膝关节镜下所见血管翳患者滑膜中VEGF、TGF-β1的表达及其意义

陈 磊,王维山,王永明,史晨辉

膝关节镜下所见血管翳患者滑膜中VEGF、TGF-β1的表达及其意义

陈 磊,王维山,王永明,史晨辉

(石河子大学医学院第一附属医院,石河子832008)

为探讨VEGF、TGF-β1两因子与血管翳的相互关系,为血管翳的临床治疗提供指导,选择行膝关节镜手术且发现在1～3个部位出现血管翳的患者,根据血管翳出现部位的数量将其滑膜标本筛选分为3个实验组,每组15例,其中未发现血管翳患者滑膜的标本为对照组。采用免疫组化技术检测与观察VEGF、TGF-β1在各组中的表达,分析其表达意义。结果表明:与对照组相比,实验组中的 VEGF、TGF-β1呈高表达,差异有统计学意义(P<0.05),且与血管翳出现的部位数相关,随着出现部位的增加,VEGF、TGF-β1的阳性表达率也随之增高;将V EGF与 TGF-β1的检验结果进行Spearman相关分析,结果显示两因子的阳性率呈正相关(r=0.910,P=0.000)。这表明,VEGF、TGF-β1的过度表达与膝关节血管翳的形成密切相关,检测膝关节滑膜组织中VEGF和 TGF-β1的表达有助于预测血管翳的发展趋势。

血管翳;滑膜;VEGF;TGF-β1

膝关节镜下所见的血管翳是一种以血管增生,炎性细胞浸润为特征的血管结缔组织,表现为异常增生的毛细血管网,与膝关节软骨的破坏密切相关,可见于多种膝关节疾病。国内外学者研究发现[1],血管翳由血管、单核细胞、纤维母细胞侵入组织内,它们可激活基质金属蛋白酶、组织蛋白酶和肥大细胞蛋白酶等,使软骨基质降解、变性,最终导致关节软骨破坏。新生血管生成是产生和维持血管翳的重要标志,而血管生成受一系列生长因子和抑制因子的诱导和调节,其中血管内皮生长因子(VEGF)和转化生长因子β1(TGF-β1)在血管生成过程中的研究备受关注,但二者与血管翳的相互关系尚未明确。本研究通过免疫组化技术,研究 VEGF、TGF-β1在膝关节镜下所见血管翳患者滑膜中的表达情况及其意义,拟初步探讨两因子与血管翳的相互关系,为临床治疗提供指导。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择1998年至2008年间在新疆石河子大学医学院第一附属医院骨一科行膝关节镜手术并发现其中1～3个部位(包括滑膜、叉韧带、半月板、关节软骨面等)出现血管翳(图1)的患者,根据血管翳出现部位的数量将其滑膜标本筛选分为3组,每组15例,共 45例,其中男 20例,女 25例,年龄 12～84岁,平均51.7岁;临床诊断为膝关节滑膜炎、滑膜皱襞综合症27例,骨性关节炎、滑膜炎15例,类风湿

图1 关节镜下发现血管翳Fig.1 The pannus wasfound by arthroscope

2 结果

2.2 VEGF在各组的表达情况

VEGF的阳性效应产物为棕黄色颗粒,主要分布于细胞浆(图 3、图 4)。将各实验组与对照组关节炎1例,化脓性关节炎1例,痛风性关节炎1例。对照组为关节镜手术中未发现血管翳(图2)患者的滑膜标本15例,男 7例,女 8例,年龄 16～82岁,平均46.3岁;临床诊断为膝关节滑膜炎14例,痛风性关节炎1例。

1.2 试剂与方法

采用免疫组化SP法,其中兔抗人V EGF和兔抗人 TGF-β1多克隆抗体(浓缩型)均购自北京博奥森生物技术公司。免疫组化染色程序按试剂盒说明书进行操作。VEGF一抗按1∶600稀释,TGF-β1一抗按1∶200稀释,对照组以 PBS液代替一抗。

1.3 结果判定

VEGF、TGF-β1阳性效应产物均为棕黄色颗粒,主要分布于细胞浆。参照Szekanecz等[2]方法,根据400倍视野下观察结果评分:(1)阳性细胞百分率:阳性细胞百分数<10%,记为0分;10%～40%记为1分;40%～70%记为2分;阳性细胞百分数>70%,记为3分。(2)着色强度:不显色或显色不清为0分;浅黄色为1分;棕黄色为2分;棕褐色为3分。将二者评分相加,作为该切片最终评分,0分为阴性,1～2分为弱阳性,3～4分为阳性,5～6分为强阳性。本研究中将阳性及强阳性结果合并统计。

