骨性关节炎(Osteoarthritis,OA),又称作无菌性关节炎、骨关节病,是人群中常见的关节软骨退行性疾病。在OA患者中可见软骨损伤、骨赘增生以及软骨下骨改变,其发生发展受年龄、性别、不良工作姿势、负重等多种因素的影响。目前在OA的发生发展中细胞因子尤其是炎性因子的作用越来越受关注,其中白细胞介素(interleukin,IL)-1β的作用尤为重要。本课题旨在研究外伤致小鼠骨关节炎中IL-1β及其上、下游因子,探讨阻断IL-1β在外伤致小鼠骨性关节炎中的作用。本研究分为2个部分,在第一部分中,我们通过对小鼠膝关节进行内侧半月板副韧带离断手术,观察其术后组织学变化,建立外伤致骨关节炎小鼠模型。在第二部分中,我们在骨性关节炎模型的基础上,通过阻断IL-1β的功能,探讨其在外伤致小鼠骨性关节炎中可能的机制作用。第一部分:外伤致骨性关节炎小鼠模型的建立目的:观察内侧半月板副韧带离断法建立小鼠骨性关节炎模型组织学变化。方法:6-8周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为3组:手术组、假手术组和空白对照组。手术组小鼠切开右膝关节囊并离断内侧半月板副韧带,假手术组仅切开关节囊,空白对照组不做任何处理。于术后8周处死小鼠并取关节标本,行H&E染色及番红固绿染色。结果:术后8周,手术组小鼠膝关节间隙内出现较大范围的炎性细胞聚集,可见淋巴细胞浸润以及纤维化形成。番红固绿染色是观察骨与软骨损伤的重要方法之一。在番红固绿染色切片中,手术组小鼠膝关节组织可见软骨明显损伤、破裂,局部损伤深达软骨下骨;关节面潮线消失模糊,软骨细胞异常增生,排列紊乱等病理变化;番红固绿染色异常,局部组织失去染色。假手术组膝关节间隙内出现小范围的炎性细胞浸润以及纤维化形成;局部膝关节面软骨组织有软骨细胞破坏和番红轻染发生。炎性评分显示,手术组(2.50±0.20)和假手术组(1.67±0.21)炎性评分均在轻度以上,均高于空白对照组(0.17±0.17),手术组炎性程度明显高于假手术组(P<0.05)。Mankin’s评分是评价骨性关节炎的重要评分标准之一。与空白对照组(1.83±0.17)比较,手术组(9.33±0.49)与假手术组(3.83±0.40)的Mankin’s评分均有不同程度的升高,且手术组评分高于假手术组,差异具有统计学意义(P<0.01)。结论:本实验采用内侧半月板副韧带离断法成功建立了外伤致骨性关节炎小鼠模型,是研究骨关节炎的理想模型。第二部分:IL-1β在外伤致小鼠骨性关节炎中的机制探讨目的:探究IL-1β在外伤致小鼠骨性关节炎中的机制。方法:6-8周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为3组:PBS对照组、手术组和手术+anti-IL-1β组。通过内侧半月板副韧带离断法建立小鼠骨关节炎模型,具体方法同第一部分。PBS对照组与手术组每间隔10天腹腔注射100μl PBS溶液,手术+anti-IL-1β组每间隔10天腹腔注射100μl 0.4μg/μl IL-1β抗体溶液。手术后第1、4和8周分别处死各组小鼠,通过ELISA法测定血清中IL-1β表达水平,通过RT-qPCR和Western Blot法测定膝关节组织IL-1β及其上、下游因子表达水平。取膝关节组织进行H&E染色、番红固绿染色及免疫组织化学染色,评价不同处理组不同时间点各结果的差异。结果:术后8周,手术组小鼠膝关节番红固绿染色切片出现严重的骨和软骨损伤,而手术+anti-IL-1β组骨和软骨损伤程度较手术组轻微。Mankin’s评分显示,与PBS对照组比较(1.5±0.22),手术组(10.00±0.58)与手术+anti-IL-1β组(6.67±0.49)的Mankin’s评分均有不同程度的升高,差异具有统计学意义(P<0.01),且手术+anti-IL-1β组的Mankin’s评分低于手术组(P<0.01)。RT-qPCR结果表明,与PBS对照组比较,手术组与手术+anti-IL-1β组Nalp3和caspase-1的mRNA表达水平均有不同程度的升高(P<0.05或P<0.01)。蛋白表达结果显示,手术组Nalp3和caspase-1的蛋白表达水平显著升高(P<0.05);而功能性阻断IL-1β受体后,蛋白表达水平较手术组明显降低(P<0.05)。结论:外伤所致骨关节炎过程中,Nalp3及其活化的IL-1β水平升高,阻断IL-1β受体会显著性延缓小鼠骨性关节炎的发生发展,提示可以通过阻断炎症的在关节软骨上的作用来治疗骨性关节炎。Nalp3炎性体可能在小鼠骨关节炎发生中起正向调控的作用。