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目的:探讨姜黄素(curcumin,CUR)是否可以通过调控miRNA-34a/E2F1/PITX1抑制软骨细胞凋亡,从而发挥抗肥胖相关骨性关节炎(osteoarthritis,OA)的作用,为进一步阐明OA的发病机制及探索OA的营养防治措施提供实验依据。方法:6周龄SD雄性大鼠66只,体重220-260 g,按体重随机分为普通饮食(ND)组12只与高脂饮食(HFD)组54只,普通饮食组喂饲普通饲料(脂肪供能比10%),高脂饮食组喂饲自制高脂饲料(脂肪供能比60%),各组大鼠均自由进食和饮水,室温控制在20-25℃,相对湿度保持40-70%,每周称量体重与摄食量,共计28周。28周末每组各取5只作步态分析;取关节作组织病理学检测并计算Mankin评分。之后将余下的7只普通饮食组大鼠作为对照组(C)继续喂饲普通饲料,49只高脂饮食组大鼠继续喂饲高脂饲料,并再分为7组:纯高脂(H)组、高脂+低剂量姜黄素(CL)组、高脂+高剂量姜黄素(CH)组,高脂+低剂量姜黄素+阴性对照(CLC)组、高脂+高剂量姜黄素+阴性对照(CHC)组,高脂+低剂量姜黄素+agomir(CLA)组、高脂+高剂量姜黄素+agomir(CHA)组。处理途径及剂量:C、H、CL与CH组大白鼠的左右后肢均给予无菌PBS(100μl)关节腔注射;CLC、CHC组给予左右后肢溶于100μl无菌PBS的阴性对照(5 nmol)关节腔注射;CLA与CHA组分别给予左右后肢溶于100μl无菌PBS的agomir(5 nmol)关节腔注射。1天后,C组和H组给予5%DMSO油溶液关节腔注射;CL、CH、CLC、CHC、CLA与CHA组给予溶于5%DMSO的CUR油溶液(12.5 mg/ml)关节腔注射。Agomir仅在第29周注射1次,CUR为第29-32周注射1次/周,共4次。CUR低、高剂量分别为200μg/kg/w与400μg/kg/w(剂量根据前期实验获得),每只大鼠的关节腔注射体积随体重进行调整。第32周末,大鼠作步态分析;处死后取皮下及内脏部位脂肪,计算体脂比;取关节固定、包埋供组织病理学检测;采用TUNEL试剂盒检测关节软骨细胞凋亡水平;提取软骨RNA,qRT-PCR法测定miRNA-34a相对表达水平;提取软骨蛋白质,Western blot法测定E2F1与PITX1的蛋白表达水平。结果:1、高脂饮食诱导的肥胖大鼠关节软骨出现OA样改变。第28周末,HFD组大鼠体重及体脂比均高于ND组(P<0.01,P<0.05);实验期间ND组与HFD组大鼠摄食量无明显差别(P>0.05);关节组织学染色显示:ND组软骨组织完整,厚度均匀,软骨与骨之间潮线明显,软骨表层细胞排列整齐,软骨组织表面平整光滑,基质染色均匀。HFD组可见软骨厚度不一,局部增厚或局部变薄,软骨表面局部破损,软骨与骨之间分界不清,软骨表层细胞排列紊乱,局部细胞聚集成团或稀疏分散,软骨组织表面不平整,基质染色不均匀;HFD组Markin评分明显高于ND组(P<0.05)。2、CUR处理可显著改善高脂喂养大鼠软骨组织的OA样改变;相比于单纯CUR处理,同时给予agomir及CUR处理后,高、低剂量的CUR对Markin评分并无明显的改善作用。第32周末,喂饲高脂饮食的7组大鼠体重及体脂比均显著高于对照组(P<0.01,P<0.05),各高脂饮食组之间差异无统计学意义(P>0.05),8组大鼠摄食量无显著差异(P>0.05);关节组织学染色显示:C组软骨组织完整,厚度均匀,软骨与骨之间潮线明显,软骨表层细胞排列整齐,软骨组织表面平整光滑,基质染色均匀。