豚鼠原发性骨性关节炎的血清IGF-I检测及意义
豚鼠原发性骨性关节炎的血清IGF-I检测及意义
蓝旭 刘雪梅 葛宝丰 许建中
摘 要 目的：探讨胰岛素样生长因子I(IGF-I)在豚鼠原发性骨性关节炎早期病变机制中的作用。方法：Hartley雌性豚鼠30只，以出生后1、3、7月分3组，每组10只。观察豚鼠膝关节软骨降解情况，用线性相关分析法分析各组变量间的相关关系。结果：3个月组豚鼠关节软骨即有严重降解，其血清IGF-I水平随年龄段的增长而升高，各组间差异非常显著(p<0.01)。3组豚鼠血清IGF-I与其年龄呈显著正相关(r=0.56,p<0.001)。结论：IGF-I是关节软骨生长发育的重要调节因子，IGF-I的代谢可能与原发性骨关节炎的发病机制有关。
关键词：骨性关节炎；胰岛素样生长因子I；放射免疫测定
, 百拇医药
原发性骨性关节炎(OA)的实质是软骨的退行性改变，包括软骨结构及生化成份的改变[1，2]。研究表明，Hartley豚鼠软骨的降解与人类OA的发展非常相似，并且较严重的双膝和远指关节OA患者血清IGF-I的水平增加[3，4]。本实验选用不同月龄3组雌性豚鼠，观察其膝关节软骨形态学变化，监测其血清IGF-I水平的动态改变，以期对OA早期发病机制进行探讨。
1 材料与方法
1.1 试剂 IGF-I标准品(Sigma),125I-IGF-I、兔抗人血清、包被驴抗兔抗体的Amerlex-M磁性分离剂(Amersham)。
1.2 实验动物 选用雌性Hartley豚鼠30只(卫生部兰州生物制品研究所)。按出生月龄分组：(1)1月组(幼年)，体重(225.6±12.7)g;(2)3月组(体成熟)，体重(578.6±48.3)g;(3)7月组(成年)，体重(550.2±42.5)g。每组10只，均在达到分组月龄后1周内处死取材。
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1.3 实验方法 (1)经股动脉抽取全血，在4h内离心，取上清液，置于-20℃低温冰箱保存。处死豚鼠后立即取下左后腿膝关节软骨及胫骨平台，置生理盐水中，直视观察大体形态。(2)血清经过酸-醇抽提将IGF-I从结合蛋白中分离出来。IGF-RIA测定在含5%小牛血清的PBS液进行。在100μl标准品或抽提样品中加100μ抗血清、100μl 125I-IGF-I，摇匀后在2～4℃孵育48h。应用Amerlex-M分离试剂分离结合IGF-I与游离IGF-I，加500μl Amerlex-M分离剂，摇匀后在15℃～30℃下静置10min，置于磁性分离架上15min，弃上清液，倒置5min，测每分γ计数。所得数据用均数标准差(X±s)表示，作t检验。
2 结 果
2.1 大体形态观察 1月组豚鼠软骨面光滑，平坦而有光泽，呈白色透明状。3，7月组所有豚鼠关节面粗糙，中央呈现小颗粒并有轻度凹陷，软骨面无光泽，干燥呈微黄色。
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2.2 血清IGF-I的检测 血清IGF-I在1，3，7月组分别为(80.21±32.16)μg/L、(130.77±30.62)μg/L、(196.53±29.35)μg/L。7月和3月组分别与1月组、7月组与3月组比较血清IGF-I显著升高(p<0.01)
2.3 相关分析 将3组血清IGF-I与豚鼠年龄作相关分析，两者呈显著正相关(r=0.56,p<0.001)。
3 讨 论
IGF-I促进软骨细胞增殖分化，刺激软骨基质合成，抑制软骨细胞介导的基质分解[5]IGF、IGFBP、IGF受体及相关蛋白酶在功能上有协同性，因此可以把它们称为IGF系统。IGF虽然有修复软骨的作用，但OA的软骨细胞对之并不敏感，这和IGF系统各成分失平衡有关。骨赘形成也和IGF有关。我们发现3个月豚鼠关节软骨即有严重降解，其血清IGF-I水平随年龄段的增长而升高。且豚鼠血清IGF-I与其年龄呈显著正相关。实验结果表明，OA血清中较高的IGF-I水平可能是机体企图对软骨进行修复的反应，然而结果却促进了骨赘形成，进一步加重了OA关节软骨的病理过程。
, 百拇医药
OA患者软骨细胞中的IGF-I及IGF-ImRNA数量较正常为高，但IGF-I和受体之间的结合力下降，表明OA软骨细胞对IGF-I不敏感，这可能和细胞表面的IGFBP多于IGF-I受体有关[6，7]。Olney等[8]发现，在OA患者明显肉眼病理改变的软骨区取材的软骨细胞其IGF-ImRNA比正常对照高3.5倍，IGFBP-3比正常高24倍，异常增加的IGFBP阻碍了IGF-I和受体之间的结合。因此OA发生的基本原因之一可认为与IGF-I水平的升高及IGF系统的紊乱有密切关系。
作者简介：蓝旭(1970-)，男，甘肃兰州人，主治医师，医学硕士，作者单位：蓝旭(兰州军区总医院骨科研究所，兰州 730050)
刘雪梅(兰州军区总医院骨科研究所，兰州 730050)
葛宝丰(兰州军区总医院骨科研究所，兰州 730050)
, 百拇医药
许建中(第三军医大学西南医院骨科 重庆 400038)
研究方向：创伤外科，组织工程，电话：(0931)8975429
参考文献：
〔1〕 Ehrlich MG,Mankin HJ,Jones H,et al.Biochemical confirmation of an experimental osteoarthritis model[J].J Bone Joint Surg(Am), 1975,57(3):392.
