可磷酸化短肽偶联壳聚糖介导兔关节软骨损伤修复的基因治疗

第一作者:赵荣兰

2015-01-15   我要说

赵荣兰  彭效祥  楚海荣  宋伟  刘庆


  目的:探讨可磷酸化短肽(phosphorylatable short peptide,pSP)偶联壳聚糖(chitosan,CS)(pSP-CS),携载IGF-1和IL-1受体拮抗剂(IL-1 receptor antagonist,IL-1Ra) 基因,局部转染促进关节软骨损伤修复的作用。


  方法:构建pBudCE4.1-IL-1Ra、pBudCE4.1-IGF-1及 pBudCE4.1-IL-1Ra + IGF-1质粒,以pSP偶联CS形成pSP-CS,将以上重组质粒分别与其复合形成 pSP-CS/质粒DNA(pDNA)复合物。取3月龄健康雄性新西兰大耳白兔30只,体重2.0~2.5 kg,双侧后肢随机分为5组(n=12)。假手术组(A组)仅暴露股骨外侧髁关节面,pSP-CS/pBudCE4.1干预组(B组)、pSP-CS/pBudCE4.1-IL-1Ra干预组(C组)、pSP-CS/pBudCE4.1-IGF-1干预组(D组)、pSP-CS/pBudCE4.1-IL-1Ra + IGF-1干预组(E组)制备膝关节外侧髁软骨缺损模型。术后1周,各干预组给予对应pSP-CS/pDNA复合物,共7周;A组注射等量生理盐水。术后观察动物一般情况,8周时处死实验动物,取关节腔灌洗液ELISA分析IL-1Ra及IGF-1含量;实时荧光定量PCR检测缺损区软骨组织聚集蛋白聚糖(Aggrecan)、基质金属蛋白酶3(matrix metalloproteinase 3,MMP- 3)、MMP抑制剂 1(MMP inhibitor 1,TIMP-1)mRNA表达;阿尔辛蓝-过碘酸雪夫(alcian blue-periodic acid/schiff,AB-PAS)染色及Aggrecan免疫组织化学染色鉴定损伤区新生细胞的软骨细胞表型,分析Aggrecan染色吸光度(A)值。


  结果:实验动物术后无感染及死亡。各干预组关节腔灌洗液中检测到大量外源蛋白IGF-1和IL-1Ra,其中D、E组IGF-1含量以及C、E组IL-1Ra含量显著高于A组(P < 0.05)。E组Aggrecan和TIMP-1 mRNA表达上调, MMP-3 mRNA表达下调,明显优于C、D组(P < 0.05)。C、D、E组缺损处出现不同程度软骨性修复,AB-PAS染色及Aggrecan免疫组织化学染色均为阳性,且E组作用明显优于C、D组(P < 0.05);B组缺损处仅被大量纤维组织增生和炎性细胞浸润,未见明显软骨性修复。


  结论:pSP-CS是一种较理想的基因载体,可携载治疗基因有效进入兔关节软骨组织;IL-1Ra与IGF-1协同作用明显促进损伤软骨修复。

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