光热效应及年龄因素对软骨细胞及骨关节炎模型制备的影响

目的观察不同年龄SD大鼠膝关节对热损伤的耐受能力,探究年龄因素诱导膝关节骨关节炎发生的机制。方法雄性SD大鼠按月龄分3组:青年组(1月龄)、中年组(6月龄)、老年组(18月龄)。取各年龄组大鼠各3只,大鼠双侧膝关节腔注入100μL浓度为100 mg/L的Cu9S5@SiO2,用980 nm、0.72 W/cm2激光照射右侧膝关节,温度上升至50℃后持续5 min,左侧膝关节作为对照组。4周后,观察大鼠膝关节软骨组织损伤情况。分别提取青、中、老年SD大鼠原代膝关节软骨细胞,检测3种细胞的端粒相对长度鉴定软骨细胞的衰老程度。依据来源将提取的软骨细胞分为青年、中年、老年。CCK-8法检测各年龄软骨细胞正常培养时的增殖能力及对过氧化氢(H2O2)和白细胞介素(IL)-1β的耐受能力。使用50μmol/L H2O2和100 ng/mL IL-1β分别干预3种软骨细胞后以TUNEL凋亡检测试剂盒检测细胞凋亡情况。结果光热损伤4周后青、中、老年组大鼠软骨损伤程度依次增加。CCK-8法显示青、中、老年大鼠膝关节软骨细胞增殖能力依次减弱(P<0.05)。在H2O2作用下,中年大鼠软骨细胞抵抗能力最强,青年次之,老年最弱。IL-1β作用下,当其浓度≤200 ng/mL时能促进青、中年大鼠软骨细胞增殖能力,浓度>60 ng/mL时明显抑制老年大鼠软骨细胞增殖能力。TUNEL细胞凋亡检测显示50μmol/L H2O2干预后青、中、老年大鼠软骨细胞凋亡比例依次减低(P<0.05);100 ng/mL IL-1β干预后各年龄大鼠软骨细胞凋亡均无明显增高(P>0.05)。结论不同年龄大鼠软骨细胞的增殖能力、对活性氧(ROS)和IL-1β的耐受能力差异显著。年龄越大,其自身增殖活性越低,抵抗外界损伤的能力越弱。初步验证了年龄因素诱导骨关节炎发生的机制。