骨关节炎的滑液调节细胞表型和代谢行为在体外

文摘

滑液保持人口的间充质干细胞(MSC),可以用于临床治疗。我们的目标是描述的炎症和代谢组学从骨关节炎的患者滑液,确定其对滑液细胞调节的影响。从non-OA和OA患者滑液收集,这是离心机分离细胞。细胞培养21天,MSC具有特定的标记,并暴露于特定诱导chondrogenic鸡尾酒,成骨、脂肪形成的分化。然后,我们进行了MTT试验暴露科幻小说从non-OA和OA患者细胞中含有non-OA和OA滑液。滑液从non-OA和OA患者提交评估BMP-2 ELISA, BMP-4, il - 6、il - 10, TNF -α,TGF -β1浓度和代谢组学评估使用¹核磁共振。滑液细胞纺锤状形态在体外。样本OA患者更多的殖民地的形成从non-OA病人。21天之后,克隆形成OA患者细胞分化成三间充质细胞谱系,挪用下感应协议。滑液细胞增加了其代谢活动后暴露在OA滑液。ELISA试验表明,OA滑膜液样本提出了更高浓度的il - 10和TGF -β1比non-OA,而核磁共振表明,OA滑膜液提出了更高浓度的葡萄糖和甘油。总之,香港证监会活动由OA滑膜液调制,提出更高浓度的il - 10, TGF -β甘油,葡萄糖。

1。介绍

骨关节炎(OA)包括软骨退化,滑膜炎症,和软骨下骨质增厚1,2]。Periarticular肌肉、神经、黏液囊和脂肪组织也受到影响,导致OA和症状。最近,OA已被视为滑膜关节疾病,导致其失败(3,4]。

间充质干细胞(MSC)是有用的在组织再生和治疗许多疾病5,6]。MSC已经被发现在大多数组织组成的滑膜关节,如骨髓、软骨、滑膜和滑液(5- - - - - -7]。重要的是,这些细胞也发现病变组织和其再生潜力评估在活的有机体内(8- - - - - -12]。膝盖滑膜细胞和滑膜礼物,可以扩大在体外在适当条件下,可以被诱导分化成成骨,chondrogenic和脂肪形成的血统。这些细胞被称为滑膜间充质干细胞(SM-MSC) [13]。

滑液(SF)联系人中的所有组织联合而润滑和滋养关节软骨14]。它可以很容易地评估微创愿望15MSC)和持有居民人口(SF-MSC)增加OA患者(16]。虽然科幻的骨关节炎的膝盖了MSC少于滑膜,都有类似的增殖潜力在体外扩张(17]。此外,研究马(11,18,狗19],和人类[20.]表明SF-MSC可以用作治疗软骨缺陷和OA,如同我们小组发表的评论中所暗示的(21]。

代谢组学涉及的分析代谢产物在生物体液或组织样本,而最近调查作为办公自动化的方法研究[22,23),作为一个有前途的工具对早期OA的诊断(24]。因此,滑液是代谢组学研究的重点在人类和动物模型包括OA (25- - - - - -27]。还,似乎代谢相关疾病的影像学严重性(25]。

本研究的目的是描述的炎症和代谢组学从骨关节炎的患者滑液,确定其对滑液细胞调节的影响。

2。材料和方法

2.1。人口和滑液的集合

这项研究是由病人的人口向膝盖手术治疗创伤学、骨科研究所的Jamil哈达德(/ MS,里约热内卢,巴西)。符合条件的患者从两性被分成两组:没有膝OA患者(non-OA) Kellgren - ,和患者膝关节OA(办公自动化),Kellgren - 。患者膝关节感染和自身免疫性疾病或之前提交给手术的膝盖被排除在外。膝OA是分级根据Kellgren和劳伦斯分类使用标准的站片(28]。关于患者安全,我们不能收集健康个体的滑液样本。所以,我们选择的病人接受了膝盖关节镜治疗前交叉韧带和半月板撕裂non-OA对照组治疗。这些患者没有临床或影像学膝关节OA的迹象,没有履行任何美国风湿病学院OA的诊断标准。研究伦理委员会批准的协议是国家创伤学研究所和整形外科研究设计院08663912.3.0000.5273)。

