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A-2巨球蛋白在骨骼肌肉系统疾病治疗中应用的研

01-30 骨骼健康

  正在年龄增长的同时人体各系统器官都在发生缓慢的衰退、老化,并产生相应的临床症状,骨骼肌肉系统疾病尤为明显。最常见的骨骼肌肉系统疾病有骨性关节炎、脊柱退行性改变。骨性关节炎是一种以由关节韧带、滑膜或直接关节软骨异常代谢和慢性退变为主要病理变化,以关节胀痛、活能障碍为主要临床表现得一种慢性疾病。骨性关节炎有着极其相似的病理过程,即创伤关节腔局部出现大量的炎症因子、基质降解酶类,如基质金属蛋白酶(MMP)家族、肿瘤坏死因子(TNF)、白介素(IL)、整合素样金属蛋白酶(ADAMTS)等,促使大量关节软骨细胞凋亡,导致关节软骨进一步退变。较为严重的是炎症因子软骨蛋白酶产生,进而引起软骨组织退变降解;反过来,软骨降解代谢产物又能促进大量炎症因子产生从而引发炎症因子的瀑布效应并形成恶性循环。因此,打破恶性循环,炎症因子瀑布效应成为该类疾病预防和治疗的关键。脊柱退行性疾病的病理、病因学说一直存在很大争议,较权威的认证是炎症反应、感觉神经、机械活动过度等多种病因引起,但炎症反应的因素更为明显。许多动物实验已经在腰背疼痛的模型中多种炎症因子上调,并其与腰背部疼痛有紧密的联系,上调的炎症因子包括TNF-a、IL-1、IL-6、IL-8、诱生型一氧化氮合酶、前列腺素E2。同时炎症主要由存在于髓核和纤维环处的细胞所表达,部分由周边的巨噬细胞表达。

  目前,骨骼肌肉系统疾病局限于物理治疗提高肌肉强度、增加关节稳定性、降低体重减轻关节应力作用、关节腔药物注射(类固醇类药物和透明质酸钠)、口服非甾体类止疼抗炎药,终末期才考虑外科手术干预。但研究显示以上治疗方法都有明显的副作用,如正常活动受限的患者减轻体重比较困难,非甾体类抗炎药过多服用会导致胃肠道出血,关节腔药物注射较多的患者晚期行全膝关节置换术后更容易出现灾难性的感染。近期研究表明,A-2巨球蛋白(A2M)在骨骼肌肉系统疾病治疗中有其特殊的作用。A2M主要由肝脏上皮实质细胞合成并分泌到体液中的四聚体大糖蛋白,量为725000,在正血浆中的浓度为2.2~2.3mg/ml,在组织中半衰期是1~2d。电镜下,人A2M的立体结构呈对称的唇形,并通过结构中的长臂移动来捕获组织蛋白酶,主要通过空间上蛋白水解酶与作用底物的接触来发挥作用。不同来源的A2M在骨骼肌肉系统疾病治疗中的应用有以下几个方面。

  研究显示,关节软骨创伤后1周内关节腔局部出现大量炎症因子、基质降解酶类,触发正常关节软骨细胞凋亡,导致关节软骨进一步退行性改变。因此,早期干预是防治骨性关节炎的关键。Wang等的动物实验发现,生物纯化型A2M(Roche公司)针对早期骨性关节炎具有独特的软骨作用。在离体实验中,Wang等通过培养人骨性关节炎关节软骨细胞并留取上清液,研究结果发现,实验组(添加高、低不同浓度生物纯化型A2M)中IL-1β、IL-8、TNF-a、GM-CSF、MMP-1、MMP-3、MMP-13水平明显下降,同时又在体外培养的软骨块和软骨C28/12细胞系中进行类似实验,并且结果一致。在体实验中,通过小鼠前交叉韧带切断术建立骨性关节炎模型,关节腔内注射不同浓度生物合成的A2M,最后获取小鼠关节液、血清、膝关节并进行相关实验评价治疗效果,结果发现,无论从大体标本的印度墨水染色,还是组织切片的免疫组化、基因、蛋白水平检测都显示A2M治疗组的各项指标优于对照组,而且呈剂量依赖性。

