探讨AQP1、AQP3及IL-1β在膝关节炎滑膜中的表达及意义*

唐 进，吉 明，徐立新

重庆三峡中心医院骨科(重庆 404000)

探讨AQP1、AQP3及IL-1β在膝关节炎滑膜中的表达及意义*

唐 进，吉 明，徐立新

重庆三峡中心医院骨科(重庆 404000)

目的：探讨水通道蛋白l(AQP1)、水通道蛋白3(AQP3)和白介素-1β(IL-1β)在膝关节炎滑膜组织中的表达意义及与膝关节滑膜炎症的关系。方法：选取收治的80例膝关节炎患者作为研究对象，采用免疫组织化学法检测患者关节滑膜阻滞中AQP1、AQP3以及IL-1β的表达水平，并采用双盲法测定累积光密度，分析各因子表达水平之间的相关性以及临床意义。结果：不同病情程度的滑膜炎患者AQP1、AQP3及IL-1β指标比较差异存在统计学意义(P<0.05)，并且随着病情的加重，AQP1、AQP3及IL-1β指标均呈上升趋势；相关性分析结果显示AQP1、AQP3及IL-1β与滑膜炎症程度分度呈正相关性(P<0.05)，AQP1表达与IL-1β表达呈正相关(P<0.05)，AQP3表达与IL-1β表达呈正相关(P<0.05)。结论：AQP1、AQP3及IL-1β在滑膜炎的发生发展过程中具有重要的应用，但其具体的临床病理机制仍需进一步深入研究。

膝关节炎是一种中老年人群常见的骨关节疾病，其滑膜病理表现为炎症改变，如滑膜血管扩张，血浆和细胞外渗，产生大量渗出液，同时滑膜细胞活跃，产生大量粘液素，临床上呈现出关节肿胀及活动受限，明显影响着人们的生活质量[1]。近年来针对水通道蛋白的研究发现，关节滑膜细胞膜上的水通道蛋白1(AQP1)、AQP3可能与滑膜炎症的发生与发展具有密切联系，白介素-1β(IL-1β)作为常见的炎症因子，在滑膜炎的发生与发展中同样具有重要作用[2]。本研究通过对80例膝关节炎患者进行观察分析，探讨AQP1、AQP3及IL-1β在膝关节炎滑膜中的表达及意义，现报告如下。

资料与方法

1 一般资料 收集重庆三峡中心医院病骨关节科2015年8月至2016年8月期间膝关节滑膜切除标本，包括人工膝关节置换手术及膝关节镜手术，共80例，男37例，年龄18～73岁，中位年龄53岁。女43例，年龄17～72岁，中位年龄43岁。滑膜组织标本采集需要在术中应用活检钳进入患者关节腔，钳夹3～5块髌上囊处的滑膜组织，并将其放入4%多聚甲醛保存液中保存备用，固定处理后进行脱钙、冲洗、脱水、透明、浸蜡、包埋等操作并进行切片处理，将获取的标本应用HE染色进行处理。

2 方 法

2.1 滑膜炎组织病理学评估：首先根据标本滑膜中的定居细胞群(包括纤维细胞、成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞)、迁移细胞群(淋巴细胞和浆细胞)和内膜细胞群进行病情病理评估，并建立间质细胞激活、炎症细胞浸润以及内膜细胞增生3种炎症特征，依次分为0分(正常)、1分(轻度)、2分(中度)和3分(重度)，汇总3种病情程度的参数，其中0～1分表示正常组织，且炎症级别为0级；总分2～3分可诊断为轻度滑膜炎，炎症级别为1级；总分4～6分诊断为中度滑膜炎，炎症级别为2级；7～9分诊断为重度滑膜炎，炎症级别为3级。

2.2 免疫组织化学染色：采用免疫组织化学染色法对标本进行处理，相关指标的检测采用SABC法处理，组织切片厚度为4μm，将切片后的组织标本平铺于涂有多聚赖氨酸的载玻片上，考片过夜并脱蜡至水。3%过氧化氢冲洗10 min，以阻断内源性过氧化物酶活性，PBS冲洗3次×5 min，复合酶37 ℃修复10 min。分别滴加一抗AQP1、AQP3和IL-1β抗体，37 ℃孵育l h，PBS冲洗3次，滴加增强剂，37 ℃孵育20 min．PBS冲洗3次，滴加二抗，37℃孵育30 min，PBS冲洗3次。二氨基联苯胺(DAB)溶液显色，冲洗，复染，脱水．透明，封片。用已知AQP1、AQP3及IL-1β阳性的滑膜组织作为阳性对照，用PBS代替一抗作为阴性对照。AQP1、AQP3兔抗人多克隆抗体及IL-1β兔抗人多克隆抗体为北京博奥森生物技术公司产品。

2.3 结果判定：采用双盲法对胞质及胞膜上出现的棕色、棕黄色染色细胞进行计数(视为阳性细胞)，随机选取5个高倍视野并利用IPP软件进行图像分析，测定每一个视野下累积光密度(D)，D=平均光密度(average density)*面积(area)。然后取5个高倍视野的D平均值，通过D的大小来反映组织各种抗原表达的高低。

3 统计学方法 使用SPSS 17.0统计学软件，组间比较采用χ2检验，相关性分析采用Spearman相关分析，P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1 组织病理学观察 可见膝关节滑膜呈不同程度增生：包括滑膜脏层细胞增生，滑膜组织内新生毛细血管，并且有淋巴细胞、浆细胞浸润，部分有中性粒细胞浸润和纤维索性坏死。