从膝关节滑液收集non-OA患者在关节镜的开始通过注射器的愿望,只是甜点后的门户。滑液收集的膝关节OA患者关节切开术后通过注射器的愿望。

2.2。隔离和滑液细胞的文化

滑液标本首先离心机在16.6在室温下五分钟,然后离心,享年1600岁五分钟在4°C。上层清液是存储在−1毫升整除80°C进行进一步分析。第一次离心的颗粒悬浮在Iscove修改杜尔贝科的介质(IMDM,σ,圣路易斯,密苏里州)补充10%胎牛血清(的边后卫,Gibco热费希尔)。细胞被播种在5 细胞/ t - 75厘米²培养瓶。24小时后,细胞被洗一旦和无血清培养基中发生了变化。细胞培养是维持在37°C在湿润的气氛中含5%股份有限公司₂。每两天中被改变。细胞收获和山肩扩张80%的融合,直到3^{理查德·道金斯}通道。

2.3。CFU化验

2.5×10⁵细胞被镀和14^th前一天,隔离;从non-OA患者滑液细胞(证监会)( )和OA患者( )在PBS和4%多聚甲醛溶液固定了30分钟。然后,细胞被沾0.1%甲酚紫与PBS 10分钟,洗了三遍。过剩被70%的乙醇。使用显微镜显微照片拍摄(尼康eclipse TS100)评估的数量和直径殖民地。殖民地被认为当他们包含50多个细胞(29日]。

2.4。成骨的、Chondrogenic和脂肪形成的体外分化

科幻细胞被播种在玻璃盖玻片在12-well板的密度 细胞/和孵化2 h遵守。在另一天,改变了介质感应介质。

成骨诱导介质是由IMDM (Sigma-Aldrich)补充1%的边后卫(Gibco,热Fisher), 5μg / mL L-ascorbic酸2-phosphate sesquimagnesium盐水合物(Sigma-Aldrich), 10毫米β甘油磷酸酯(σ圣路易斯,密苏里州),1μM地塞米松(Decadron,罗氏),1%青霉素(Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)。媒介是每两天更换一次,21天。

脂肪形成的诱导培养基是由IMDM (Sigma-Aldrich)补充1%的边后卫(Gibco,热Fisher), 50 mM isobutylmethylxanthine (IBMX,σ,圣路易斯,密苏里州),10μM胰岛素(σ,圣路易斯,密苏里州),200年μ吲哚美辛(σ,圣路易斯,密苏里州),1μM地塞米松(Decadron,罗氏),1%青霉素(Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)。媒介是每两天更换一次,21天。

Chondrogenic感应介质是由IMDM(σ,圣路易斯,密苏里州)补充1%的边后卫(Gibco,热Fisher), 10 ng / mL TGF -β1 (Peprotech), 6.25μM胰岛素(σ,圣路易斯,密苏里州),6.25μ米转铁蛋白(Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州),5μg / mL L-ascorbic酸2-phosphate sesquimagnesium盐水合物(Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州),和1%的青霉素。媒介是每两天更换一次,21天。

这段时间后,细胞被固定在4%多聚甲醛在PBS溶液1 h,然后用PBS洗两次。钙沉积被冯Kossa染色鉴定。脂质空泡在细胞质中被油红O染色鉴定。细胞外基质富含硫酸化葡糖氨基葡聚糖被阿尔新蓝染色可视化。

2.5。流式细胞术

3 Immunophenotypic科幻细胞的特征^{理查德·道金斯}通过non-OA患者行( )和OA患者( )。细胞培养在黑暗中30分钟在4°C以下抗体:鼠标反CD105-FITC,鼠标反CD90-Percp-Cy5.5,鼠标反CD73-APC(所有从BD生物科学,圣何塞,加利福尼亚州),鼠标反CD146-PE(圣地亚哥克隆SHM-57, BioLegend欧洲大学协会),鼠标反CD34-FITC (Dako,斯特鲁普Dinamarca),和鼠标反CD45-Percp-Cy5.5(克隆D3/9 Immunostep,萨拉曼卡,Espanha)。的细胞获得Accuri C6流式细胞分析仪(BD生物科学,圣何塞,CA),并使用软件分析了数据文件CSampler Accuri (BD生物科学,圣何塞,加州)。最少20000事件对每个样本进行了分析。

