基质细胞衍生因子-1调节颞下颌关节滑膜炎大鼠中白细胞介素-1β的分泌

Stromal cell-derived factor-1 regulates the secretion of interleukin-1β in the temporomandibular joint of rats with synovial inflammation

作者信息Dong Qi, Shuzhen Sun, Liang Han, Qiang Wang, Jingjing Kong, Yujun Zhang, Ronglin Wang, Yan Chen, Ping Ji
PMID32449535
发布时间2020-10
DOI10.1111/jop.13040

实验完整度

包含动物模型、组织学、免疫组化和RT-qPCR等实验,验证了SDF-1和IL-1β表达及AMD3100的抑制效果,但缺乏机制层面的深入验证。

主要模型

咬合干扰Wistar大鼠模型 颞下颌关节滑膜组织

重点核对

咬合干扰模型建立:右下颌第一磨牙粘接0.6mm金属冠 分组:对照组、咬合干扰组、AMD3100组,每组12只 AMD3100处理:上腔注射20 µg AMD3100溶于40 µL DMSO,分别在第1、5、8、12天 检测指标:滑膜组织HE染色、免疫组化检测SDF-1和IL-1β蛋白表达,RT-qPCR检测mRNA表达

摘要

背景:滑膜炎以炎性细胞浸润为特征,常伴随颞下颌关节(TMJ)的疼痛、弹响和开口受限等临床症状的病理进展。已有研究提示,信号转导通路及由此产生的促炎介质在滑膜炎的发病机制中发挥重要作用。因此,在本研究中,我们旨在探讨咬合干扰大鼠中基质细胞衍生因子1(SDF-1)和白细胞介素(IL)-1β表达的变化。材料与方法:将36只雄性Wistar大鼠分为以下各组:A组(对照组)、B组(咬合干扰组)和C组(AMD3100组)。对B组和C组大鼠进行咬合干扰建模以诱导滑膜炎症。检测炎症变化,并通过免疫染色和实时定量聚合酶链反应(PCR)检测滑膜中SDF-1和IL-1β的表达。结果:B组滑膜出现明显炎症变化;此外,SDF-1和IL-1β在蛋白和mRNA水平的表达显著升高。然而,在C组中,注射AMD3100抑制了这些实验结果。结论:这些结果可能表明,SDF-1调节咬合干扰大鼠滑膜中IL-1β等炎性因子的表达水平。我们的研究结果表明,SDF-1轴可能有助于TMJ关节疾病发展过程中滑膜炎的发生。

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
探究咬合干扰诱导的颞下颌关节滑膜炎中,SDF-1是否通过调节IL-1β的表达参与炎症反应?
核心机制
咬合干扰导致滑膜中SDF-1和IL-1β表达升高,AMD3100阻断SDF-1/CXCR4轴后其表达降低,提示SDF-1可能通过调节IL-1β参与滑膜炎发病机制。
主要证据
咬合干扰组大鼠滑膜组织出现明显炎症变化,SDF-1和IL-1β蛋白及mRNA表达升高;AMD3100处理后,炎症评分和SDF-1、IL-1β表达均显著降低。
研究意义
研究为颞下颌关节滑膜炎的病理机制提供新理论依据,提示阻断SDF-1/CXCR4通路可能预防TMD患者发生滑膜炎。

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

建立咬合干扰动物模型

模拟人类TMJ滑膜炎的病因,建立滑膜炎症模型。

将36只雄性Wistar大鼠随机分为3组:对照组(A)、咬合干扰组(B)、AMD3100组(C)。B、C组大鼠麻醉后,在右侧下颌第一磨牙粘接0.6mm金属冠建立咬合干扰模型;A组进行类似操作但不粘冠。

