聚蛋白多糖酶和基质金属蛋白酶在骨关节炎不同时期关节液中的表达

目的骨关节炎(OA)是一种以进行性关节软骨破坏为主要特征的关节疾病,其中聚蛋白多糖的丢失是关节软骨破坏的主要早期病理表现。目前研究表明,聚蛋白多糖酶和基质金属蛋白酶是与聚蛋白多糖的降解密切相关的两组酶,但在人类疾病状态下哪种酶起主要作用仍然存在争议。已有多个研究分别对聚蛋白多糖酶和基质金属蛋白酶在人类骨关节炎病变关节中的表达水平进行检测,但以上各酶及其蛋白降解产物在骨关节炎不同时期关节液中的表达及其作用的研究尚无报道。本研究的目的是观察和比较聚蛋白多糖酶(ADAMTS-4、5)和基质金属蛋白酶(MMP-1、3)以及蛋白产物在骨关节炎不同时期关节液中的表达,探讨其在早、中、晚期骨关节炎中的作用。 材料和方法选择2008年6月至2011年5月就诊的膝关节OA患者144例,男性38例,女性106例,年龄18岁-86岁,平均58.5岁±13.6岁。所有患者膝关节软骨退变的程度根据MRI Recht分级标准和关节镜下Outerbridge分级标准进行分级,并根据分级结果进行早、中、晚期分组,其中Ⅰ-Ⅱ级组成早期OA组(65例),Ⅲ级组成中期OA组(25例),Ⅳ级组成晚期OA组(54例)。应用酶联免疫吸附法(ELISA)对144例关节液中ADAMTS-4、ADAMTS-5、MMP-1、MMP-3及蛋白产物ARGxx、FFGxx的表达水平进行检测,以ELISA光密度(OD)值代表所测各项在关节液中的浓度。应用蛋白免疫印迹法(Western blot)对24例关节液(早、中、晚期OA组各8例)中ADAMTS-4、ADAMTS-5、MMP-1、MMP-3及蛋白产物ARGxx、FFGxx的蛋白表达进行测定,以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)作为内参。所测各指标在早、中、晚期OA组之间的差异用单因素方差分析和Kruskal-Wallis检验分析,两组间的两两比较采用最小显著性差异法(LSD法)分析,聚蛋白多糖酶、基质金属蛋白酶与其蛋白产物之间的相关性分析采用直线相关分析。 结果 (1)比较酶联免疫吸附试验的OD值发现：ADAMTS-4、5在早期和晚期OA关节液中的表达水平明显升高,且ADAMTS-4在早期OA关节液中的表达水平显著高于晚期OA关节液中的表达水平(P<0.01); MMP-1在晚期OA关节液中高表达,而MMP-3在早期OA关节液中高表达(P<0.05)；ARGxx在早期OA关节液中的表达水平显著高于中、晚期OA关节液中的表达水平(P<0.01),而FFGxx主要出现在晚期OA关节液中(P<0.01)； (2)通过对比ELISA结果发现：ADAMTS-5、MMP-3、ARGxx在3组关节液中的表达水平均分别高于ADAMTS-4、MMP-1、FFGxx在相应各组关节液中的表达水平(P<0.01)。 (3)相关性分析结果显示：OA关节液中ADAMTS-4和ADAMTS-5的表达均与ARGxx呈正相关,但ADAMTS-4与ARGxx的相关性(r=0.530)高于ADAMTS-5(r=0.258); MMP-3的表达与产物FFGxx呈正相关(r=0.475, P<0.01), MMP-1与产物FFGxx无明显相关性(P>0.05)。 (4)蛋白免疫印迹分析结果显示：ADAMTS-4在早期OA组高表达(P<0.05), ADAMTS-5在早期和晚期OA组高表达(P<0.05); MMP-1及FFGxx在晚期OA组高表达(P<0.05); MMP-3在早期OA组的表达量高于中期的表达(P<0.05); ARGxx在早、晚期OA组的表达量显著高于中期OA组的表达量(P<0.05)。 结论 (1)在人类骨关节炎疾病中,聚蛋白多糖酶特别是ADAMTS-4降解聚蛋白多糖的作用更强。 (2)聚蛋白多糖酶在早、晚期OA的关节软骨降解中均起重要作用,而基质金属蛋白酶主要在晚期起作用,提示抑制聚蛋白多糖酶不仅可能预防OA的发生,也可能阻止它的进展。