1.4 统计学方法

图2 关节镜下未发现血管翳Fig.2 The pannus was not found by arthroscope

采用SPSS13.0软件进行统计学处理。采用Fisher's确切概率法分析组间差异,用Spearman法分析VEGF与 TGF-β1的相关性。检验水准α=0.05。VEGF的表达结果进行比较(表1),经 Fisher's法检验,P=0.000,四组间V EGF表达差异有统计学意义。每组中阳性及强阳性表达率分别为13.3%、53.3%、73.3%、93.3%,与对照组相比,实验组阳性及其比率随出现血管翳部位数的增加有递增趋势。

图3 VEGF在滑膜组织中的阴性表达(×400),SP法Fig.3 The negative expression of VEGFin synovial membrane(×400),SP

表1 各实验组与对照组VEGF表达的检测结果n/%Tab.1 The expression of VEGFin every experimental groups and control groups n/%

图5 TGF-β1在滑膜组织中的阴性表达(×400),SP法Fig.5 The negative expression of TGF-β1 in synovial membrane(×400),SP

表2 各实验组与对照组TGF-β1表达的检测结果 n/%Tab.2 The expression of TGF-β1 in every experimental groups and control groups n/%

图4 VEGF在滑膜组织中的阳性表达(×400),SPFig.4 The positive expression of VEGFin synovial membrane(×400),SP

2.2 TGF-β1在各组的表达情况

TGF-β1阳性效应产物也为棕黄色颗粒,主要分布于细胞浆(图5、图6)。

将各实验组与对照组的 TGF-β1表达结果进行比较,经 Fisher's法检验,P=0.000,四组间 TGF-β1的表达差异有统计学意义。每组中的阳性强阳性表达率分别为6.7%、40%、73.3%、86.7%,与对照组相比,实验组阳性及强阳性比率随出现血管翳部位数的增加有递增趋势(表2)。

图6 TGF-β1在滑膜组织中的阳性表达(×400),SP法Fig.6 The positive expression of TGF-β1 in synovial membrane(×400),SP

2.3 VEGF与 TGF-β1的相关性

将 VEGF与 TGF-β1的检验结果进行Spearman相关分析,r=0.910,P=0.000,这表明两因子的阳性率存在正相关关系。

3 讨论

血管形成包括3个不同的阶段:血管发生(vasculogenesis),血管生成(angiogenesis)和动脉生成(arteriogenesis)[3]。VEGF在上述过程均有直接的促进作用,是目前所知唯一且具有特异性作用于血管内皮细胞的生长因子,是人体中最强的血管生成因子[4]。V EGF与其受体结合后最主要的生物学效应是促使内皮细胞有丝分裂,诱导血管内皮细胞的分裂、增殖,并促使内皮细胞迁移,增强了毛细血管通透性、使血浆外渗,有利于新生血管以出芽的方式,促成周围血管大量形成,新生血管的数量与VEGF的表达密切相关;又可使非内皮细胞分泌VEGF,再通过旁分泌机制作用于其他细胞[5]。由于在血管生成中具有极其重要的作用,使VEGF及其受体与某些生理过程和新生血管形成相关性疾病关系密切。血管形成是血管翳形成的重要部分,具有类肿瘤样生长的特点,并受多种因素影响。VEGF作为主要的血管新生因子,与血管新生拮抗因子之间的不平衡会导致大量病理性新生血管的形成[6]。本研究表明,与对照组相比,出现血管翳组中的V EGF呈高表达,且与血管翳出现的部位数相关,随着出现部位的增加,VEGF的阳性表达率也随之增高。证实VEGF的过度表达与膝关节血管翳的形成和发展密切相关并发挥重要作用。

TGF-β1是一种具有双相调节功能的生长因子,是细胞增生、分化,细胞外基质和免疫应答的有效调节者[7]。它可促进滑膜增生,增强炎症细胞趋化及细胞外基质合成,促进血管新生,抑制免疫反应等作用。有研究发现,在关节炎滑膜中,TGF-β1存在于63%的滑膜衬里层细胞、45%的间质巨噬细胞和48%的血管内皮细胞中。Mussener等[8]曾动态观察CIA大鼠滑膜组织 TGF-β1及其受体的表达情况,发现病程进展与 TGF-β1及受体表达增加呈动态过程。戴冽等[9]研究也发现,在类风湿关节炎的滑膜中,TGF-β1表达增加,并随血管及肉芽组织的增生而表达增强,在缓解期滑膜TGF-β1表达下降。本研究表明,与对照组相比,实验组中 TGF-β1呈高表达,且与血管翳出现的部位数相关,随着出现部位的增加,TGF-β1的阳性表达率也随之增高。提示TGF-β1的过度表达与膝关节血管翳的形成和发展密切相关并同样发挥重要作用。

