富血小板血浆(PRP)调控巨噬细胞极化缓解膝骨关节炎疼痛的机制研究

【字体: 时间:2025年04月15日 来源:Scientific Reports 3.8

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  膝骨关节炎(KOA)疼痛治疗手段有限,为探究富血小板血浆(PRP)对 KOA 疼痛的作用及机制,研究人员用 KOA 大鼠模型和 RAW 264.7 细胞开展研究。结果显示 PRP 可缓解疼痛,机制是抑制 NF-κB 通路,促进 M1 巨噬细胞向 M2 转化。该研究为 PRP 治疗 KOA 提供理论依据。

  膝骨关节炎(Knee osteoarthritis,KOA)是一种常见的慢性退行性疾病,在老年人中尤为普遍,是全球范围内导致疼痛和残疾的主要原因之一。患者常常遭受关节疼痛、僵硬以及功能丧失的困扰,严重影响生活质量。目前,KOA 的治疗主要以缓解疼痛为目标,然而现有的治疗手段却存在诸多问题。口服药物虽为常用选择,但长期服用会产生较大副作用且效果不佳;关节置换手术适用于晚期患者,却伴随着感染、功能不满意等并发症风险。因此,寻找安全有效的 KOA 疼痛治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下,青岛大学附属医院等机构的研究人员开展了一项关于富血小板血浆(Platelet-rich plasma,PRP)对 KOA 疼痛作用的研究。他们发现 PRP 或许能成为缓解 KOA 疼痛的新希望,相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

为了深入探究 PRP 在 KOA 疼痛治疗中的奥秘,研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过对实验动物的处理建立 KOA 大鼠模型,将 44 只雄性 Sprague–Dawley(SD)大鼠随机分为假手术组(Sham)、KOA 模型组(MIA)和 PRP 治疗组。然后运用行为学测试评估疼痛程度,包括双足平衡测试(测量负重不对称)、热板实验(检测热痛觉过敏)和 Von Frey 毛发测试(评估机械性异常疼痛)。同时,借助免疫组化技术检测滑膜中诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS,M1 巨噬细胞标记物)和 CD163(M2 巨噬细胞标记物)的阳性表达率;利用 Western blotting 技术测定相关蛋白表达水平;采用酶联免疫吸附测定(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测细胞因子的释放情况。

研究结果如下:

  1. PRP 缓解 KOA 相关疼痛:实验开始前,各组大鼠的疼痛行为无显著差异。但在造模后,MIA 组大鼠患侧的负重百分比、机械性痛阈(paw withdrawal threshold,PWT)和热痛潜伏期(paw withdrawal latency,PWL)明显低于 Sham 组。而在给予 PRP 治疗后的 21 天内,PRP 组大鼠患侧的这些指标均显著优于 MIA 组,表明 PRP 能有效缓解 KOA 大鼠的疼痛症状。
  2. PRP 对滑膜巨噬细胞 M1/M2 比例的影响:免疫组化染色结果显示,与 Sham 组相比,MIA 组在治疗后第 5 天和第 21 天,iNOS 阳性细胞比例显著增加,而 CD163 阳性细胞比例无明显差异。PRP 组则与 MIA 组相反,iNOS 阳性细胞比例显著降低,CD163 阳性细胞比例显著升高,这意味着 PRP 能够调节滑膜巨噬细胞的极化,使 M1/M2 巨噬细胞比例降低。
  3. PRP 对 M1/M2 滑膜巨噬细胞分泌细胞因子的影响:ELISA 检测结果表明,MIA 组滑膜中肿瘤坏死因子 -α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素 - 1β(interleukin-1β,IL-1β)的表达水平显著高于 Sham 组,而白细胞介素 - 10(interleukin-10,IL-10)的表达水平显著低于 Sham 组。PRP 组则呈现出相反的趋势,TNF-α 和 IL-1β 表达水平显著降低,IL-10 表达水平显著升高,说明 PRP 可抑制促炎细胞因子的分泌,促进抗炎细胞因子的释放。
  4. PRP 抑制 RAW264.7 巨噬细胞向 M1 表型极化:Western blotting 检测结果显示,与对照组相比,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)处理组的 iNOS 表达水平显著升高,CD163 表达水平显著降低,表明巨噬细胞向 M1 表型转化。而 PRP 处理组的 iNOS 表达水平明显低于 LPS 组,CD163 表达水平明显高于 LPS 组。此外,使用 NF-κB 抑制剂 BAY11 -7082 处理后,iNOS 表达水平进一步降低,CD163 表达水平进一步升高,且效果比 PRP 组更明显,证实 PRP 可抑制巨噬细胞向 M1 表型极化,且该过程与 NF-κB 信号通路有关。
  5. PRP 对巨噬细胞 NF-κB 信号通路的影响:Western blotting 检测发现,LPS 刺激可使 NF-κB 信号通路中 p-NF-κB p65 和 p-IκBα 的水平显著升高,而 PRP 处理后,这些蛋白的磷酸化水平显著降低。加入 NF-κB 抑制剂 BAY11 -7082 后,p-NF-κB p65 和 p-IκBα 的水平进一步降低,且效果比 PRP 组更显著,说明 PRP 能够抑制 NF-κB 信号通路的激活。
  6. PRP 对体外巨噬细胞分泌细胞因子的影响:ELISA 检测结果显示,与对照组相比,LPS 组培养的巨噬细胞上清液中 TNF-α、IL-1β 和神经生长因子(nerve growth factor,NGF)的表达水平显著升高,IL-10 表达水平显著降低。PRP 组则相反,这些促炎细胞因子和 NGF 的表达水平显著降低,IL-10 表达水平显著升高。BAY11 -7082 组的结果与 PRP 组一致,进一步表明 PRP 可调节巨噬细胞分泌细胞因子,抑制炎症反应。

综合研究结果与讨论,该研究表明 PRP 治疗 KOA 患者可长期缓解炎症和疼痛。其镇痛机制主要是通过抑制 NF-κB 信号通路,促使 M1 表型巨噬细胞向 M2 表型转化,从而降低促炎细胞因子 TNF-α 和 IL-1β 的表达,增加抗炎细胞因子 IL-10 的水平。同时,PRP 还能直接减少伤害感受器的刺激,降低其敏感性,并通过间接降低 NGF 含量减轻痛觉过敏,实现持久的镇痛效果。

这项研究意义重大,它揭示了 PRP 缓解 KOA 疼痛的新机制,将研究焦点从软骨细胞转移到巨噬细胞,为 PRP 在 KOA 疼痛治疗中的应用提供了坚实的理论基础,也为后续开发更有效的 KOA 治疗策略提供了新的思路和方向。不过,该研究也存在一些局限性,如未充分考虑滑膜巨噬细胞的复杂性、未检测体内滑膜巨噬细胞分泌 NGF 的变化以及未深入探究 PRP 对 NF-κB 信号通路的具体抑制作用等,这些都为未来的研究指明了方向。
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