维普资讯 http://www.cqvip.com ’’卷笫朋。7一。版中国组织工程研究与临床康复笫a rchF ruary".21].…0U/一V.O1..",N|i_ ..O.b一 Tiss ueEngin eering R eseebJournalofClinicalRehabilitative—基础医学 关节软骨破坏与尿激酶型纤溶酶原激活物的影响 何斌-,史晨辉-,王永明 ,蒋新忠 ,孙建华’,石辉 ’First Department of Orthopedics. Fist rHospital Afnliated to Effects of urokinase-type plasminogen activator on articular cartilage damage Abstract AnI:To investigate the effec ̄of urokinase—type plasminogen activator(uPA)on articular cartilage. MIETHoDS:The experiment was conducted in the Central Laboratory of First Hospital A仟iliated to Medialc College of MedicaI College of Shihezi Un ̄ers . Shihezi 832008.Xin- Jlang UYgur AU。 tonomous Region. China: epartment of Surgery.The Hospital 0f Ninth Fa丌11 Division Shihezi University fr0m June 2004 to June 2006.F0rtv-two healthy Zelanian rabbits were selected and randomly divided into the experimental group(n=24)and the controI group(n=1 8).Rabbits in the experimental group were injected with 0.2 mL 0f uPA(2 mg/L)into the right knee joint,while rabbits in the controI group were injected with normal saline at the same dose. Rabbit cartilage was obtained at 4。8 and 1 2 weeks after the injection respectively for histologiacl observation,electron microscope detection and glycosaminoglycan determination.Degeneration of articular cartilage was evaluated with organization—histochemical standard. RESULTS:A tota1 0f 42 Zelanian rabbits were involved in the analysis of results. GeneraI condition of rabbit articular acrtilage of both groups: As the time prolonging,degeneration of articular cartilage aggregated in the experimental group。while there was no crack or mollescuse in rabbit articular acrtilage of the control group.②Histologiacl detection and scale of rabbit articular cartilage in both groups under light microscope:The su rface of the ioint cartilage in the experimental group showed defects,damages and structuraI breakage。 