滑膜细胞在胆固醇血症诱发骨关节炎中的作用及机制

Recent studies suggest that osteoarthritis (OA) is a metabolic disease, what's more, the hypercholesteremia is closely related to OA. Our research group found knee cartilage OA change, synovitis and lipid deposition in two various cholesterolemia modle of mice (apolipoprotein E knockout mice and scavenger receptor BI knockout mice) in the early phase. Synovitis is an important factor of OA, Synovial tissue is trend to related with plasma lipid because of its rich of synovial vascular vulnerable. Therefore, we speculate synovial involve of OA induced by lipid metabolism. Type A cells and B synovial cells, when cultured with the stimulated of high cholesterol, aggregation of cholesterol and inflammation of cells confirmed that synovial cells are directly mediate OA, but there are no reserach work cover the role of synovial cells in OA. Therefore, this project intends to use the normal mode and dyslipidemia different animals (wild-type mice, apolipoprotein E knockout mice and scavenger receptor BI knockout mice), comparatively study the role of synovial cells induced OA and the effect of lipid disorders metabolic state on this role. After incubation with high cholesterol, the synovial cells are co-cultured with chondrocytes by transwell system to show the effects and status of OA chondrocytes. Above all, this project not only trends to illuminate the role of synovial cells in OA induced by hypercholesteremia and the effect of lipid state on their role, but also extend OA etiology and provide a new view on OA prevention and treatment.

近年研究认为骨关节炎（OA）是一种代谢性疾病，其中胆固醇代谢紊乱与OA密切相关。本课题组发现不同胆固醇血症的小鼠模型上，膝关节早期均出现软骨OA变、滑膜炎症和脂质沉积。滑膜炎症是OA重要特征，滑膜因富含血管而易受血胆固醇影响，当我们进一步利用培养的A、B两型滑膜细胞进行高胆固醇刺激时，观察到细胞出现典型胆固醇积聚并早期诱发炎症，故推测胆固醇代谢紊乱可首先干扰滑膜的功能，通过滑膜细胞引发炎症而促OA的发生发展。因此，本项目拟采用正常和不同胆固醇血症的小鼠(野生型、载脂蛋白E敲除小鼠及清道夫受体BI敲除小鼠)，研究滑膜细胞在典型胆固醇血症刺激下介导OA发生的作用；于细胞水平采用transwell技术共培养软骨细胞和不同类型胆固醇刺激的两型滑膜细胞，探讨滑膜细胞的胆固醇平衡对软骨细胞OA变的影响及机制。旨在阐明滑膜细胞在胆固醇血症诱发OA病变中的作用及机制，为扩展OA病因学理论及防治提供新思路。

骨关节炎（OA）是一种代谢性疾病。本课题组和国外同行先后在不同胆固醇血症小鼠模型中发现OA。滑膜组织是参与关节OA病变的重要部分，因滑膜富含血管易受血胆固醇影响，我们推测高胆固醇会干扰滑膜功能，进而诱发OA。本项目利用不同胆固醇血症小鼠(野生型、载脂蛋白E敲除小鼠及清道夫受体BI敲除小鼠)，以及共培养不同类型胆固醇刺激的A、B型滑膜细胞和软骨细胞，分析滑膜细胞在高胆固醇诱发OA病程中的作用及机制。动物水平实验结果显示，在apoE-/-和SR-BI-/- 两种胆固醇血症小鼠中，滑膜组织出现脂质沉积，胆固醇平衡紊乱和炎症（免疫组化和滑膜mRNA realtime-PCR检测显示LDLR、IL-1、MCP-1升高，ABCA1和CD36降低），脂质刺激A型滑膜细胞胆固醇内外流失衡，产生炎性因子（confocal Microscopy检测IL-1β和ABCA1分别增高和降低），B型滑膜细胞炎症（IL-1β增高），并最终诱导关节软骨OA病理学改变；关节内注射Clophosome®脂质体去除A型滑膜细胞后，软骨组织和滑膜组织OA样变有所缓解，滑膜胆固醇内外流更趋平衡，炎症因子水平降低（LDLR、IL-1、IL-6和MCP-1的mRNA水平显著降低，ABCA1升高）。细胞水平实验显示，单独培养A、B型滑膜细胞在ox-LDL或失功能性HDL干预后，A型滑膜细胞脂质内外流失衡，炎性因子升高（IL-1β、TNF-α、TGF-β、LDLR的mRNA水平增高，ABCA1、CD36则降低），B型滑膜细胞脂质内流增加、纤维化增强（TGF-β、Smad2、PDGF和LDLR的mRNA水平均增高）；脂质刺激后的滑膜细胞与软骨细胞共培养时，可促软骨细胞炎症、凋亡和基质降解（IL-1、NOS、MMP9、MMP13、Caspase-3和8的mRNA水平增高，TIMP降低）。此外，降血胆固醇药物甘草酸和普罗布考能缓解apoE-/-小鼠软骨和滑膜组织OA病理学改变，降低滑膜组织中LDLR、IL-1、MCP-1的mRNA水平，增高ABCA1水平。综上，高胆固醇血症先引发A型滑膜细胞胆固醇内外流失衡，诱导炎症，进而刺激B型滑膜细胞炎症、纤维化，最终导致软骨OA样变。本项目科学假说的证实，为扩展OA病因学理论提供研究基础，也为降胆固醇药物作为防治OA的新手段提供了实验依据，为拓展OA防治方法提供新思路。