H组可见软骨厚度不一,局部增厚或局部变薄,软骨表面局部破损,软骨与骨之间分界稍有不清,软骨表层细胞排列较紊乱,局部细胞聚集成团或稀疏分散,软骨组织表面不平整,基质染色不均匀。CL、CH组软骨组织比较完整,偶有软骨组织损伤,软骨与骨之间界限较清楚,部分软骨表层排列不规则,软骨细胞偶尔有增生或减少,软骨表面比较完整光滑。CLC、CHC与CHA组可见软骨与骨之间界限稍有不清,表层细胞排列较紊乱,软骨组织表面较不平整,基质染色较不均匀。CLA组软骨局部增厚或变薄,表面局部破损,软骨与骨之间分界较不清,软骨表层细胞排列紊乱,局部细胞聚集成团或稀疏分散,软骨组织表面不平整,基质染色不均匀;H组的Markin评分明显高于C组(P<0.01)。CUR处理后,CL、CH组,Markin评分明显低于H组(P<0.05)。而CL与CH组的Markin评分差异无统计学意义(P>0.05)。Agomir处理后,CLA组Markin评分最高,CHA与CLC、CHC组评分相似,但4组间的差异均无统计学意义(P>0.05)。3、高脂诱导的肥胖OA大鼠软骨组织miRNA-34a的表达水平显著升高;CUR可降低miRNA-34a的表达水平;给予agomir后,低剂量CUR对miRNA-34a的升高无明显抑制作用,但高剂量CUR可抑制miRNA-34a的表达水平的升高。与C组相比,H组的miRNA-34a相对表达水平明显上升(P<0.01);CUR处理后,CL与CH组的miRNA-34a的相对表达水平均明显下降(P<0.05),而CL与CH组的miRNA-34a的相对表达水平差异无统计学意义(P>0.05);与CLC组相比,CLA组的miRNA-34a的相对表达水平明显上升(P<0.05);与CHC组相比,CHA组的miRNA-34a的相对表达水平无明显差别(P>0.05);与CLA组相比,CHA组的mi RNA-34a的相对表达水平明显下降(P<0.05)。4、高脂诱导的肥胖OA大鼠软骨组织E2F1及PITX1蛋白表达水平显著降低;CUR可增强E2F1及PITX1蛋白表达;相比于单纯CUR处理,同时给予agomir及CUR处理后,低剂量CUR对E2F1及PITX1表达的增强作用高于高剂量CUR。H组的E2F1、PITX1蛋白表达水平明显低于与C组(P<0.01);与H组相比,CL组的E2F1、PITX1蛋白表达水平明显上升(P<0.05);分别与H、CL两组相比,CH组的E2F1、PITX1蛋白表达水平差异均无统计学意义(P>0.05);与CLC组相比,CHC组的E2F1、PITX1蛋白表达水平明显下降(P<0.01);与CLC组相比,CLA组的E2F1、PITX1蛋白表达水平明显下降(P<0.05,P<0.01);与CLA组相比,CHA组的PITX1蛋白表达水平明显下降(P<0.01)。5、高脂诱导的肥胖OA大鼠软骨细胞凋亡水平显著升高;CUR可抑制软骨细胞的凋亡;相比于单纯CUR处理,同时给予agomir及CUR处理后,低剂量CUR对凋亡的抑制作用高于高剂量CUR。膝关节切片经TUNEL荧光染色后,C组仅有微量凋亡细胞;H组软骨细胞凋亡水平显著高于C组(P<0.01);CL组与CH组软骨细胞凋亡水平显著低于H组(P<0.01,P<0.05),可见少量凋亡细胞,且CH组凋亡软骨细胞的表达水平显著高于CL组(P<0.05)。agomir处理后,分别与CLC、CHC相比,CLA与CHA的凋亡细胞水平均无明显差别。与CLA组相比,CHA组凋亡细胞水平较高(P<0.05)。结论:1、高脂饮食可以诱导大鼠发生肥胖相关OA,CUR可以延缓OA的进展。2、在肥胖OA大鼠软骨组织中,CUR可能通过降低miRNA-34a的表达,部分增加E2F1及PITX1的表达,进而抑制软骨细胞凋亡。