and the number of cartilage celI decreased. There were Iower heterophil of toluidine blue. collagen fiber hyperplasia and tidaI Iine of complete break in the experimental group.while 4-layer structure of articular acrtilage in the controI group was clear to see,and cartilage cells were a ̄anged in order with complete tidaIline.( Observation on the ultrastructure of rabbit cartilage of both groups: The cartilage cells obviously showed pyknosis and were in irregular shape, and the prominences disappeared fr0m the cell membrane with incomplete nuclear membrane.The endoplasmic reticulum ob ̄ously e ̄ended and cell organs decreased.The fat drop could be seen and celI necroses as welI as chromolysis were more.OvaI cartilage cells could be seen in the controI group with complete celI and cellular membrane. Even distributed Microvilli protruded.and there were abundant celI organs in the cytoplasm.Collagen fibers were orderly arranged in the matrix.( Mankin’s evaluation of the degeneration in articular cartilage in both groups:The scores at the 4m.8 and 1 2 weeks were higher in the experimental group than those in the control group(P<0.o5).(5)glycosaminoglycan determination of both groups:The level of proteoglycan in the control group did not signiifacntly changed,while the levels of proteoglycan at different stage were lower in the experimental group than those in the control group fP<0.o5).1t was lower at the 4m week than at the 8th week in the experimental group(P<0.01),and there was no signiifcant diference,though it was Iower at the 1 2 ewek than that at the 8 week,which indiacted that the totaI amount of glycosaminoglycan decreased.but the changes gradually diminished by the extension of time. CONCLUSION:uPA can degrade the glycosaminoglycan in articular cartilage. and then Iead to the destmction in articular cartilage.uPA may be responsible for the destruction of the articular cartilage. He B,Shi CH,Wang YM,Jiang XZ,Sun JH,Shi H.Effects of urokinase-type plasminogen activator oft articular cartilage damage Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2007;1 1(6):1005-1008(China) [www.zgIckf 7-6/6k-1005(ps).pdf] 摘要 目的:观察尿激酶型纤溶酶原激活物对关节软骨的影响。 