〔2〕 Mankin HJ,Louis L.Biochemical and abnormalities in articular cartilage form osteoarthritic human hips[J].J Bone Joint Surg(Am), 1970,52(3):424.
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〔3〕 Bendele AM,Human JF.Spontaneous cartilage degeneration in guinea pigs[J].Arthritis Rheum,1988,31(4):561～565.
〔4〕 Llyd ME,Hart DJ,et al.Relation between insulin-like growth factor-I concentrations,osteoarthritis,bone density,and fractures in the general population:the Chingford study.Ann Rheum Dis,1996，55(12):870～4.
〔5〕 Trippel SB.Growth factor actions on articular cartilage[J].J Rheumatol Suppl.1995，43:129～32.
, 百拇医药
〔6〕 Schneiderman R,Rosenberg N,et al.Concentration and size distribution of insulin-like growth factor-I in human normal and osteoarthritic synovial fluid and cartilage.Arch Biochem Biophys,1995，324(1):173～88.
〔7〕 Dore S,Pelletier JP,et al.Human osteoarthritic chondrocytes possess an increased number of insulin-like growth factor binding sites but are unresponsive to its stimulation.Possible role of IGF-I-binding proteins.Arthritis Rheum,1994，37(2):253～63.
〔8〕 Olney RC,Tsuchiya K,et al.Chondrocytes from osteoarthritic cartilage have increased expression of insulin-like growth factor I(IGF-I) and IGF-binding protein-3(IGFBP-3)and -5,but not IGF-Ⅱ or IGFBP-4[J].J Clin Endocrinol Metab,1996，81(3):1 096～103., 百拇医药
蓝旭 刘雪梅 葛宝丰 许建中
摘 要 目的：探讨胰岛素样生长因子I(IGF-I)在豚鼠原发性骨性关节炎早期病变机制中的作用。方法：Hartley雌性豚鼠30只，以出生后1、3、7月分3组，每组10只。观察豚鼠膝关节软骨降解情况，用线性相关分析法分析各组变量间的相关关系。结果：3个月组豚鼠关节软骨即有严重降解，其血清IGF-I水平随年龄段的增长而升高，各组间差异非常显著(p<0.01)。3组豚鼠血清IGF-I与其年龄呈显著正相关(r=0.56,p<0.001)。结论：IGF-I是关节软骨生长发育的重要调节因子，IGF-I的代谢可能与原发性骨关节炎的发病机制有关。
关键词：骨性关节炎；胰岛素样生长因子I；放射免疫测定
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原发性骨性关节炎(OA)的实质是软骨的退行性改变，包括软骨结构及生化成份的改变[1，2]。研究表明，Hartley豚鼠软骨的降解与人类OA的发展非常相似，并且较严重的双膝和远指关节OA患者血清IGF-I的水平增加[3，4]。本实验选用不同月龄3组雌性豚鼠，观察其膝关节软骨形态学变化，监测其血清IGF-I水平的动态改变，以期对OA早期发病机制进行探讨。
1 材料与方法
1.1 试剂 IGF-I标准品(Sigma),125I-IGF-I、兔抗人血清、包被驴抗兔抗体的Amerlex-M磁性分离剂(Amersham)。
1.2 实验动物 选用雌性Hartley豚鼠30只(卫生部兰州生物制品研究所)。按出生月龄分组：(1)1月组(幼年)，体重(225.6±12.7)g;(2)3月组(体成熟)，体重(578.6±48.3)g;(3)7月组(成年)，体重(550.2±42.5)g。每组10只，均在达到分组月龄后1周内处死取材。
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1.3 实验方法 (1)经股动脉抽取全血，在4h内离心，取上清液，置于-20℃低温冰箱保存。处死豚鼠后立即取下左后腿膝关节软骨及胫骨平台，置生理盐水中，直视观察大体形态。(2)血清经过酸-醇抽提将IGF-I从结合蛋白中分离出来。IGF-RIA测定在含5%小牛血清的PBS液进行。在100μl标准品或抽提样品中加100μ抗血清、100μl 125I-IGF-I，摇匀后在2～4℃孵育48h。应用Amerlex-M分离试剂分离结合IGF-I与游离IGF-I，加500μl Amerlex-M分离剂，摇匀后在15℃～30℃下静置10min，置于磁性分离架上15min，弃上清液，倒置5min，测每分γ计数。所得数据用均数标准差(X±s)表示，作t检验。
2 结 果
2.1 大体形态观察 1月组豚鼠软骨面光滑，平坦而有光泽，呈白色透明状。3，7月组所有豚鼠关节面粗糙，中央呈现小颗粒并有轻度凹陷，软骨面无光泽，干燥呈微黄色。
