高脂饮食诱导的肥胖及其脂肪细胞外泌体对年轻小鼠创伤性膝关节炎的影响及机制研究

作者：吴立桐; 李保超; 姚波; 华子春^*

来源：药学学报, 2023, 58(08): 2415-2423.

DOI：10.16438/j.0513-4870.2023-0036

• 高脂饮食
• 肥胖
• 脂肪组织
• 外泌体
• 创伤性膝关节炎

肥胖是膝关节炎的重要风险因素,但其对于青少年创伤性骨关节炎的影响仍有待于进一步研究。除了机械负重,其内在机制是否和脂肪组织外泌体的远程调控相关？为明确高脂饮食诱导的肥胖及其分泌的脂肪组织外泌体对年轻小鼠创伤性膝关节炎的影响作用,本研究首先将20只6周龄C57BL/6J年轻小鼠随机分为正常饮食组(control diet, CD组)、内侧半月板失稳术(destabilization of medial meniscus, DMM)手术组、高脂饮食组(high fat diet, HFD组)及高脂饮食加DMM手术组(HFD+DMM组),每组5只小鼠。CD和DMM组喂养常规饲料, HFD和HFD+DMM组喂养高脂饲料。在小鼠10周龄时进行DMM手术或假手术。提取高脂饮食组和正常饮食组小鼠脂肪组织外泌体(exosomes, Exo),进行体外鉴定,荧光标记活体成像。然后,本研究将15只6周龄C57BL/6J小鼠随机分为DMM组、DMM加肥胖小鼠脂肪组织外泌体注射组(DMM+HFD-Exo组)及DMM加正常小鼠脂肪细胞外泌体注射组(DMM+CD-Exo组),每组5只小鼠。DMM+HFD-Exo组与DMM+CD-Exo组小鼠进行外泌体尾静脉注射,每周一次(每次100μL,浓度为1μg·μL-1)。本研究动物福利和实验过程均遵循南京大学实验动物伦理委员会的规定(批准号:IACUC-D2204005)。所有组别的小鼠于18周时终止实验,取膝关节软骨组织进行固定,行micro CT检测,测量骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目和骨小梁分离度。然后再将组织标本脱钙,制成4μm的石蜡切片,进行H&E及番红O固绿染色,观察小鼠膝关节的组织形态学变化。结果显示,与正常饮食组相比,高脂饮食诱导的肥胖能显著加重年轻小鼠创伤性膝关节炎的病理变化,表现为软骨Mankin评分增加,软骨表面粗糙,软骨下骨硬化增加;肥胖组织外泌体能加重DMM手术诱导的软骨病理变化,但不加重软骨下骨病变。因此,高脂饮食诱导的肥胖可以显著加重DMM手术诱导的年轻小鼠的创伤性膝关节炎,其机制与脂肪组织外泌体对膝关节的远程调控有部分关联。

• 单位
  生命科学学院; 南京市口腔医院; 南京大学