MMP13和LRP1在大骨节病患者关节软骨细胞自噬功能异常中的作用及机制研究

作者：成博伦; 常虹; 文嫣; 贾雨萌; 刘欢; 郭雄; 张峰; 杨正军^*

来源：中华地方病学杂志, 2023, 42(08): 603-611.

DOI：10.3760/cma.j.cn231583-20220923-00325

• 大骨节病
• 软骨细胞
• 自噬
• 基质金属蛋白酶13
• 低密度脂蛋白受体相关蛋白1

目的探讨基质金属蛋白酶13(MMP13)和低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)对大骨节病患者关节软骨细胞自噬功能的影响。方法自陕西省地方病防治研究所获取4例大骨节病患者和4例对照受试者的关节软骨样本, 采用免疫组织化学(IHC)法检测软骨组织中MMP13和LRP1的表达水平;体外提取并培养软骨细胞, 分别采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白免疫印迹(WB)法检测软骨细胞LRP1以及自噬相关基因[自噬基因Beclin1(BECN1)、微管相关蛋白1轻链3(LC3)], 软骨损伤相关基因[MMP13、半胱氨酸蛋白酶3(CASP3)], 软骨细胞分化相关基因[Ⅱ型胶原α1链(COL2A1)、Y染色体性别决定区-盒转录因子9(SOX9)]的mRNA和蛋白表达水平。另提取3例大骨节病患者膝关节样本的软骨细胞, 采用RNA干扰(RNAi)技术进行MMP13基因沉默实验, 并采用qRT-PCR和WB法检测上述基因mRNA和蛋白表达水平。此外, 采用LRP1的拮抗剂受体相关蛋白(RAP)对人正常软骨细胞(C28/I2细胞)中LRP1进行封闭, 并采用qRT-PCR和WB法检测软骨细胞LRP1、自噬、分化和软骨损伤相关基因的mRNA和蛋白表达水平。结果 IHC结果显示, 大骨节病患者软骨组织表、中、深层的MMP13表达水平(1.67 ± 0.21、0.59 ± 0.15、0.51 ± 0.12)均显著高于对照受试者(0.25 ± 0.03、0.26 ± 0.04、0.06 ± 0.01), 差异均有统计学意义(t = - 11.38, P < 0.001;t = - 3.82、- 6.26, P = 0.019、0.003);LRP1表达水平(0.10 ± 0.02、0.03 ± 0.01、0.17 ± 0.03)均显著低于对照受试者(1.63 ± 0.40、0.44 ± 0.12、0.34 ± 0.08), 差异均有统计学意义(t = 6.61、5.61、3.64, P = 0.003、0.005、0.022)。大骨节病患者软骨细胞中MMP13、CASP3、SOX9的mRNA和蛋白表达水平均显著高于对照受试者, 差异均有统计学意义(均P < 0.05);LRP1、LC3、COL2A1的mRNA表达水平均显著低于对照受试者, 差异均有统计学意义(均P < 0.05)。在大骨节病患者软骨细胞中沉默MMP13基因后, LRP1、BECN1、LC3、CASP3、COL2A1和SOX9的mRNA和蛋白表达水平均无显著变化(均P > 0.05)。采用RAP封闭LRP1后, 软骨细胞LRP1、BECN1、LC3、MMP13、COL2A1和SOX9的蛋白表达水平均明显低于对照组(均P < 0.05)。结论 MMP13与大骨节病患者关节软骨细胞的自噬异常无直接联系;封闭LRP1后软骨细胞自噬相关基因BECN1、LC3的表达降低。

• 单位
  公共卫生学院; 陕西省地方病防治研究所; 西安交通大学