β--受體阻滯劑對關(guān)節(jié)軟骨的保護作用及其分子機制.pdf

1、骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis，OA)是一種全世界范圍內(nèi)影響數(shù)億人健康的疾病，主要表現(xiàn)為受累關(guān)節(jié)的疼痛和功能障礙，嚴重影響人們的生活質(zhì)量。關(guān)節(jié)軟骨退變是OA的主要病理改變，由于關(guān)節(jié)軟骨損傷的不可逆性，導(dǎo)致OA目前仍無法治愈。越來越多的證據(jù)表明，軟骨細胞產(chǎn)生的細胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的變性和降解，特別是其主要成分的膠原蛋白Ⅱ(collagenⅡ，ColⅡ)和蛋白聚糖的變性和降解導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的完

2、整性喪失和強度下降是關(guān)節(jié)軟骨退變的最重要的病理特征。ECM的變性和降解主要是由基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、白介素(interleukin，IL)等細胞因子和核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)等信號通路參與的病理過程。那么，將OA相關(guān)的生物學(xué)致病因子作為干預(yù)靶點就能夠防止ECM的降解和關(guān)節(jié)軟骨損傷，從而避免OA的發(fā)生。因此，選擇合適的藥物防止EC

3、M的降解是預(yù)防和治療OA的關(guān)鍵問題。β-受體阻滯劑除了本身具有的β-腎上腺素能受體阻斷性質(zhì)外，還具有清除和抑制過氧化物(reactive oxygen species ROS)表達的雙重抗氧化性能，對心血管、腎臟和肝臟的保護作用已被證實，它對關(guān)節(jié)軟骨損傷是否具有保護作用及其分子生物學(xué)機制如何則是本研究的主要內(nèi)容。
　　首先，本研究使用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)分別測定OA患者和健康人血清和膝關(guān)節(jié)液中的IL-17、MMP-3和網(wǎng)膜

4、素-1(Omentin-1)等細胞因子的濃度，分析它們與代表OA癥狀嚴重程度的西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(WOMAC)的相關(guān)性。結(jié)果表明IL-17、MMP-3在OA患者中血清及關(guān)節(jié)液中同步高表達，與WOMAC總評分呈正相關(guān)，表明它們在關(guān)節(jié)內(nèi)和血液循環(huán)中可互為交通并參與疾病的進展，可能是膝關(guān)節(jié)也是全是其它關(guān)節(jié)發(fā)生OA的致病性因子;此外，具有抗炎特性并能夠在軟骨細胞中表達的脂肪細胞因子Omentin-1的濃度只在OA患者關(guān)節(jié)液中低

5、表達，血清中濃度與健康人無差異，且與WOMAC總評分呈負相關(guān)，表明它可能是不參與血液循環(huán)局限在關(guān)節(jié)腔內(nèi)的關(guān)節(jié)軟骨保護性因子。IL-17，MMP-3濃度與OA癥狀嚴重程度的正相關(guān)性，以及Omentin-1濃度與OA癥狀嚴重程度的負相關(guān)性均表明這些細胞因子可以作為OA嚴重程度、發(fā)展速度以及預(yù)后判定的生物學(xué)指標，對藥物的選擇具有重要的參考意義。
　　其次，本研究闡明了β-受體阻滯劑Carvedilol抑制IL-1β誘導(dǎo)MMPs的表達，降

6、低ColⅡ和蛋白聚糖降解的分子機制。由IL-1β處理的正常軟骨細胞是體外模擬OA軟骨細胞的經(jīng)典實驗?zāi)Ｐ?。結(jié)果表明Carvedilol沒有影響ColⅡ和蛋白聚糖在IL-1β介導(dǎo)的SW1353軟骨細胞中信使RNA(mRNA)水平的表達，但Carvedilol可以劑量依賴性地逆轉(zhuǎn)由IL-1β引起的ColⅡ和蛋白聚糖蛋白質(zhì)水平的降低，這也表明了Carvedilol是在翻譯后水平上抑制ColⅡ和蛋白聚糖表達;此外，Carvedilol可以劑量依賴

7、性地逆轉(zhuǎn)由IL-1β介導(dǎo)SW1353軟骨細胞中MMP-1、13在mRNA和蛋白質(zhì)水平的表達。經(jīng)IL-1β預(yù)處理的SW1353軟骨細胞中，發(fā)現(xiàn)Carvedilol提高了核轉(zhuǎn)錄因子-κB抑制劑激酶(Inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase，IKK-α/β)的磷酸化水平并抑制核因子-κB抑制劑-α(inhibitor of nuclear factor kappa-B，IκB-α)的降解;同時，Ca

8、rvedilol還抑制了NF-κB通路中p65從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核;值得注意的是，熒光素酶報告試驗顯示Carvedilol可以顯著逆轉(zhuǎn)IL-1β介導(dǎo)的NF-κB活性增強?？傊?，Carvedilol抑制MMP-1、13的產(chǎn)生，降低ColⅡ和蛋白聚糖降解，表明其可能是OA的潛在治療劑。
　　最后，還闡明另一種β-受體阻滯劑Nebivolol在原代培養(yǎng)的軟骨細胞中能阻斷IκB-α/NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄激活因子1(signal tra

9、nsducers and activators of transcription，STAT-1)和干擾素調(diào)節(jié)因子1（interferon regulatory factor1，IRF-1）信號通路，進而抑制MMP-13產(chǎn)生和ColⅡ降解的分子機制。實驗結(jié)果顯示，Nebivolol能夠抑制由IL-1β介導(dǎo)的MMP-13mRNA和蛋白質(zhì)水平的表達及活性增強，重要的是，Nebivolol顯著逆轉(zhuǎn)由IL-1β介導(dǎo)的ColⅡ顯著降解的過程;同時，

10、Nebivolol能夠抑制IL-1β介導(dǎo)的IκB-α磷酸化水平和總IkB-α水平的增加，隨后還能抑制p65核易位和NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性;此外，IL-1β處理導(dǎo)致IRF-1在mRNA和蛋白質(zhì)水平表達顯著增加，這一過程也能通過Nebivolol的處理顯著降低;還揭示了STAT1對IRF-1的表達也能夠被Nebivolol所抑制。這些研究結(jié)果均表明Nebivolol能夠抑制關(guān)節(jié)軟骨中ColⅡ的降解，在OA的治療中亦具有重大潛力。
　　總