  同时,Luan等的动物实验发现,A2M是ADAMTS-7和ADAMTS-12的作用底物,可以竞争性软骨寡聚蛋白的降解。Tortorella等的研究结果证明A2M能被ADAMTS-4和ADAMTS-5降解并且由其引起的软骨基质中蛋白多糖的降解,同时还证明A2M不仅是重要的内源性MMP清除剂,也能影响MMP的基因。林子洪等也通过动物实验,A2M可以减缓动物模型关节炎病变的进展速度,并提出A2M可能适合骨性关节炎发病初期的性治疗。Wan等也A2M与MMP、ADAMTS形成复合物进一步被身体清除,从而关节软骨并延缓其降解。

  荧光断层扫描系统是一种较新、较的生物成像方法,可通过荧光探针无创诊断活体深层组织的病变程度,而且允许连续观察了解疾病的进展。Zhang等应用荧光断层扫描发现关节创伤后的1周内,尤其第2天膝关节腔局部出现大量炎症因子、基质降解酶类并达到顶峰水平,并且触发关节软骨的退变和损伤。因此,创伤后1周内甚至是第2天成为防治骨性关节炎的“黄金时间”。随着深入研究,Cytonics公司的科学家已经人工合成100多种A2M变异体(CYT-A2M),并且测试其抵抗关节软骨降解的能力。其中,A2M变异体98(CYT-98A2M)和A2M变异体108(CYT-108A2M)能够对更多种类的蛋白分解酶表现出更为出色的能力。同时,Zhang等通过软骨块离体培养实验和小鼠在体实验进一步CYT-98A2M和CYT-108A2M在早期骨性关节炎发生时具有独特的软骨作用。

  在离体实验中,乳牛膝关节软骨组织块置于培养液平衡3d,然后添加细胞因子TNF-α(80ng/ml)和IL-1β(8ng/ml)诱发关节软骨降解,最后获取各组上清液检测软骨分解代谢指标硫酸粘多糖(sGAG)的含量;结果显示CYT-98A2M、CYT-108A2M干预组的sGAG含量明显低于野生型A2M(wt-A2M)干预组,且CYT-108A2M组的sGAG含量最低,而阳性对照组(未添加任何A2M)的sGAG含量最高;研究结果说明,CYTA2M在软骨分解代谢方面作用强于wt-A2M,而且CYT-108A2M更为明显。在体实验中,Zhang等通过小鼠前交叉韧带切断术建立骨性关节炎模型,实验组注射不同剂量的wt-A2M、CYT-98A2M、CYT-108A2M,荧光断层扫描结果显示实验侧关节腔MMP和组织蛋白酶的含量在术后48h达到顶峰,但是wt-A2M、CYT-98A2M、CYT-108A2M干预后MMP和组织蛋白含量明显下降,与体外实验结果一致;实验组骨性关节炎研究学会国际评分(OARSI)、番红O染色、滑膜增生染色、免疫组化、反聚合酶链反应等检测结果明显好于对照组,而CYT-108A2M高剂量组效果最好;尤其是免疫组化的检测结果A2M不仅通过基质降解酶类软骨的损害,还通过促进蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的合成起到软骨作用。因此,wt-A2M、CYT-98A2M、CYT-108A2M能关节软骨,延缓关节损伤后软骨的退变,减慢骨性关节炎的进展,其中CYT-108A2M的作用更为明显。

  富血小板血浆在骨骼肌肉系统疾病治疗中得到广泛应用,受其,Cytonics公司报道其已经掌握自体高浓度A2M血浆的制备技术,目前已经通过食品药物管理局的批准,已经用于多种骨骼肌肉疾病的治疗。该系统采用一种独特的过滤方式,切向流经过滤器,浓缩过程较为简单,主要涉及静脉穿刺、血液回抽、离心超滤浓缩等过程,耗时约40min。研究结果显示,介于轻度与中度之间的肩关节、髋

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