方法:实验于20O4—06『2006—06在石河子大学医学院第一附属医院中心实验室完成。实验选择健康新西兰大白兔42只并随 机分为实验组24只,对照组18只;实验组在右膝关节内注射2 mg/L尿激酶型纤溶酶原激活物0|2 mL,对照组注射等容量 的生理盐水;注射完成后在4,8,12周分批取兔软骨进行组织学观察、电镜检查及葡糖氨基聚糖测定。关节软骨退行性变采用 组织一组化评分标准评定。 结果:42只新西兰大白兔全部进入结果分析。 两组兔关节软骨大体观察结果:随着时间的延长,实验组关节软骨退行性变程 度加重;对照组兔关节软骨外观无裂纹及软化。②两组兔关节软骨光镜组织学检查及评分:实验组关节软骨表面不规则、缺损 及结构破坏,软骨细胞数目减少、纤维增生及异染性降低,潮线的完整性破坏;对照组关节软骨4层结构清晰可辨,软骨细胞排 列整齐,潮线完整。⑧两组兔关节软骨超微结构观察结果:透射电镜下实验组软骨细胞明显固缩且外形不规则,胞膜上突起消 失,核膜不完整,内质网扩张明显,细胞器数目减少,可见脂滴存在,细胞坏死、溶解多见;对照组可见软骨细胞呈椭圆形,细胞 及胞膜完整,表面可见均匀分布的微绒毛突起,胞浆内可见丰富细胞器,基质中胶原纤维排列整齐。( 两组关节软骨退行性变 Mankin’s评分结果:实验组4,8,12周评分均高于对照组(P均<0.05)。( 两组样品中葡糖氨基聚糖测定结果:对照组蛋白多 糖含量无明显变化,实验组在不同时期的葡糖氨基聚糖含量均低于对照组(P<0.05);实验组8周时低于4周(P<0.01),12 周虽低于8周,但差异无显著性。表明在不同时期,葡糖氨基聚糖的总含量均减少,这些改变随时间的延长而渐不明显。 结论:尿激酶型纤溶酶原激活物能降解关节软骨蛋白多糖,进而导致关节软骨的破坏,尿激酶型纤溶酶原激活物可能是导致关 节软骨破坏的相关因素之一。 关键词:尿纤溶酶原激活物;软骨,关节;葡糖氨基聚糖类 何斌,史晨辉,王永明,蒋新忠,孙建华,石辉.关节软骨破坏与尿激酶型纤溶酶原激活物的影响【J】.中国组织工程研究与临床康复.2007.11(6) 1005-1008 [www.zglckf.comlzglckflejournallupfiles/07-6/6k-1005(ps).pdt] 沈阳1200邮政信箱110004 kf23385083@sina corn www.zglcld.corn 166 Group of Xinjiang Preduction and Con- structoin Group.Emin 834612.Xinxiang Uygur Autonomous Region.ChJna He Bin★.Master.At- tending physician. Fisrt Department of Orthopedics. First HospitaI A怖liated to MedicaI Collgee of Shihezi University. Shihezi 832008 Xin- jiang Uygur Au- tonomous Region. China hebinl1O0@yahoo coITI Cn Supported by:Natural Science Foundaton Project Grantde by Shihezi University.No ZRKX2004一Y03 Received:2Oo6-08-03 Accepted:2006 ̄9-30 ’石河子大学医学院 第一附属医院骨一 科,维吾尔自治 区石河子市 8320O8; 生产 建设兵团农九师 166团医院外科.新 疆维吾尔自治区额 敏县 834612 何斌★,男.1971 年生,安徽省郎溪县 人,汉族.1996年石 河子大学医学院毕 业,硕士.主治医师. 主要从事关节外科 方面研究。 hebinl 100@yahoo ocm cn 石河子大学自然科 学基金研究项目 (zRKx20O4-Y03)’ 中图分类号:R34 文献标识码:A 文章编号:1673-8225 f2007)06-01005_O4 收稿日期:2006-08-03 修田日期:2006-09-30 (06—50-8-5932/W・X) 1oo5 维普资讯 http://www.cqvip.com ISSN 1673.8225 CN 21-1539/R 何斌,等.关节软骨破坏与尿激酶型纤溶酶原激活物的影响¨¨ 2 ∞m kf23385083@sina.com 梁题孝景 国内 外研究发现,尿 激酶型纤溶酶原 激活物在关节炎 患者的滑膜、软 骨等组织中有强 阳性表达,同时 血浆及滑液中尿 激酶型纤溶酶原 激活物含量均明 无裂纹及软化、有无骨赘形成以及滑膜反应。 