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2.2 血清IGF-I的检测 血清IGF-I在1，3，7月组分别为(80.21±32.16)μg/L、(130.77±30.62)μg/L、(196.53±29.35)μg/L。7月和3月组分别与1月组、7月组与3月组比较血清IGF-I显著升高(p<0.01)
2.3 相关分析 将3组血清IGF-I与豚鼠年龄作相关分析，两者呈显著正相关(r=0.56,p<0.001)。
3 讨 论
IGF-I促进软骨细胞增殖分化，刺激软骨基质合成，抑制软骨细胞介导的基质分解[5]IGF、IGFBP、IGF受体及相关蛋白酶在功能上有协同性，因此可以把它们称为IGF系统。IGF虽然有修复软骨的作用，但OA的软骨细胞对之并不敏感，这和IGF系统各成分失平衡有关。骨赘形成也和IGF有关。我们发现3个月豚鼠关节软骨即有严重降解，其血清IGF-I水平随年龄段的增长而升高。且豚鼠血清IGF-I与其年龄呈显著正相关。实验结果表明，OA血清中较高的IGF-I水平可能是机体企图对软骨进行修复的反应，然而结果却促进了骨赘形成，进一步加重了OA关节软骨的病理过程。
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OA患者软骨细胞中的IGF-I及IGF-ImRNA数量较正常为高，但IGF-I和受体之间的结合力下降，表明OA软骨细胞对IGF-I不敏感，这可能和细胞表面的IGFBP多于IGF-I受体有关[6，7]。Olney等[8]发现，在OA患者明显肉眼病理改变的软骨区取材的软骨细胞其IGF-ImRNA比正常对照高3.5倍，IGFBP-3比正常高24倍，异常增加的IGFBP阻碍了IGF-I和受体之间的结合。因此OA发生的基本原因之一可认为与IGF-I水平的升高及IGF系统的紊乱有密切关系。
作者简介：蓝旭(1970-)，男，甘肃兰州人，主治医师，医学硕士，作者单位：蓝旭(兰州军区总医院骨科研究所，兰州 730050)
刘雪梅(兰州军区总医院骨科研究所，兰州 730050)
葛宝丰(兰州军区总医院骨科研究所，兰州 730050)
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许建中(第三军医大学西南医院骨科 重庆 400038)
研究方向：创伤外科，组织工程，电话：(0931)8975429
参考文献：
〔1〕 Ehrlich MG,Mankin HJ,Jones H,et al.Biochemical confirmation of an experimental osteoarthritis model[J].J Bone Joint Surg(Am), 1975,57(3):392.
〔2〕 Mankin HJ,Louis L.Biochemical and abnormalities in articular cartilage form osteoarthritic human hips[J].J Bone Joint Surg(Am), 1970,52(3):424.
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〔3〕 Bendele AM,Human JF.Spontaneous cartilage degeneration in guinea pigs[J].Arthritis Rheum,1988,31(4):561～565.
〔4〕 Llyd ME,Hart DJ,et al.Relation between insulin-like growth factor-I concentrations,osteoarthritis,bone density,and fractures in the general population:the Chingford study.Ann Rheum Dis,1996，55(12):870～4.
〔5〕 Trippel SB.Growth factor actions on articular cartilage[J].J Rheumatol Suppl.1995，43:129～32.
, 百拇医药
〔6〕 Schneiderman R,Rosenberg N,et al.Concentration and size distribution of insulin-like growth factor-I in human normal and osteoarthritic synovial fluid and cartilage.Arch Biochem Biophys,1995，324(1):173～88.
〔7〕 Dore S,Pelletier JP,et al.Human osteoarthritic chondrocytes possess an increased number of insulin-like growth factor binding sites but are unresponsive to its stimulation.Possible role of IGF-I-binding proteins.Arthritis Rheum,1994，37(2):253～63.
〔8〕 Olney RC,Tsuchiya K,et al.Chondrocytes from osteoarthritic cartilage have increased expression of insulin-like growth factor I(IGF-I) and IGF-binding protein-3(IGFBP-3)and -5,but not IGF-Ⅱ or IGFBP-4[J].J Clin Endocrinol Metab,1996，81(3):1 096～103., 百拇医药