2 AQP1、AQP3及IL-1β的表达效果分析 不同病情程度的滑膜炎患者AQP1、AQP3及IL-1β指标比较显著差异有统计学意义(P<0.05)，并且随着病情的加重，AQP1、AQP3及IL-1β指标均呈上升趋势，见表1。

3 AQP1、AQP3及IL-1β与滑膜炎症程度的关系 AQP1、AQP3及IL-1β与滑膜炎症程度分度呈正相关性(r=0.991、0.998、0.997，P<0.05)；AQP1阳性表达与IL-1β呈正相关(r0级=0.962，r1级=0.8389，r2级=0.972，r3级=0.9474，P<0.05)，AQP3与IL-1β阳性表达呈正相关(r0级=0.876，r1级=0.8469，r2级=0.920，r3级=0.9413，P<0.05)。

表1 不同炎症程度滑膜组织中AQP1、AQP3及IL-1β指标表达情况

讨 论

由于关节腔内的大部分细胞生化反应均在液体环境下进行，而细胞外的双磷脂细胞膜成分导致水、离子等极性分子不能顺利透过这层细胞膜[3]，而极性分子的跨膜运动则主要依赖细胞膜上AQPs实现[4]。当发生关节病变时，关节内的软骨细胞外基质遭到破坏，软骨细胞内外渗透压环境改变，诱导AQPs重新分布、活性增强，表达上调，增加细胞膜水通透性促进病变发生发展，导致软骨细胞吸水肿胀，最终破裂、死亡。软骨磨损颗粒和降解物质进入关节腔，刺激A型滑膜细胞分泌炎性因子，加重滑膜增生肿胀，负责分泌滑液的B型细胞异常增殖，导致滑膜 AQPs 过度表达，滑液分泌能力增强，关节积液增多，引起关节水肿[5]。本研究发现，AQP1、AQP3在膝关节炎滑膜中的表达随着滑膜炎症程度加重而增强，表明关节滑膜 AQP1、AQP3异常表达在关节炎发生发展中发挥重要作用，提示其在滑膜中的表达随着滑膜炎症病情发展而逐渐增高[6]。本组研究也发现AQP1、AQP3的阳性表达与IL-lβ阳性表达呈正相关，提示AQP1、AQP3和IL-lβ在促滑膜炎症的过程中可能有某种协同作用。

综上所述，关节炎中AQP1、AQP3以及IL-lβ因子的表达较正常健康关节组织中明显升高，而在进一步的研究中可将关节炎的诊断和治疗靶点转移到AQPs及炎症介质上，可通过构想导入更多的抑制滑膜炎症的细胞因子或药物达到更高效的协同作用，如白介素-1β受体拮抗剂、AQP1拮抗剂、AQP3拮抗剂等，能够促进病变关节过度表达AQPs，并促使其重新恢复到正常水平，则该部位水代谢也会逐渐趋近于动态平衡，从而有效地抑制关节炎进一步发展。

[1] 刘振杰, 张丹丹, 李 涛,等. RNAi下调MMP-14表达对类风湿关节炎滑膜细胞炎症因子分泌的影响[J]. 广东医学, 2015, 36(15):2342-2345.

[2] 侯亚平. 膝骨关节炎患者滑液中炎症因子的表达及其与中医证型的相关性分析[J]. 湖南中医药大学学报, 2014, 34(4):29-31.

[3] 黄淑婷, 徐建华, 丁长海. 炎症细胞因子及力学因素在膝骨关节炎发病机制和关节结构改变中的作用[J]. 安徽医学, 2013, 34(9):1417-1419.

[4] 吕 嘉, 向 川, 卫小春,等. 血管内皮生长因子及水通道蛋白1与类风湿关节炎滑膜血管生成的相关性分析[J]. 中华风湿病学杂志, 2012, 16(3):200-202.

[5] 唐 进, 黄良库, 彭李华, 等. 低频脉冲超声干预膝骨关节炎模型兔关节软骨及滑膜水通道蛋白 3 的表达[J]. 中国组织工程研究, 2011, 15(11): 1941-1944.

[6] 尤笑迎. 降钙素对兔膝骨性关节炎关节软骨细胞凋亡及NO含量的影响[J]. 陕西医学杂志, 2012, 41(3):289-291.

InvestigatetheexpressionandsignificanceofAQP1,AQP3andIL-1betainsynovialarthritisoftheknee

Tang Jin，Ji Ming，Xu Lixin.

Department of Orthopedics, Chongqing Three Gorges Central Hospital (Chongqing 404000)

Objective: To investigate the water channel protein L (AQP1), aquaporin 3 (AQP3) and interleukin -1 (IL-1) expression in synovium of knee osteoarthritis in the knee joint synovitis and relationship with disease. Methods: 80 cases of knee osteoarthritis were selected as the research object, using immunohistochemical method to detect AQP1 in patients with synovial block. Results:Synovitis in patients with AQP1, AQP3 and IL-1 beta index is a significant difference (P<0.05), and with the aggravation of the disease, AQP1, AQP3 and IL-1 increased beta index; correlation analysis showed that AQP1, AQP3 and IL-1 beta and the degree of synovitis of indexing was positively correlated (r=0.991,0.998,0.997P<0.05). Conclusion: AQP1, AQP3 and IL-1 play an important role in the occurrence and development of synovitis, but the specific clinical and pathological mechanisms still need further study.

Osteoarthritis, knee Synovitis Interleukin-1beta Aquaporin 1 Aquaporin 3

*重庆市万州区科学技术项目(201503021 )

骨关节炎, 膝 滑膜炎 白细胞介素-1β 水通道蛋白 1 水通道蛋白3

R684.3

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.12.057

(收稿：2017-11-05)