0引言 光镜检查:将动物处死后迅速切取实验侧股 骨内髁关节软骨,修成0.5 cmxO.5 cmxO.5 cm  min内置于40 g/L甲醛中 近年来研究发现尿激酶型纤溶酶原激活 大小组织块,于1物在骨关节炎和类风湿性关节患者的滑膜、软 固定,系列脱水,脱钙,常规石蜡包埋,切片行 骨等组织中有强阳性表达【 I,同时血浆中及滑 苏木精一伊红染色及甲苯胺蓝染色。在光镜下 液中尿激酶型纤溶酶原激活物含量均明显增 观察关节软骨结构,细胞数的变化,异染性及 显增高;在骨性 关节炎动物实验 中,软骨及滑膜中 的纤溶薄原和纤 溶酶原激活物活 性亦明显增高。 肌肉注射纤溶酶 原激活物的抑制 高 0;研究还发现在骨性关节炎动物实验中, 潮线的完整性,采用双盲法对各标本进行组织 软骨及滑膜中的纤溶酶原和纤溶酶原激活物 学评分,关节软骨退行性变采用组织一组化评 :①结构:0分:正常;1分:表面不规 活性明显增高,尤其是在滑膜中的浓度,肌肉 分标准Pl荆后,关节软骨 退行性变明显减 缓 这些充分说 明软骨及滑膜中 的纤溶酶原和纤 溶酶原激活物与 软骨基质的降解 密切相关。 注射纤溶酶原激活物的抑制剂后,关节软骨退 则;2分:血管翳和表面不规则;3分:到过渡带 行性变明显减缓[81,这些充分说明软骨及滑膜 的裂隙;4分:到放射带的裂隙;5分:到钙化带 中的纤溶酶原和纤溶酶原激活物对软骨降解 的裂隙;6分:结构完全破坏。②细胞:0分:正 的作用。尿激酶型纤溶酶原激活物在炎性关节 常;1分:弥漫性细胞过多;2分:局部细胞过 疾病中与软骨基质的降解密切相关,但其导致 多;3分:细胞过少。⑧基质染色(异染性):0 关节软骨降解的直接证据及具体的作用机制 分:正常;1分:轻度减少;2分:中度减少;3 有待进一步研究。本实验运用动物模型实验, 分:重度减少;4分:未着色。④潮线完整性:0 旨在进一步探讨尿激酶型纤溶酶原激活物在 分:完整;1分:被血管破坏。总分14分。 关节炎性疾患发病中的作用及二者的相关性。 电镜观察:将动物处死后迅速切取实验侧 股骨内髁关节软骨,修成1 mm×1 mmx2 mm 1材料和方法 小长条,投入40g/L戊二醛酸溶液中固定24 h, 用0.1 mol/L磷酸缓冲液冲洗3次,再加1 g/L 设计:完全随机分组设计。 锇酸固定90 min,去离子水冲洗3次,终止锇 单位:石河子大学医学院第一附属医院骨 酸反应,不同浓度丙酮逐级脱水,脱钙液脱钙 一科。 后以61G环氧树脂浸透、包埋、硬化后修块半 材料:实验于2004—06/2006—06在石河 薄切片,定位后超薄切片,厚度为0.05 mm,经 子大学医学院第一附属医院中心实验室完成。6 电子染色后备电镜观察。 个月龄新西兰大白兔42只,体质量2.5 ̄3 kg, 样品的测定:用稀碱水解和蛋白酶水解超 雌雄各半(由石河子大学动物实验中心提供, 速离心法提取关节软骨基质中的葡糖氨基聚 许可证号:SCXK(新)2003-0002);尿激酶型纤 糖[1Ol:在股骨内髁取新鲜软骨,电子天秤称重; 溶酶原激活物(购自北京友谊中联生物科技有 阿利新蓝法测样品中的葡糖氨基聚糖总量【∞I: 限公司);阿利新蓝试剂、硫酸软骨素购自晶美 最后定量换算成每毫克软骨湿重所含的样品 生物工程有限公司;胰蛋白酶、木瓜蛋白酶购 量,并进行统计学分析。 自华美生物工程有限公司;、甲醛、戊二 主要观察指标:①两组兔关节软骨大体观 醛、二甲苯、乙醇、伊红、苏木精、甲苯胺蓝、丙 察结果。②两组兔关节软骨光镜组织学检查及 酮、、三氯乙酸、冰乙酸等均为国产。 评分。⑧两组兔关节软骨超微结构观察结果。 设计、实施、评估者:为所有作者,均受过 ④两组关节软骨退行性变Mankin’S评分结 严格的培训。 果。⑤两组样品中葡糖氨基聚糖测定结果。 方法:选择健康新西兰大白兔42只,雌雄 统计学分析:由第一作者采用SPSS 10.0 各半,随机数字表法分为实验组24只,对照组 统计软件处理,组间比较采用f检验,组内比 18只;实验组右膝关节内注射注射2 mg/L尿 较采用方差分析。 激酶型纤溶酶原激活物0.2 mL,对照组在右 膝关节内注射0.2 mL生理盐水,分笼饲养,分 2结果 别于4,8,12周处死动物,取股骨髁部软骨行 大体观察、光镜观察及葡糖氨基聚糖测定。 2.1 实验动物数量分析实验选用新西兰大 大体观察:观察各期关节软骨的色泽、有 白兔42只,分为2组,全部进入结果分析。 