探究Ferrostatin-1对异常流体剪切力诱导的滑膜炎的作用及机制研究

目的:(1)检测颞下颌关节结构紊乱(Tmporalandibular joint internal derangement,TMJID)与颞下颌关节骨关节炎(Temporomandibular joint osteoarthritis,TMJOA)患者滑液中ACSL4,GPX4的表达差异。(2)探究在不同强度的流体剪切力(Fluid flow shear stress,FFSS)干预下对于滑膜成纤维细胞(Fibroblast-like synoviocytes,FLSs)的形态以及炎症、分解代谢、铁死亡相关指标的影响。(3)探究Ferrostatin-1(Fer-1)对异常FFSS诱导的滑膜炎症的作用及相关机制方法:(1)收集诊断为颞下颌关节紊乱VX-445核磁病(TMD)患者的关节滑液,根据病史,临床及影像学检查,根据有无骨质破坏分为TMJID组与TMJOA组,其中TMJOA组分为I期、II期、III期。统计基线资料,收集滑液,采用ELISA法检测两组患者关节滑液中ACSL4,GPX4的表达情况。(2)分别采用(0、1、3、5、10)dyn/cm~2的FFSS干预FLSs 1h。倒置显微镜下观察各组细胞形态的变化。试剂盒检测各组胞内亚铁离子和活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的表达水平。细胞免疫荧光检测各组中GPX4,ACSL4的表达分布。Western blot检测各组IL-1β、IL-18、MMP3、MMP13、GPX4、ACSL4、Nrf2、XC-的蛋白表达水平。(3)cck-8法检测Fer-1对细胞活力的影响并确定最佳干预浓度。试剂盒检测Fer-1对于各组胞内二价铁和活性氧的影响。细胞免疫荧光检测Fer-1对各组GPX4,ACSL4表达的影响。Western blot检测Fer-1对各组IL-1β、IL-18、GPX4、ACSL4、Nrf2的蛋白表达水平的影响。结果:(1)两组在年龄、性别、族别、疼痛、错合畸形和开口受限均无统计学差异(P<0.05)。两组间ACSL4,GPX4的表达量均具有统计学差异,与TMJID组相比,TMJOA组中ACSL4的表达较低(P<0.05),而GPX4的表达相对较高(P<0.05)。(2)在细胞形态方面,不同力值的FFSS干预1h后,与对照组相比(0dyn/cm~2),细胞数量明显减少,空腔逐渐增大,空腔周围胞体被拉伸,胞核偏移,部分细胞出现空泡及包膜破裂。随着力值的增加,胞内亚铁离子和ROS的含量随着力值逐级升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。细胞免疫荧光结果显示,随着力值的增加,GPX4的荧光强度逐渐降低,而ACSL4的荧光强度逐渐升高,其差异具有统计学意义(P<0.05)。WB结果显示:随着力值(0、1、3、5、10dyn/cm~2)的增加,IL-1β、IL-18、MMP3、MMP13、ACSL4、Nrf2的蛋白表达呈升高的趋势,而GPX4,Xc-的蛋白表达呈降低的趋势其差异均具有统计学意义(P<0.05)。(3)cck-8结果显示:不同浓度的Fer-1对FLSs的细胞活力均无明显影响。倒置显微镜下观察到Fer-1组相比于加力组(5dyn/cm~2)在细胞数量、形态、加力后出现的空腔均未见明显的差异,但胞膜破裂的现象似乎有所减少。Fer-1干预组胞内亚Tissue Culture铁离子和ROS的含量相较于单纯加力组(5dyn/cm~2)有所下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。细胞免疫荧光结果为对比加力组(5dyn/cm~2),Fer-1组中GPX4的荧光强度有所上升,ACSL4的荧光强度有所下降,其差异具有统计学意义(P<0.05)。WB结果显示:相对于加力组(5dyn/cm~2),Fer-1干预组中IL-1β(P<0.05)、IL-18(P>0.05)及ACSL4(P<0.001)的表达降低,GPX4(P<0.05)和Nrf2(P<0.0001)的表达升高。结论:(1)本实验首次通过检测FUT-175抑制剂TMD患者滑液中铁死亡标志物ACSL4,GPX4的表达差异,推测铁死亡可能与早期TMD的进展相关(2)利用不同力值的FFSS对FLSs进行干预,通过观察细胞形态,检测炎症、分解代谢以及铁死亡相关指标,发现了力学因素对FLSs的诸多影响。(3)首次发现力学信号可引起FLSs铁死亡相关指标的变化。通过对Fer-1作用的研究,间接证实了细胞铁死亡与异常FFSS诱导的滑膜炎间的关系,为今后的研究更加深入的研究奠定了基础。