2

滑膜组织病理学分析

观察各组滑膜的炎症变化并进行评分。

实验2周后,每组随机分为两个亚组(每亚组6只)。大鼠麻醉后经心脏灌注4%多聚甲醛固定,取右侧TMJ组织,脱钙、包埋、切片(4µm),进行HE染色,使用显微镜数码相机拍照,并按标准进行组织病理学评分(包括血管扩张、滑膜衬里增生、血管分布、纤维蛋白沉积)。

3

检测SDF-1和IL-1β蛋白表达

检测滑膜中SDF-1和IL-1β的蛋白表达水平。

采用间接免疫组化法检测各组石蜡切片中SDF-1和IL-1β的表达。切片经脱蜡、抗原修复(0.125%胰蛋白酶37°C孵育20分钟)、山羊血清封闭后,分别与IL-1β(1:1000,Cell Signaling)和SDF-1(bs-4938R,兔多克隆,Bioss,USA,1:1300稀释)一抗4°C孵育过夜,然后使用二抗试剂盒和HRP标记的亲和素-生物素复合物孵育,DAB显色,苏木素复染。使用Image-Pro Plus 6.0软件对染色进行半定量分析,取三个切片的平均光密度(MOD)作为相对蛋白表达量。

4

检测SDF-1和IL-1β mRNA表达

检测滑膜中SDF-1和IL-1β的mRNA表达水平。

取右侧TMJ滑膜组织,使用TRIzol试剂提取总RNA,用Prime Script™ RT试剂盒进行逆转录,使用SYBR® Premix Ex Taq™ II在7500实时PCR系统上进行实时PCR。以GAPDH为内参,用比较CT法进行相对定量。每个样本重复测定3次,取平均值。

5

统计分析

比较各组间的差异,验证实验结果的统计学显著性。

数据以均值±标准差(SD)表示,采用单因素方差分析(ANOVA)和最小显著性差异检验进行组间比较,P < 0.05定义为差异有统计学意义,使用SPSS 17.0软件。

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。

动物模型建立
组织病理学分析
蛋白表达检测
基因表达检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
AMD3100Selleck Chemicals--
IL-1β抗体Cell Signaling--
SDF-1抗体Biossbs-4938R
二抗试剂盒Zhongshan-Golden-Bridge-Biotechnology--
辣根过氧化物酶标记的亲和素-生物素复合物ZSGB-Bio--
DAB显色液ZSGB-Bio--
TRIzol试剂Invitrogen--
Prime Script RT试剂盒Takara--
SYBR Premix Ex Taq IITakara--
7500实时荧光定量PCR系统----
显微镜数码相机系统Olympus--
Image-Pro Plus 6.0软件----
SPSS 17.0软件----

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
动物模型建立
咬合干扰模型具体操作:是否在右侧下颌第一磨牙粘接0.6mm金属冠;对照处理是否仅开口5分钟不粘冠。
阅读提示:参见2.2节 Grouping and modeling
药物处理
AMD3100给药剂量:20 µg/次,溶于40 µL DMSO;给药时间:第1、5、8、12天;给药方式:双侧TMJ上腔注射。对照组注射同样体积的溶剂(DMSO)和生理盐水。
阅读提示:参见2.2节 Grouping and modeling
组织病理学分析
HE染色后采用IFP评分系统评估滑膜炎症(包括血管扩张、滑膜衬里增生、血管分布、纤维蛋白沉积),具体评分标准需核对。
阅读提示:参见2.4节 Histological analysis 及 Figure 1 legend
免疫组化检测
一抗稀释比例:IL-1β 1:1000(Cell Signaling),SDF-1 1:1300(Bioss);抗原修复条件:0.125%胰蛋白酶37°C 20分钟;二抗及检测系统;MOD测量方法。
阅读提示:参见2.5节 Immunostaining 及 Figure 2和3 legend
RT-qPCR检测
RNA提取使用TRIzol;逆转录试剂盒Prime Script RT;PCR试剂SYBR Premix Ex Taq II;内参GAPDH;每个样本重复3次。
阅读提示:参见2.6节 Real-time quantitative PCR