目的探討可磷酸化短肽(phosphorylatable short peptide,pSP)偶聯殼聚糖(chitosan,CS)(pSP-CS),攜載IGF-1和IL-1受體拮抗劑(IL-1 receptor antagonist,IL-1Ra)基因,局部轉染促進關節軟骨損傷修復的作用。 方法構建pBudCE4.1-IL-1Ra、pBudCE4.1-IGF-1及pBudCE4.1-IL-1Ra+IGF-1質粒,以pSP偶聯CS形成pSP-CS,將以上重組質粒分別與其復合形成pSP-CS/質粒DNA(pDNA)復合物。取3月齡健康雄性新西蘭大耳白兔30只,體重2.0~2.5 kg,雙側后肢隨機分為5組(n=12)。假手術組(A組)僅暴露股骨外側髁關節面,pSP-CS/pBudCE4.1干預組(B組)、pSP-CS/pBudCE4.1-IL-1Ra干預組(C組)、pSP-CS/pBudCE4.1-IGF-1干預組(D組)、pSP-CS/pBudCE4.1-IL-1Ra+IGF-1干預組(E組)制備膝關節外側髁軟骨缺損模型。術后1周,各干預組給予對應pSP-CS/pDNA復合物,共7周;A組注射等量生理鹽水。術后觀察動物一般情況,8周時處死實驗動物,取關節腔灌洗液ELISA分析IL-1Ra及IGF-1含量;實時熒光定量PCR檢測缺損區軟骨組織聚集蛋白聚糖(Aggrecan)、基質金屬蛋白酶3(matrix metalloproteinase 3,MMP-3)、MMP抑制劑1(MMP inhibitor 1,TIMP-1)mRNA表達;阿爾辛藍-過碘酸雪夫(alcian blue-periodic acid/schiff,ABPAS)染色及Aggrecan免疫組織化學染色鑒定損傷區新生細胞的軟骨細胞表型,分析Aggrecan染色吸光度(A)值。 結果實驗動物術后無感染及死亡。各干預組關節腔灌洗液中檢測到大量外源蛋白IGF-1和IL-1Ra,其中D、E組IGF-1含量以及C、E組IL-1Ra含量顯著高于A組(P<0.05)。E組Aggrecan和TIMP-1 mRNA表達上調,MMP-3 mRNA表達下調,明顯優于C、D組(P<0.05)。C、D、E組缺損處出現不同程度軟骨性修復,AB-PAS染色及Aggrecan免疫組織化學染色均為陽性,且E組作用明顯優于C、D組(P<0.05);B組缺損處僅被大量纖維組織增生和炎性細胞浸潤,未見明顯軟骨性修復。 結論pSP-CS是一種較理想的基因載體,可攜載治療基因有效進入兔關節軟骨組織;IL-1Ra與IGF-1協同作用明顯促進損傷軟骨修復。
目的 探討核定位信號肽偶聯核激酶底物短肽(nucleus localization signal linked nucleic kinase substrate short peptide,NNS)修飾殼聚糖(chitosan,CS)(NNSCS),介導人微小 RNA-140(microRNA-140,miR-140)基因轉染,對體外培養的兔關節軟骨細胞的作用。 方法 將重組質粒 GV268-miR-140 和空質粒 GV268 分別與 NNSCS 復合形成 NNSCS/pDNA 納米復合物。取新生新西蘭大耳白兔膝關節軟骨,采用胰蛋白酶和膠原酶聯合消化法分離培養原代軟骨細胞。取第 2 代軟骨細胞分為 3 組:正常細胞對照組(A 組)、NNSCS/GV268 空質粒轉染組(B 組)、NNSCS/GV268-miR-140 轉染組(C 組),B、C 組細胞分別以 NNSCS/GV268 及 NNSCS/GV268-miR-140 納米復合物瞬時轉染。轉染后,實時熒光定量 PCR(real-time fluorescent quantitative PCR,RT-qPCR)檢測外源 miR-140 的表達;Annexin Ⅴ-FITC/PI 雙染色法及 MTT 法分別檢測外源 miR-140 對軟骨細胞凋亡及增殖活力的影響;RT-qPCR 檢測軟骨細胞中 Sox9、聚集蛋白聚糖(Aggrecan)、組蛋白去乙酰化酶 4 (histone deacetylase 4,Hdac4)基因表達。 結果 RT-qPCR 檢測示,C 組外源 miR-140 表達水平較 A、B 組明顯上調(P<0.05)。與 A、B 組比較,C 組軟骨細胞凋亡率明顯降低,細胞增殖活力明顯增加,細胞內 Sox9、Aggrecan 基因相對表達量明顯上調、Hdac4 基因相對表達量明顯下調(P<0.05);A、B 組間以上指標比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。 結論 NNSCS 可攜帶外源基因進入軟骨細胞并高效表達,高表達的 miR-140 能提高體外培養軟骨細胞的生物活性,為其用于治療軟骨損傷性疾病提供了實驗依據。