α-2巨球蛋白对ACL损伤致创伤性关节炎的早期诊断和治疗作用的研究

Post-traumatic osteoarthritis (PTOA) is a common sequela in many patients following anterior cruciate ligament (ACL) injury which is frequent in adolescent and young adults. The disease is seriously hurting human health because of its high morbidity, and laying a huge financial burden on our society. Evidence suggests that early diagnosis and treatment of PTOA are important.Currently,there is no ideal way to clinically monitor the progression of PTOA or the efficacy of treatment.we have evidence to show that Alpha-2-macroglobulin(A2M) prenest in early stage following ACL injury is associated with PTOA, and A2M is an endogenous inhibitor for majority cartilage catabolic cytokines and cartilage degrading enzymes. Thus, the objectives of this study are first to establish the time course of A2M release after ACL injury and how they relate to PTOA progression, and second to show that increase of A2M concentration in knee joint cavity immediately following ACL injury will provide chondral protection. For this study, the histological changes of joint and cartilage using safranin O staining. Secondary measures of cartilage changes will include detection of some markers-A2M, MMP-13, COL-X, COL-II, Aggrecan and Runx-2 by immunohistochemistry, Western blotting, ELISA and RT-PCR. and in vivo bioimaging (Fluorescence Molecular Tomography,?microCT and X-ray). If successful in demonstrating our hypotheses in this pre-clinical study, the results of this study will likely translate to other traumatic joint injuries, which are known to promote arthritis, as well.

前交叉韧带（ACL）损伤是导致创伤性骨关节炎（PTOA）最常见的原因。目前，尚无能够早期诊断PTOA的方法，而且关节软骨自身修复能力差，一旦破坏无法修复。在ACL损伤导致的PTOA中，早期阶段关节内即可出现大量的炎性因子，这些炎性因子促进细胞凋亡、软骨破坏，因此，抑制这些炎性因子对阻止或者减缓PTOA的发展极为关键。前期研究中，我们发现α-2巨球蛋白(A2M)作为一种广谱的蛋白酶抑制剂在关节软骨损伤时被合成和分泌到关节液中，它反映了损伤后关节内的变化，表明A2M可以被当作潜在的生物标记物来反映关节软骨的损伤程度。本课题中，我们结合ACL切断造成动物OA模型，利用免疫组化、ELISA、FMT、微型CT等多种方法确定血液、关节液中软骨损伤程度与A2M之间的变化规律，并将A2M注射入关节腔内观察对损伤软骨的保护作用，探索A2M对PTOA的早期诊断及治疗作用。

创伤性关节炎（Post-traumatic osteoarthritis，PTOA）是骨关节炎（Osteoarthritis，OA）的一种，它是由创伤引起的以关节软骨的退化和继发的软骨骨化为主要病理变化，以关节疼痛、活动功能障碍为主要临床表现得一种疾病。而前交叉韧带（ACL）损伤的病人发生PTOA的风险极高。目前，ACL损伤后行ACL重建术是最佳的治疗方法，然而ACL重建术并不能降低病人并发骨关节炎的风险，因为在创伤早期，关节腔内即可释放出大量的各种炎性因子，它们能够促进软骨细胞的凋亡、软骨基质的降解，这时软骨的破坏程序已经启动。. 在我们的研究中，我们将年龄相仿的健康人与OA患者的关节液进行了SDS-PAGE电泳、考马斯蓝染色，比较后发现OA患者关节液中有一条180KD的深蓝色条带，将此深蓝色条带切下，经质谱分析显示，有37条肽段支持α-2巨球蛋白（Alpha-2-macroglobulin，A2M）的存在。我们进一步使用多种方法，证实A2M在OA病人的关节液中的表达量明显增高，而且关节软骨与滑膜都能够合成和分泌A2M。到目前为止，A2M是被发现的唯一可以同时并且有效地抑制大多数软骨分解代谢因子和软骨降解酶的内生抑制剂。在体外实验研究中，我们发现IL-1b刺激人OA关节软骨细胞后，A2M可以抑制由IL-1产生的MMP-13的活性，而且呈剂量依赖性。将人OA关节软骨细胞用IL-1b （10mg/ml）刺激2h后，加入不同的浓度梯度A2M，24h后收集培养液做ELISA检测。结果显示，IL-1可以使MMP-13表达升高，而A2M可以抑制MMP-13的活性，呈剂量依赖性（r2=0.7399）。我们还发现A2M可以抑制多种软骨分解代谢因子和促进软骨降解的基质金属蛋白酶，包括IL-1β、IL-8、TNF-a、GM-CSF、MMP-3、-9、和-13。此外，我们进行了体内实验，利用大鼠ACL损伤致OA模型，发现ACL损伤后，关节内注射A2M可以阻止或者减缓OA的发生，A2M可以作为一种治疗的手段来使用。