbridge 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估軟骨面損傷程度，I 級(jí) 7 例，II 級(jí) 32 例，III 級(jí) 25 例，IV級(jí) 4 例，余 70 例未發(fā)現(xiàn)軟骨面異常。軟骨受損患者中，有 11 例 ACL 撕裂，其中 4 例伴發(fā) MM 損傷。半月板損傷患者中有 30 例合并軟骨面損傷。

如表 1 所示，與無 ACL 損傷者相比，ACL 損傷的患者中，除血 TIMP1 外，滑膜和血液中相關(guān)研究基因表達(dá)水平均有上調(diào)。ACL 患者滑膜中基因表達(dá)水平較非 ACL 患者滑膜中的對(duì)應(yīng)基因表達(dá)水平顯著上調(diào)：MMP1 0.920±0.068 vs 0.794±0.061，MMP2 1.075±0.053 vs 0.668±0.035，MMP8 0.951±0.047 vs 0.766±0.045，MMP9 1.354±0.032 vs 0.947±0.042，MMP13 1.148±0.058 vs 0.991±0.058，MMP141.379±0.049 vs 0.777±0.036，Agg1 1.309±0.071 vs 0.647±0.034，Agg2 1.043±0.072 vs 0.684±0.069，IL1 1.320±0.054 vs 0.857±0.049，TNFα 1.101±0.050 vs 0.802±0.039，TIMP1 1.197±0.060 vs 1.035±0.071，TIMP2 1.110±0.048 vs 0.861±0.048( P 值均＜0.05 )。除 TIMP1 外 ( 1.092±0.053 vs 1.081±0.033，P＝0.32 )，ACL 患者血液中基因表達(dá)水平較非 ACL 患者血液中的對(duì)應(yīng)基因表達(dá)水平顯著上調(diào)：MMP1 1.163±0.030 vs 0.948±0.049，MMP20.918±0.056 vs 0.827±0.049，MMP8 1.172±0.029 vs 0.783±0.034，MMP9 1.304±0.059 vs 0.94±0.04，MMP13 1.155±0.060 vs 0.824±0.043，MMP141.095±0.058 vs 0.759±0.033，Agg1 1.270±0.077 vs 0.676±0.038，Agg2 1.244±0.037 vs 0.871±0.037，IL1 1.128±0.056 vs 0.912±0.045，TNFα 1.018± 0.076 vs 0.724±0.047，TIMP1 1.092±0.053 vs 1.081± 0.033，TIMP2 0.906±0.056 vs 0.875±0.049 ( P＜0.05 )。

與半月板正常的患者相比，MM 損傷的患者中，血 MMP9、Agg2 表達(dá)水平顯著提高，而外周血 TIMP2和滑膜 MMP13 表達(dá)水平顯著降低 ( P＜0.05 )。LM 損傷的患者，外周血 MMP13、MMP14 基因表達(dá)水平顯著提高，滑膜 MMP8 基因表達(dá)水平降低 ( P＜0.05 )。

表1 ACL 與非 ACL 損傷者基因相對(duì) GAPDH 表達(dá)水平 (±s )Tab.1 Gene expression level in the patients with or without ACL lesions compared with GAPDH (±s )

表1 ACL 與非 ACL 損傷者基因相對(duì) GAPDH 表達(dá)水平 (±s )Tab.1 Gene expression level in the patients with or without ACL lesions compared with GAPDH (±s )

注：aACL 損傷者滑膜、外周血分別與非 ACL 損傷者比較，P＜0.05Notice:aComparison of gene expression level in the synovium and peripheral blood of the patients with or without ACL lesions, P ＜ 0.05

非 ACL 患者血液MMP1 0.920±0.068a 1.163±0.030a 0.794±0.061 0.948±0.049 MMP2 1.075±0.053a 0.918±0.056a 0.668±0.035 0.827±0.049 MMP8 0.951±0.047a 1.172±0.029a 0.766±0.045 0.783±0.034 MMP9 1.354±0.032a 1.304±0.059a 0.947±0.042 0.940±0.040 MMP13 1.148±0.058a 1.155±0.060a 0.991±0.058 0.824±0.043 MMP14 1.379±0.049a 1.095±0.058a 0.777±0.036 0.759±0.033 Agg1 1.309±0.071a 1.270±0.077a 0.647±0.034 0.676±0.038 Agg2 1.043±0.072a 1.244±0.037a 0.684±0.069 0.871±0.037 IL1 1.320±0.054a 1.128±0.056a 0.857±0.049 0.912±0.045 TNFα 1.101±0.050a 1.018±0.076a 0.802±0.039 0.724±0.047 TIMP1 1.197±0.060a 1.092±0.053 1.035±0.071 1.081±0.033 TIMP2 1.110±0.048a 0.906±0.056a 0.861±0.048 0.875±0.049基因類型 ACL 患者滑膜 ACL 患者外周血非 ACL 患者滑膜