P.0,Box 1200.She ̄yang 110004 k'f23385083@sina,Gotn' www.zglckf,Go'm 维普资讯 http://www.cqvip.com 121・1539/R ssN 1673・8225 cN ww ̄.zglclf. com kf23385083@sina,corn 何何斌,等.关节软骨破坏与尿激酶型纤溶酶原激活物的影响斌,等.关节软骨帔坏与尿教醣型针浴酶原 疗 里 2.2 两组兔关节软骨大体观察结果所有对 评分。经统计学处理,数据符合正态分布且方 照组兔关节软骨外观均呈蓝白色,色泽明亮, 差齐,组间比较用f检验,组内比较用方差分 滑,呈白色,光泽稍减退;8周组软骨呈白色或  无裂纹及软化。实验4周组兔关节软骨表面光 析,见表1。创薪要点:拳裳 验将尿激酶型纤 溶酶原激活物注 射在选取的健康 新西兰大白兔膝 关节.同时对照 观察.比较正常兔 软骨与实验兔软 骨的变化情况, 初步探讨丝氨酸 蛋白酶系统在炎 性关节疾病中的 作用用途。希望 能根据这一理 淡黄色,色泽变暗淡,表面稍粗糙,局部菲薄, 滑膜存在不同程度增生、粘连,关节液量增多。 12周组软骨表面粗糙,呈黄白色,滑膜组织增 生明显,局部可见软化灶。 2.3 两组兔关节软骨光镜组织学检查及评分 光镜下,正常关节软骨按Beninghoff法分为4 6 两组样品中葡糖氨基聚糖测定结果 见 层:表层、移形层、辐射层和钙化层。对照组4, 2.论,在关节炎性 病变发生发展的 某一环节予以阻 断.为临床更好 地认识炎性关节 8,12周组:关节软骨4层结构清晰可辨,软骨 表2。 细胞分布均匀排列整齐,潮线完整(图1)。甲 苯胺蓝染色基质呈紫蓝色,染色均匀(图2)。 实验4周组关节软骨表面可呈波浪样起伏,欠 f,周 组别n—— F P 光滑,可见软骨细胞水肿、核固缩、退行性变、 4 8 12 排列紊乱,胶原纤维排列杂乱,潮线尚完整(图 实验组24 46.62±5.10 35、82±2.57'31.96±3.6P 对照组18 95.39±5-21 92.17±3.83 92.48- ̄5.09 0、6o8>0.05 3),软骨细胞减少,基质染色不均,异染性轻度 减少(图4)。实验8周组关节软骨表层软骨变 薄,粗糙、部分区域呈绒毛状,表层可见浅裂隙 和纤维化改变,软骨细胞排列紊乱,可见退行 性变软骨细胞(图5),软骨细胞减少,异染性 轻、中度减少(图6)。实验12周组关节软骨表 层软骨变薄、粗糙,胶原纤维增生明显,软骨细 研究表明尿激酶型纤溶酶原激活物在炎 胞明显减少(图7),软骨细胞水肿、固缩、坏死 性关节的滑液中含量较正常关节显著增高,并 可见,排列紊乱,4层结构不易分辨,潮线多不 且与病变程度呈正相关,因而其介导的细胞外 完整,基质染色重度减低或不染(图8)。 基质蛋白裂解作用与炎性关节疾病中关节软 2.4两组兔关节软骨超微结构观察结果 对 骨和骨的破坏密切相关[11,12】,但尚缺乏直接的 照组4,8,12周可见软骨细胞呈椭圆形,细胞 证据。国外Jin等[5.13,14】在健康大鼠关节内注射 及胞膜完整,表面可见均匀分布的微绒毛突 尿激酶型纤溶酶原激活物后,从血样中测得白 起,胞浆内可见丰富细胞器,染色质分布均匀, 细胞介素1 13、肿瘤坏死因子Or.及转化生长因 基质中胶原纤维排列整齐(图9)。实验组4周 子13水平明显高于对照组,提示尿激酶型纤溶 时可见软骨细胞呈椭圆形,细胞及胞膜尚完 酶原激活物能刺激炎性细胞因子分泌并相互 整,表面分布的微绒毛突起基本消失,胞浆内 协同作用,参与滑膜组织炎性病变及软骨基质 细胞器数目减少,染色质欠均匀,基质中胶原 降解,是导致关节炎的重要病理因子。本试验 纤维排列紊乱,可见部分脂滴存在(图10)。8 在兔关节腔内注射尿激酶型纤溶酶原激活物, 周时细胞及胞膜尚完整,外形不规则,胞膜上 通过观察关节软骨退行性变的情况来探讨二 大部分突起消失,细胞周晕消失,细胞核固缩, 者之间的关系。 核膜尚完整,胞浆内细胞器数目明显减少,内 研究表明在尿激酶型纤溶酶原激活物的 季羹霉羹蔓 质网扩张明显,可见多量脂滴存在(图11)。12 周时细胞及胞膜溶解消失,外形不规则,胞膜 作用下,纤溶酶原转化为纤溶酶,大量增加促 筝使软骨降解的金属蛋白酶的含量增高并能直 上突起消失,细胞核溶解,胞浆内细胞器破裂 接分解蛋白多糖聚体,进而导致关节软骨的 消失,基质中胶原纤维排列紊乱(图12)。 降解[15-17】。在骨性关节炎中软骨及滑膜中的纤 董萎 未 望 2.5 两组关节软骨退行性变Mankin’S评分 溶酶原,纤溶酶原激活物活性明显升高,而且 萎 霆董差蓑荨 结果根据光镜下观察结果,按Mankin’S评 滑膜中的浓度是软骨的60倍,肌肉注射 分标准,光镜下对各组关节软骨退行性变进行 Tranexanicacid(纤溶酶原激活物抑制剂)后关 沈阳1200邮政信箱110004 kf23385083@sina.com www.zgldd.com 疾病的损伤与修 复机制提供理论 依据。 