由于VEGF能特异性地促进血管内皮分裂、增殖及迁移,被公认在血管生成中作为一个中心调节者,是最有力的血管生成因子。然而,越来越多的证据表明,一种特异性细胞因子所激发的细胞反应不是孤立的,而是依靠其他调节因素的存在。Tamura等[10]的研究表明,TGF-β1可活化血管因子。TGF-β1诱导滑膜血管增生是通过刺激滑膜细胞分泌V EGF来实现的,它是促进滑膜成纤维细胞分泌VEGF的最强诱导剂,其作用是血小板源性生长因子(PDGF)和白细胞介素(IL-1)作用的6倍。本研究发现,TGF-β1的表达与VEGF表达呈明显的正相关关系(P<0.05),随着VEGF阳性表达的增高,TGF-β1的阳性表达也随之增高。提示 TGF-β1活化并促进VEGF的表达,两者在膝关节血管翳的形成发展中共同起协同作用。本研究表明,通过检测膝关节滑膜组织中VEGF和 TGF-β1的表达,有助于预测血管翳的发展趋势;而通过抑制两因子的表达,可能成为以血管翳为特征滑膜炎的一种新型治疗方式,从而指导临床治疗。

[1]吴 丽,魏 伟.类风湿关节炎中血管生成的分子机制[J].中国药理学通报,2004,20(10):1098-1102.

[2]Kikuchi H,Shinmada W,Nonaka T,et al.Significance of serine proteinase and matrix metalloproteinase systems in the destruction of human articular artilage[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,1996,23:885-889.

[3]周忠江,叶海燕.血管生长因子靶向基因治疗[J].国外医学心血管疾病分册,2002,29(2):98-101.

[4]Lee J C,Chow N H,Wang S T,et al.Prognosis value of vascular endothelial growth factor expression in colorectal cancer patients[J].Eur J Cancer,2000,36:748.

[5]肖 敏,王 玮.血管内皮生长因子165对实验性兔动脉粥样硬化斑块形成的影响[J].中国动脉硬化杂志,2005,13(4):421-424.

[6]王金凯,孙丽霞,赵柱军,等.类风湿关节炎患者血清血管内皮生长因子和转化生长因子-β1的测定及其临床意义[J].中华风湿病学杂志,2002,6(5):374-376.

[7]Kim K Y,Jeong S Y,Won J,et al.Induction of angiogenesis by expression of soluble typeⅡTransforming growth factor-βreceptor in mouse hepatoma[J].J Biol Chem,2001,276(42):38781-38786.

[8]Mussener A,Funak K,Kleinan S.Dynamic expression of TGF-βand the typeⅠand Ⅱ receptors in the synovial tissue of arthritis rats[J].Clin Exp Immunol,1999,107(3):112-119.

[9]戴 冽,叶志强,汤美安,等.类风湿关节炎滑膜转化生长因子β表达及与病理改变的关系[J].中华风湿病学杂志,2000,4(6):357-60.

[10]Tamura M.Fukaya T,Enomotc A,et al.Transforming growth factor-beta isoforms and receptors in endometriotic cysts of the human ovary Am[J].Reprod Immunol,1999,42:162-167.

The Expression of VEGFand TGF-β1in Synovial Membrane of the Patients of Knee Joint Pannus

CHEN Lei,WANG Weishan,WANG Yongming,SHI Chenhui
(The First Affiliated Hospital,Shihezi University School of Medicine,Shihezi 832002,China)

To elucidate VEGF and TGF-β1expression in synovial membrane of the patients of knee joint pannus by analyzing of them.15 synovial membrane specimensof the patientsof knee joint pannus in every groups that the pannus was found in 1～3 parts by arthroscope were selected as test group.15 specimens that the pannus was not found by arthroscope were selected as control group.Distribution of V EGF and TGF-β1in every group was observed by immunohistochemistry.The expression of them was statistically compared.The expression of VEGF and TGF-β1in control group was significantly lower than the test group(P<0.05).TGF-β1was significantly correlated with expression of VEGF(P<0.05).VEGF and TGF-β1were involved and played a important part in formation and progression of pannus.Detecting the expression of VEGF and TGF-β1in synovial membrane of knee joint can conduce to estimate the progression of pannus.

pannus;synovial membrane;VEGF;TGF-β1

R779.63

A

1007-7383(2010)01-0072-04

2009-01-13

陈 磊(1981-),男,主治医师,专业方向为骨科学研究。

史晨辉(1961-),男,主任医师,教授,从事骨科学研究;e-mail:sch7890@yahoo.com.cn。