與無關(guān)節(jié)面損傷的患者相比，關(guān)節(jié)面損傷的患者中，外周血、滑膜兩種組織中僅 TIMP2 表達(dá)水平顯著增加 ( P＜0.05 )。外周血 MMP13、MMP14、TIMP1，滑膜細(xì)胞 MMP8、MMP14、TIMP1 的基因表達(dá)水平無顯著改變，其余研究基因表達(dá)水平反而有所降低。

在 ACL 損傷的患者中進(jìn)行亞組分析，比較單獨(dú)ACL 損傷與 ACL 合并半月板或關(guān)節(jié)面損傷，合并損傷者滑膜 MMP1、MMP2、MMP13 基因表達(dá)水平更低，且在 ACL 合并關(guān)節(jié)面損傷的患者中最低；而滑膜 MMP8 和 MMP9 表達(dá)水平則顯著增加 ( P＜0.05 )。

本試驗(yàn)最后分析證明，研究的所有基因在滑膜與外周血中表達(dá)水平情況顯著相關(guān) ( 表 3 )。相關(guān)性最強(qiáng)的為 Agg1 ( r＝0.89 )、MMP1 ( r＝0.88 ) 和 MMP2 ( r＝0.87 )，相關(guān)性最弱為 MMP8，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果顯示，本研究所有基因在滑膜和外周血中的表達(dá)水平變化具有一致性。

表2 不同膝關(guān)節(jié)損傷對(duì)基因表達(dá)水平的影響Tab.2 Gene expression changes in different knee injuries

表3 滑膜、血液中研究基因表達(dá)水平相關(guān)性分析 ( P ＜ 0.001 )Tab.3 Correlations between studied gene expression level in the synovial membrane and blood ( P ＜ 0.001 )

討 論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在 ACL 患者中，除血 TIMP1外，其它基因表達(dá)水平都有顯著提高。而在 LM、MM 及軟骨面損傷的患者中，細(xì)胞因子表達(dá)水平無顯著改變，各金屬內(nèi)肽酶基因表達(dá)水平改變方向也不一致。故 ACL 損傷引起蛋白酶基因表達(dá)水平增加，而其它損傷造成的改變尚不確切?？紤]到 ACL撕裂經(jīng)常伴隨其它關(guān)節(jié)內(nèi)組織損傷，本試驗(yàn)也評(píng)估了合并損傷對(duì)基因表達(dá)水平的影響，發(fā)現(xiàn)合并損傷主要影響 MMP 表達(dá)水平，而對(duì) Agg、細(xì)胞因子表達(dá)水平無明顯改變。通過比較滑膜與外周血中基因的表達(dá)水平變化發(fā)現(xiàn)，滑膜與血漿中基因表達(dá)水平存在相關(guān)性。Monemdjou 等[11]認(rèn)為 MMP1 和 MMP13是關(guān)節(jié)軟骨退化的主要介質(zhì)，Tchetverikov 等[12]也觀察到關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后 proMMP1 水平升高。Tajim 等[13]認(rèn)為關(guān)節(jié)內(nèi)血腫導(dǎo)致 MMP2 和 MMP9 水平升高。Higuchi 等[14]發(fā)現(xiàn)在 ACL 撕裂病例中，MMP1、IL6、TNFα、TIMP1 水平升高。這與我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符，從 ACL 損傷的患者數(shù)據(jù)來看，幾乎所有基因表達(dá)水平都有顯著提高。在半月板和軟骨損傷患者中，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上述基因表達(dá)水平并無顯著變化，TNFα 水平與軟骨退行性標(biāo)志物似乎并無關(guān)聯(lián)。通過分析關(guān)節(jié)軟骨損傷的影響，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與關(guān)節(jié)面受損者相比，大多數(shù)蛋白酶基因在關(guān)節(jié)軟骨完好者表達(dá)水平更高。同樣，El-Arman 等[15]也發(fā)現(xiàn)外周血和滑膜的酶水平存在正相關(guān)，闡述了骨關(guān)節(jié)炎局部標(biāo)志物和全身標(biāo)志物的相關(guān)性。