同行洋 歧章从 繁善孝蓑曩丞釜  ’ 筹羞 织学结果提示尿 冀 蔓霉萋季 基质的降解提供 形 1007 维普资讯 http://www.cqvip.com ISSN 1673・8225 CN 21・1539/R 何斌,等关节软骨破坏与尿激酶型纤溶酶原激活物的影响 教授的热情指导,在此表示谢意。 ww ̄.zglcI#,corn kf23385083@sina.com 节软骨退行性变明显减缓,说明滑膜中纤溶酶原/纤 溶酶原激活物对软骨降解的重要作用【1引。本实验结果 表明实验组与对照组之间比较,随着时间的的延长,肉 眼观关节软骨破坏程度逐渐加重,光镜下观察关节软 骨退行性变程度也与时间成正相关,经统计学处理不 论4周组、8周组和12周组,尸均<0.05,差异有显著 性,说明尿激酶型纤溶酶原激活物可使软骨发生退行 (图1~12见插图6—1页) 4参考文献 1 李茂强,史晨辉,李宽新,等.骨关节炎滑膜中uPA、uPAR、tPA的表达及意义 【J】.中国矫形外科杂志.2004.12(21,22):1686—1689 2 DeI Rosso A。Cinelli M,Guiducci S,et a1.Deflazacort modulates the ifbnnolytic pattem and reduces uPA-dependent chemioinvasion and 性变;同时实验组组间比较差异也有显著性(尸<0.05), 说明随着时间的延长关节软骨退行性变的程度逐渐加 proliferation in rheumatoid arthritis synoviocytes.Rheumatology(Oxford) 2005;44(10):1255.1262 3 zhan J.Gu ZY,Wu L0,et aI.Gene expression of ifbrinolytic factors 重;电镜下对照组软骨细胞基本正常,而实验组软骨细 胞则明显退行性变也证实了上述观点。 4 关节软骨基质中葡糖氨基聚糖主要包括硫酸软骨 素、硫酸角质素、透明质酸,硫酸软骨素、硫酸角质素含 5 量比和透明质酸的量以及其他功能基团对保证整个分 6 子发挥其生理功能非常重要,内部结构的改变将直接 影响到其功能。在综合因素作用的结果下,基质中的葡 糖氨基聚糖总量丢失,其内部结构也发生变化[19,z0]。研 7 究表明蛋白多糖含量的降低是关节软骨退行性变的最 早变化之一,在炎病理过程中,有多种机制参与葡糖氨 8 基聚糖的破坏过程。酶作用的结果是直接导致葡糖氨 基聚糖的降解,同时也激活一些细胞活性因子,这些小 9 分子蛋白通过复杂的网络调节,反过来直接或间接地 又促进葡糖氨基聚糖的降解 。本实验结果显示,对照 10 1 1 组不同时期葡糖氨基聚糖含量无明显变化,组织形态 学上也无明显变化;实验组在不同时期的葡糖氨基聚 12 糖含量均明显低于对照组,有显著差异性(P<0.05), 说明尿激酶型纤溶酶原激活物能使葡糖氨基聚糖含量 13 下降,与上述观点一致。葡糖氨基聚糖合成减少可导致 软骨细胞变性、数目减少,而软骨细胞的减少又导致 14 葡糖氨基聚糖合成减少,最终导致关节软骨的退行性 15 变[2o 】。本实验发现随着时间的延长,实验组关节软骨 变性越来越明显,到12周时软骨变性更为显著,说明 16 尿激酶型纤溶酶原激活物能通过降解葡糖氨基聚糖和 1 7 软骨细胞变性造成葡糖氨基聚糖的合成减少,从而引 起关节软骨的退行性变。实验组葡糖氨基聚糖含量明 显降低,8周时最为明显,12周组虽低于8周组,二者 18 之间却无显著差异性。可能是早期软骨基质中葡糖氨 19 基聚糖含量丰富,葡糖氨基聚糖降解后含量下降较快; 后期由于软骨细胞及葡糖氨基聚糖明显减少,基质胶 原纤维大量增生,葡糖氨基聚糖含量下降变化不明显。 20 关节软骨的退行性变因素有多种,其中尿激酶型 21 纤溶酶原激活物介导的细胞外基质蛋白裂解作用与炎 性关节疾病中关节软骨和骨的破坏密切相关,通过抑 制尿激酶型纤溶酶原激活物的合成及其活性来阻遏关 22 节软骨的退行性变可能是一个有意义的途径。 致谢:本实验过程中得到了石河子大学医学院病理教研室胡文浩 1008 urokinase plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor.1 in rabbR temporo-mandibular joint cartilage with disc displacement. 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