基于应力调控的滑膜内环境稳态探讨摇法干预OA软骨基质代谢的作用机制研究

Synovitis is an important pathological factor of osteoarthritis (OA). Stress is important to maintain the physiological function of synovial membrane. The abnormal stress of synovial membrane can cause the cartilage matrix to form OA. Synovial cells affect the cytoskeleton through αVβ3 / FAK / ERK / C-Jun signaling pathway, and regulate the secretion of MMPs in response to extracellular stress and participate in cartilage matrix metabolism. Rocking method is the traditional Chinese medicine " sinews and benes" thought in clinical application, clinical research shows that rocking method is effective treatment of OA. The previous study shows that rocking method can reduce the synovial inflammation and reduce the apoptosis of chondrocytes, but its molecular mechanism is not clear. In this study, we established the model of synovitis OA rabbits, immunohistochemistry, cell stress loading, RT-PCR and Western blotting were used to observe the effect of rocking method on the synovial cell skeleton, αVβ3 / FAK / ERK / C-Jun signal pathway related protein and cartilage matrix metabolism related protein MMPs, to explore the mechanism of rocking method regulate the metabolism of cartilage matrix in the synovial membrane environment, and to provide the basis for the clinical application of the method.

滑膜炎是骨性关节炎（OA）重要的病理因素，应力对维持滑膜生理功能意义重大，关节应力异常会导致滑膜内环境失稳，进而影响软骨基质代谢形成OA。滑膜细胞通过αVβ3/FAK/ERK/C-Jun信号通路影响细胞骨架，响应细胞外应力，调控MMPs的分泌，参与软骨基质代谢。摇法是中医“筋骨并重”思想在临床的应用，临床研究表明摇法是OA有效的治疗手段，前期实验研究表明摇法可减轻滑膜炎症，减少软骨细胞凋亡，但其分子作用机制尚不清楚。本研究拟建立滑膜炎OA兔模型，采用免疫组化、细胞应力加载、RT-PCR、Western blotting等技术，观察摇法对滑膜细胞骨架、αVβ3/FAK/ERK/C-Jun信号通路相关蛋白、软骨基质代谢相关蛋白MMPs的影响，探讨摇法调控滑膜内环境改善软骨基质代谢的机制，为摇法的临床应用提供依据。

膝骨性关节炎（KOA）是一种常见的退行性骨关节病，滑膜炎是KOA主要的早期症状，也是推进 KOA 病情发展的主要因素，早期 KOA 患者的软骨可能正在遭受滑膜炎症的侵蚀，这为 KOA 的治疗提供了重要的窗口期，针对早期炎症的干预措施将能够抓住治疗先机，应力对维持滑膜生理功能意义重大，而关节应力异常会导致滑膜内环境失稳，摇法是一种具有多轴拉伸效应的运动关节类手法，本项目围绕应力介导的滑膜内环境调控研究摇法干预KOA的机制，研究发现摇法能够显著改善KOA早期的各种症状，包括关节肿胀，软骨下骨生成，下肢力线和髌骨偏移等应力失稳症状，研究中我们采用膝关节腔注射木瓜蛋白酶建立膝骨性关节炎模型，建立了稳定的炎症诱导KOA兔模型，观察发现，造模后膝关节正位X线及Kellgren-Lawrence评分评价均有显著变化，膝关节腔注射木瓜蛋白酶能够稳定模拟关节肿胀、软骨下骨生成、力线内移等主要KOA症状，K-L评分符合Ⅱ级水平，摇法干预后，X线检查显示，力线偏移明显纠正，关节软骨缺损修复，髌骨关节面位置正常，张力测试显示，关节周围软组织黏弹性下降，关节水肿程度减轻，关节液ELISA检测显示，MMP1，MMP13表达降低，关节炎症损伤情况缓解，HE染色显示，手法干预能减轻关节软骨缺损，缓解软骨下骨生成和骨髓水肿程度，改善储备区软骨的生长状态，透射电镜观察显示，手法能够降低滑膜细胞炎性损伤，减少胞内空泡，缓解线粒体肿胀，改善粗面内质网功能，调节滑膜细胞分泌功能；分子生物学相关检测显示，摇法通过下调原代FLSs中αVβ3、FAK、ERK、C-Jun的蛋白水平，调整FLS骨架重构，影响MMP1、MMP13的分泌，通过Flexcell加载多轴拉伸应力模拟摇法对滑膜细胞的作用效应，我们发现，适度的多轴拉伸应力能够影响F-actin排列，并抑制IL-1β诱导的MMP1分泌，摇法作为一种临床最常用的运动关节类手法，其调节FLS分泌功能的作用可能是通过良性的应力刺激发挥的。