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医学免费论文:组织工程修复软骨基质蛋白聚糖代谢的初步探讨
【摘要】 目的 检测软骨修复组织中蛋白聚糖相关代谢指标，初步探讨在软骨修复过程中基质蛋白聚糖的代谢变化以及基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)和蛋白聚糖酶(aggrcanases)的作用。方法 松质骨骨基质明胶(bone matrix gelatin, BMG)复合同种异体软骨细胞构建组织工程化软骨，体内植入修复兔膝关节骨软骨缺损。术后6个月取材检测蛋白聚糖合成表位3-B-3(-)、MMPs、MMPs裂解表位BC-4 以及aggrcanases裂解表位BC-13的表达情况。结果 在修复组织中，蛋白聚糖合成表位3-B-3(-)表达增加，MMPs及其裂解表位BC-4表达减低，而aggrcanases裂解表位BC-13表达阴性。结论 利用蛋白聚糖合成表位3-B-3(-)、MMPs、BC-4、BC-13的表达情况可以初步了解修复软骨组织中蛋白聚糖的代谢变化，修复软骨组织蛋白聚糖的合成大于分解，MMPs在兔关节修复软骨基质蛋白聚糖的基础代谢和重塑中具有重要作用。
【关键词】 组织工程;修复;软骨基质;蛋白聚糖;基质代谢
Research on matrix proteoglycan turnover of tissue engineering repaired cartilageYANG Bo, CAO Jun-ling, ZHANG An, CHEN Jing-hong,ZHANG Zeng-tie, FU Qiang, LIU Fu-qiang, LU Min-ling, LIU Jia-yuan Department of Rehabilitation Medicine and Physiotherapy,the First Affiliated Hospital, Medical School of Xian Jiaotong University, Xian 710061;Institute of Endemic Diseases, Key Laboratory of Environment and Genes Related to Diseases of Ministry of Education, Xian Jiaotong University, Xian 710061, ChinaABSTRACT: Objective To examine matrix proteoglycan metabolic markers and probe into the turnover of matrix proteoglycan and enzyme-mediated role of matrix metalloproteinases (MMPs) and aggrecanases in reparative tissues with tissue engineering cartilage. Methods Tissue-engineered cartilage was constructed by cancellous bone matrix gelatin (BMG) with allogeneic chondrocytes in vitro for 2 weeks, then implanted to repair osteochondral defects of rabbit knee joint. Samples were obtained 6 months later to explore the expressions of 3-B-3(-) epitope, MMPs, MMP-generated epitope BC-4 and aggrecanases-generated epitope BC-13. Results In repaired tissues, the expression of 3-B-3(-) epitope increased, but that of MMPs and MMP-generated epitope BC-4 reduced. There was no expression of aggrecanases-generated epitope BC-13. Conclusion Expressions of 3-B-3(-), MMPs, BC-4 and BC-13 can help probe into the matrix proteoglycan turnover in reparative cartilage tissues. Anabolism exceeds catabolism in the repaired tissues. MMPs play an important role in the conservative baseline turnover of proteoglycan and remodeling of the graft tissues医.学.全.在.线www.med126.com.
KEY WORDS: tissue engineering; repair; cartilage matrix; proteoglycan; matrix turnover
关节骨软骨损伤的治疗一直是骨科临床的难题之一。软骨下钻孔、骨膜以及软骨膜移植效果都不理想，组织工程软骨移植治疗骨软骨损伤取得了良好的效果，修复组织主要为透明样软骨[1]。但是新生组织的功能较正常关节软骨差，这主要是由于新生软骨组织没有达到正常关节软骨基质的组织结构和生物化学性能。软骨基质是软骨特有生理功能的基础，在正常成熟的关节软骨，软骨细胞外基质分子的合成与分解处于动态平衡，以保证软骨组织结构和功能的完整性，因此弄清修复软骨形成过程中基质分子代谢的机制对调控关节软骨的再生和重塑，改善修复软骨质量，促进形成透明软骨，使其更接近或达到正常关节软骨的性能具有重要的意义[2]。目前对软骨修复过程中基质分子机制的研究还很少，软骨基质分子的不同代谢状态可以被不同的抗体特异性识别，如在Ⅱ型胶原的代谢中，CⅡC1R160抗体可特异性地识别软骨细胞新合成的Ⅱ型胶原前体，而Col2-3/4m则可识别降解的胶原片断[3-4]。蛋白聚糖代谢的不同状态也有不同的抗体识别，3-B-3(-)识别软骨细胞新合成的未成熟的蛋白聚糖[5]，BC-4和BC-13分别识别基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)和蛋白聚糖酶(aggrecanases)在蛋白聚糖球间区羧基端的裂解位点[6]。利用这些特异性抗体就可以了解修复过程中软骨基质大分子代谢的变化。关节软骨基质主要由蛋白聚糖和Ⅱ型胶原组成，成人关节软骨内基质胶原10年更新一半[7]，有报道股骨头处胶原的更新大约要400年[8]，而蛋白聚糖大约每年更新一半，在软骨生长期或组织修复过程中代谢会更快，因而蛋白聚糖在修复早期能很好地反映软骨基质代谢的变化。本实验通过构建组织工程软骨移植修复兔膝关节骨软骨缺损，检测细胞外基质蛋白聚糖合成表位3-B-3(-)、MMPs、MMPs裂解表位BC-4以及aggrcanases 裂解表位BC-13的表达情况，初步了解在组织工程修复软骨过程中细胞外基质蛋白聚糖代谢改变以及两种相关调节酶在修复软骨基质重塑中的作用。