大多數(shù)研究分析的是關(guān)節(jié)液的總體酶學(xué)水平，但本試驗(yàn)著重研究了這些蛋白酶對(duì)應(yīng)的基因表達(dá)水平。骨關(guān)節(jié)炎是一種緩慢進(jìn)展的關(guān)節(jié)軟骨退化性疾病，關(guān)節(jié)損傷可能發(fā)生在年輕的時(shí)候，但受傷病史若造成基因表達(dá)水平改變，破壞軟骨的金屬內(nèi)肽酶表達(dá)水平增加，則可能對(duì)關(guān)節(jié)軟骨造成持久的破壞。本試驗(yàn)僅在 ACL 損傷的患者中發(fā)現(xiàn)幾乎所有破壞性酶對(duì)應(yīng)基因表達(dá)水平提高，半月板、軟骨面損傷造成的基因改變尚無定論。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，筆者建議，今后的研究可延長(zhǎng)隨訪時(shí)間，進(jìn)一步分析基因表達(dá)水平增加對(duì)于骨關(guān)節(jié)炎的早期診斷意義。

[1] Neogi T, Zhang Y.Epidemiology of osteoarthritis.Rheum Dis Clin North Am, 2013, 39(1):1-19.

[2] Khanna V, Beaulé PE.Defining structural abnormalities of the hip joint at risk of degeneration.J Hip Preserv Surg, 2014, 1(1):12-20.

[3] Mort JS, Geng Y, Fisher WD, et al.Aggrecan heterogeneity in articular cartilage from patients with osteoarthritis.BMCMusculoskelet Disord, 2016, 17:89.

[4] Lee AS, Ellman MB, Yan D, et al.A current review of molecular mechanisms regarding osteoarthritis and pain.Gene.2013, 527(2):440-447.

[5] Zhongyi S, Sai Z, Chao L, et al.Effects of nuclear factor kappa B signaling pathway in human intervertebral disc degeneration.Spine, 2015, 40(4):224-232.

[6] Testa A, Leonardi R, Rusu MC.Role of cytokines and matrix metallo-proteinases in patients with temporo-mandibular joint internal derangements and/or osteoarthritis.Recent Patents On Biomarkers, 2013, 3(3)157-163.

[7] Tourville TW, Poynter ME, De Sarno MJ, et al.The relationship between synovial fluid ARGS, cytokines, MMPs & TIMPs following acute ACL injury.J Orthop Res, 2013, 33(12): 1796-1803.

[8] Stone AV, Loeser RF, Vanderman KS, et al.Pro-inflammatory stimulation of meniscus cells increases production of matrix metalloproteinases and additional catabolic factors involved in osteoarthritis pathogenesis.Osteoarthritis Cartilage, 2014, 22(2):264-274.

[9] Lasmar NP, Lasmar RC, Vieira RB, et al.Assessment of the reproducibility of the outerbridge and fsa classifications for chondral lesions of the knee.Rev Bras Ortop, 2011, 46(3):266-269.

[10] Ali SA, Alman B.RNA extraction from human articular cartilage by chondrocyte isolation.Anal Biochem, 2012, 429(1): 39-41.

[11] Monemdjou R, Fahmi H, Pelletier JP, et al.Metalloproteases in the pathogenesis of osteoarthritis: possible targets for treatment.Int J Adv Rheumatol, 2010, 8(3):103-110.

[12] Tchetverikov I, Lohmander LS, Verzijl N, et al.MMP protein and activity levels in synovial fluid from patients with joint injury, inflammatory arthritis, and osteoarthritis.Ann Rheum Dis, 2005, 64(5):694-698.

[13] Tajima T, Yoshida E, Yamashita A, et al.Hemoglobin stimulates the expression of matrix metalloproteinases, MMP-2 and MMP-9 by synovial cells: A possible cause of joint damage after intra-articular hemorrhage.J Orthop Res, 2005, 23(4): 891-898.

[14] Higuchi H, Shirakura K, Kimura M, et al.Changes in biochemical parameters after anterior cruciate ligament injury.Int Orthop, 2006, 30(1):43-47.

[15] El-Arman MM, El-Fayoumi G, El-Shal E, et al.Aggrecan and cartilage oligomeric matrix protein in serum and synovial fluid of patients with knee osteoarthritis.HSS J, 2010, 6(2):171-176.

