骨关节炎滑膜组织中的肽聚糖与关节炎症相关

Peptidoglycan in osteoarthritis synovial tissue is associated with joint inflammation

作者信息Meaghan N Holub, Amanda Wahhab, Joseph R Rouse, Rebecca Danner, Lauren G Hackner, Christine B Duris, Mecaila E McClune, Jules M Dressler, Klemen Strle, Brandon L Jutras, Adam I Edelstein, Robert B Lochhead
PMID38532447
发布时间2024-03-27
DOI10.1186/s13075-024-03293-x

实验完整度

含患者样本检测(IHC/IFM)、组织病理评分、原代细胞刺激实验及多因子检测,兼具体内外证据。

主要模型

骨关节炎患者滑膜组织 滑膜液 原代人滑膜成纤维细胞 小鼠抗肽聚糖血清

重点核对

患者队列:56例初次TKA,无感染史,年龄中位数67岁 滑膜组织PG检测:IHC和IFM,PG阳性标准为33/56(59%) 滑膜炎症评分:H&E染色,0-3分,三个分项求和 原代成纤维细胞刺激:10µg/ml MDP(来自金黄色葡萄球菌PG),24小时 细胞因子检测:LEGENDplex Human Inflammation Panel,13种细胞因子

摘要

目的:肽聚糖(PG)是一种致关节炎的细菌细胞壁成分,其在人类骨关节炎中的作用尚不清楚。本研究的目的是确定在初次全膝关节置换术(TKA)时,骨关节炎患者的滑膜组织中是否存在PG,以及其存在是否与炎症和患者报告结果相关。方法:术中从56名接受初次TKA的患者(均无感染史)获取滑膜组织和滑膜液样本。通过免疫组织化学(IHC)和免疫荧光显微镜(IFM)检测滑膜组织中的PG。通过组织病理学和滑膜液细胞因子定量评估滑膜组织炎症和纤维化。从关节炎滑膜组织中分离的原代人成纤维细胞用PG刺激,以确定炎症细胞因子反应。结果:33/56(59%)的初次TKA滑膜组织样本经IHC检测PG阳性,且PG染色与滑膜巨噬细胞和成纤维细胞标志物共定位。滑膜组织炎症和滑膜液中IL-6升高与PG阳性呈正相关。用PG刺激的原代人成纤维细胞分泌高水平的IL-6,与离体发现一致。有趣的是,我们观察到PG与TKA时的年龄呈显著负相关,表明TKA时年龄较小与较高水平的PG相关。结论:肽聚糖常见于接受TKA患者的滑膜组织中。我们的数据表明,PG可能在炎症性滑膜炎中发挥重要作用,尤其是在相对较年轻年龄接受TKA的患者中。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
细菌细胞壁成分肽聚糖(PG)是否存在于骨关节炎(OA)患者的滑膜组织中,以及其存在是否与炎症和患者报告结果相关?
核心机制
PG作为病原体相关分子模式(PAMP),可能通过激活滑膜巨噬细胞和成纤维细胞,促进促炎和促纤维化细胞因子(如IL-6)的分泌,从而驱动滑膜炎症和纤维化。
主要证据
33/56(59%)的TKA滑膜组织PG阳性;PG评分与滑膜炎严重程度(r=0.489,p<0.001)和滑膜液IL-6水平(r=0.315,p=0.024)正相关;离体PG刺激滑膜成纤维细胞导致IL-6分泌增加约4倍(p<0.0001)。
研究意义
PG可能作为OA中滑膜炎症和滑膜组织损伤的重要贡献者,可能成为潜在的诊断和/或治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测滑膜组织中的肽聚糖

确定细菌肽聚糖(PG)是否存在于骨关节炎(OA)患者的滑膜组织中。

使用针对PG的定制小鼠抗血清,通过免疫组织化学(IHC)染色新鲜冷冻滑膜组织切片;使用免疫荧光显微镜(IFM)与巨噬细胞(CD68)和成纤维细胞(CD90)标志物共定位。阳性对照为假体周围感染患者的滑膜组织。

2

评估滑膜炎症和纤维化

评估滑膜组织炎症和纤维化程度,并探讨其与PG水平的相关性。

对滑膜组织切片进行H&E染色评估炎症,Masson三色染色评估纤维化,并采用盲法评分。

3

检测滑膜液细胞因子

量化滑膜液中的炎症细胞因子水平,并分析与PG评分的相关性。

使用LEGENDplex Human Inflammation Panel(Biolegend)通过流式细胞术量化13种细胞因子/趋化因子。

4

原代滑膜成纤维细胞的分离与刺激

确定PG是否直接诱导滑膜成纤维细胞产生炎症细胞因子。

从OA等患者的滑膜组织中分离原代成纤维细胞,用金黄色葡萄球菌PG的胞壁二肽(MDP)刺激,收集上清液进行多重细胞因子检测。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗肽聚糖抗血清----
HRP标记的山羊抗小鼠IgGSigma-Aldrich--
山羊抗人CD90/Thy1抗体OrigeneTA318808
兔抗人CD68Cell Signaling76437
DAPISigma--
AF488偶联抗小鼠IgGInvitrogenA10037
Cy3偶联抗兔IgGJackson Immuno715-166-152
AF647偶联抗山羊IgGInvitrogenA21447
Olympus VS120玻片扫描仪Olympus--
胶原酶DSigma Aldrich11088858001
Hank's平衡盐溶液Sigma Aldrich55037C
青霉素/链霉素Fisher Scientific15140122
高糖DMEM培养基Sigma AldrichD5671
胎牛血清BioWestS1690
谷氨酰胺Fisher Scientific35050061
非必需氨基酸Fisher Scientific11140050
重组人碱性成纤维细胞生长因子BioLegend792504
LEGENDplex人炎症因子检测试剂盒Biolegend--
GraphPad Prism----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者队列
患者来源、纳入标准(初次TKA、无感染史、无关节内注射)、样本量56例、人口统计学信息(年龄中位数67岁,BMI中位数31.5 kg/m2)
阅读提示:Methods-Patients,Table 1
滑膜组织PG检测
PG评分标准(0-4级,基于10 mm2内PG计数)、阳性对照(PJI患者)、IHC和IFM方法细节、评分者盲法
阅读提示:Methods-PG staining and scoring,Methods-Immunofluorescence microscopy
滑膜炎症和纤维化评分
H&E染色炎症评分(0-3分,三个分项)、Masson三色染色纤维化评分(0-3分)、评分者盲法
阅读提示:Methods-Histopathology
细胞因子检测
滑膜液样本收集、LEGENDplex Human Inflammation Panel使用流程、细胞因子种类(13种)
阅读提示:Methods-Cytokine analysis
原代成纤维细胞分离与刺激
细胞来源(OA等)、分离方法(胶原酶D消化)、传代数(至少6次)、刺激条件(10 µg/ml MDP,24小时)、对照组设置(培养基对照)
阅读提示:Methods-Primary human fibroblast isolation and stimulation,Methods-Fibroblast stimulation