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摘要
目的探讨壳多糖酶3样蛋白质1(chitinase-3-like protein 1, CHI3L1)对软骨细胞生物学功能的影响在关节突关节退行性病变中的作用。方法收集人关节突关节软骨组织标本, 检测CHI3L1基因的mRNA相对表达量, 分析关节突关节退变等级与患者性别、年龄、CHI3L1基因mRNA相对表达量的相关性。体外培养人软骨细胞, 检测CHI3L1组与对照组软骨细胞增殖、周期、凋亡和相关炎症因子表达的差异, 以信号传导通路蛋白芯片分析CHI3L1调节软骨细胞退变的作用机制。结果关节突关节退变等级与CHI3L1基因mRNA相对表达量呈正相关(r=0.76, P<0.001), 与性别不相关(r=-0.12, P=0.500), 与年龄呈正相关(r=0.47, P=0.005)。退变组CHI3L1基因mRNA表达量升高, 且随退变等级加重表达量升高(F=18.90, P<0.001)。与对照组比较, CHI3L1组软骨细胞在培养48 h(OD490/fold=7.132)、72 h(OD490/fold=4.803)、96 h(OD490/fold=2.431)和120 h(OD490/fold=0.009)的增殖倍数显著降低。CHI3L1组软骨细胞处于G1期、S期和G2/M期的比例分别为85.03%±3.05%、12.78%±2.29%和0.90%±0.76%, 对照组分别为73.93%±2.73%、22.81%±1.93%和0.99%±0.87%;两组软骨细胞G1期比例(t=4.70, P<0.001)和S期比例(t=5.80, P<0.001)的差异均有统计学意义;两组软骨细胞凋亡百分比分别为8.64%±0.76%和5.68%±1.13%, 差异有统计学意义(t=4.47, P<0.001);CHI3L1组软骨细胞IL-6的表达量为(49.60±0.01) pg/ml, 大于对照组的(47.88±0.01) pg/ml(t=132.72, P<0.001), TNF-α的表达量为(95.93±0.02) pg/ml, 大于对照组的(90.69±0.02) pg/ml(t=376.10, P<0.001)。蛋白芯片检测到表达量显著差异的蛋白共53个, 蛋白磷酸化水平显著差异的蛋白43个。通过生物信息学分析筛选出差异蛋白可能参与的信号通路共16个。MAPK信号通路中, CHI3L1组软骨细胞MAPK1和RAF1蛋白的表达量(分别为1.094±0.00、0.988±0.00)较对照组(分别为0.814±0.00、0.786±0.00)升高(t=103.16, P<0.001;t=54.32, P<0.001)。结论 CHI3L1的表达与关节突关节退行性病变相关:CHI3L1可抑制关节软骨细胞增殖, 抑制软骨细胞周期由G1期进入S期, 促进软骨细胞凋亡, 促进软骨细胞表达IL-6和TNF-α;可通过调节MAPK信号通路调节软骨细胞的生物学功能, 是关节突关节退行性病变临床诊疗的潜在生物标志物。
