壳多糖酶3样蛋白质1在腰椎关节突关节退行性病变中的作用

来源：中华骨科杂志2022年第17期北京时间：

作者：陈元振,王磊,谢良玉,曹盛楠,于秀淳,李华忠,黄伟敏,师彬,王丹丹

单位：山东第一医科大学附属颈肩腰腿痛医院,中国人民解放军第四五六中心医院,山东第一医科大学附属颈肩腰腿痛医院,山东第一医科大学,中国人民解放军联勤保障部队九六〇医院,山东第一医科大学附属颈肩腰腿痛医院,中国人民解放军联勤保障部队九六〇医院,山东第一医科大学附属颈肩腰腿痛医院,山东第一医科大学附属颈肩腰腿痛医院

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（ =0.76， <0.001），与性别不相关（ =-0.12， =0.500），与年龄呈正相关（ =0.47， =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（ =18.90， <0.001）。与对照组比较，CHI3L1组软骨细胞在培养48 h（OD /fold=7.132）、72 h（OD /fold=4.803）、96 h（OD /fold=2.431）和120 h（OD /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（ =4.70， <0.001）和S期比例（ =5.80， <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（ =4.47， <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（ =132.72， <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（ =376.10， <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（ =103.16， <0.001； =54.32， <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。

关键词：椎关节突关节;骨关节炎;软骨细胞;壳多糖酶3样蛋白质1

基金资助：泰山学者特聘专家计划ts201511074