( 本文編輯：裴艷宏 )

Research on the influence of joint injuries on gene expressions of articular cartilage proteases

XUE Jian-li, CUI Wei.
Department of Orthopedics, the second Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shanxi, 710004, PRC

Objective To explore whether injuries of the knee joint tissues will increase gene expressions of selected hyaline cartilage degenerating enzymes such as matrix metaloproteinases ( MMP ) and aggreacaneses ( Agg ).Methods A total of 138 patients with joint tissue lesions such as menisci, anterior cruciate ligament ( ACL ) and hyaline cartilage were admitted for knee arthroscopy.There were 81 females and 57 males with a mean age of 38.8 years.Full blood samples were collected preoperatively and synovium samples intraoperatively.Real time polymerase chain reaction ( PCR ) and spectrophotometric analysis were performed.Results ACL lesions were found in 56 patients, medial menisci ( MM ) lesions in 65 patients and lateral menisci ( LM ) lesions in 5 patients.Chondral lesions were estimated according to Outerbridge’s grading system.In laboratory tests, significant correlation was seen between ACL tears and gene expressions ( MMP1, MMP2, MMP8, MMP9, MMP13, MMP14, Agg1, Agg2, IL1, TNFα and TIMP2, except TIMP1 ) ( P ＜ 0.05 ).The gene expression level in synovium of the patients with ACL lesions was significantly elevated compared with that of the patients without ACL lesions: MMP1 0.920 ± 0.068 vs 0.794 ± 0.061; MMP2 1.075 ± 0.053 vs 0.668 ± 0.035; MMP8 0.951 ± 0.047 vs 0.766 ± 0.045; MMP9 1.354 ± 0.032 vs 0.947 ± 0.042; MMP13 1.148 ± 0.058 vs 0.991 ± 0.058; MMP14 1.379 ± 0.049 vs 0.777 ± 0.036; Agg1 1.309 ± 0.071 vs 0.647 ± 0.034; Agg2 1.043 ± 0.072 vs 0.684 ± 0.069; IL1 1.320 ± 0.054 vs 0.857 ± 0.049; TNFα 1.101 ± 0.050 vs 0.802 ±0.039; TIMP1 1.197 ± 0.060 vs 1.035 ± 0.071; TIMP2 1.110 ± 0.048 vs 0.861 ± 0.048 ( P ＜ 0.05 ).Except TIMP1( 1.092 ± 0.053 vs 1.081 ± 0.033, P = 0.32 ), the gene expression level in serum of the patients with ACL lesions was significantly elevated compared with that of the patients without ACL lesions: MMP1 1.163 ± 0.030 vs 0.948 ± 0.049; MMP2 0.918 ± 0.056 vs 0.827 ± 0.049; MMP8 1.172 ± 0.029 vs 0.783 ± 0.034; MMP9 1.304 ± 0.059 vs 0.94 ± 0.04; MMP13 1.155 ± 0.060 vs 0.824 ± 0.043; MMP14 1.095 ± 0.058 vs 0.759 ± 0.033; Agg1 1.270 ± 0.077 vs 0.676 ± 0.038; Agg2 1.244 ± 0.037 vs 0.871 ± 0.037; IL1 1.128 ± 0.056 vs 0.912 ± 0.045; TNFα 1.018 ± 0.076 vs 0.724 ± 0.047; TIMP1 1.092 ± 0.053 vs 1.081 ± 0.033; TIMP2 0.906 ± 0.056 vs 0.875 ± 0.049 ( P ＜ 0.05 ).All of the gene expressions were correlated in the serum and synovium ( Agg1: r = 0.89, MMP1: r = 0.88, MMP2: r = 0.87, P ＜ 0.001 ).Conclusions An ACL lesion provokes elevation in the gene expression of proteases, while the influence of other lesions remains elusive.Gene expression in the synovium is correlated with that in the peripheral blood.

Osteoarthritis, knee; Hyaline cartilage; Metalloendopeptidases; Anterior cruciate ligament; Menisci, tibial

10.3969/j.issn.2095-252X.2016.12.008

R684.7, Q344

710004 西安交通大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科 ( 薛建利 )；712000 陜西省核工業(yè) 215 醫(yī)院骨科 ( 崔威 )

崔威，Email: cuiwei 197502@126.com

2016-02-24 )