2.6。MTT试验

评估线粒体活动 科幻细胞non-OA患者( )和OA患者( )被播种在96孔板/好。组成的细胞直接维持在一个中等1:1 (v:v)IMDM辅以non-OA的科幻和OA患者24小时。分析是由MTT试验(Sigma-Aldrich)。孵化24小时后,MTT的解决方案被100人μL DMSO是补充道。板是激动了20分钟前在540 nM波长光度分析使用GloMax-Multi检测系统(Promega)。

2.7。ELISA

炎症的科幻non-OA和OA患者评估了il - 6的浓度,il - 10, BMP-2 BMP-4, TNF -α,TGF -β1使用ELISA(所有包的助推器,而CA)。滑液样本解冻在37°C,离心5分钟在1600(4°C),然后稀释1:1 (100μL示例:100μL样本稀释缓冲)。ELISA进行根据制造商的指示。吸光度的化验分析标北极星(速”Biotecnologia S.A.)。

2.8。核磁共振代谢组学

代谢组学的科幻non-OA和OA患者使用NMR-based代谢组学在科幻细胞评估。科幻小说从non-OA和OA患者解冻和离心机,享年4000岁在室温下为20分钟。同质化的pH值和粘度的样品分析了核磁共振,700μL的上层清液混合1.5毫升的50 mM磷酸盐缓冲剂pH值7.4,包含10%的D₂O和0.1毫米DSS (4 4-dimethyl-4-silapentane-1-sulfonic酸)。的混合物过滤在Amicon超3 KD截止(# UFC200324),根据制造商的建议,主要材料是核磁共振管。核磁共振光谱从科幻样本获得的力量皇冠三世光谱仪操作在400.13 MHz。¹H一维光谱获得使用激发雕刻水抑制(ZGESGP脉冲序列),1024扫描,TD的65536点的采集时间3.27秒,放松延迟1.74 s,扫频宽度20 ppm。二维¹H -¹H-TOCSY收购作业。所有光谱处理软件使用上旋3.2(力量)。CCPNMR V2软件,安装了一个代谢组学包,HMDB 3.0, BMRB用于作业。我们使用web界面COLMAR-TOCSY确认作业。

多变量分析,¹H光谱一致,归一化强度之和,0.02 ppm扔进垃圾箱,和帕累托方法扩展AMIX软件(力量)。多元统计分析在MetaboAnalyst 3.0完成。我们使用无监督主成分分析(PCA)和监督正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)来创建一个统计类别的模型。对于单变量分析,我们做了很多 - - - - - -测试,5%的价值,例如,期望的错误发现率(罗斯福),与Benjamini-Krieger-Yekutieli方法,假设SD控制/疾病之间的样品一样,GraphPad Prism 7.03软件。

3所示。结果

3.1。病人的特点

我们招收了93名患者的研究中,29日non-OA和64年OA患者(补充表1)。OA组膝关节OA患者分级温和,Kellgren-Lawrence三年级(11例)或严重,Kellgren-Lawrence 4级(53名患者)。non-OA组所有患者被分级为正常,Kellgren-Lawrence级别0。OA患者年龄超过non-OA病人(OA 年, 与non-OA 年, )。另一方面,non-OA患者比OA患者(non-OA高 , 与办公自动化 , ),这影响他们较低的身体质量指数(non-OA , 与办公自动化 , ),由于没有关于重量(non-OA组之间的差别 , 与办公自动化 , )。

3.2。单独使用和形态特征

探讨骨关节炎MSC人口的影响,我们进行了CFU-E试验(数字1(一)和1(b))。细胞分离的科幻小说或没有OA患者类似的特征,表现出成纺锤状形态(数据1′和1B′)。给出的样本OA患者更多的CFU-Fs比non-OA (OA , 与non-OA CFU-Fs /瓶, , ,图1(c))。此外,菌落直径也显著增加(办公自动化OA患者 , ,与non-OA , , ,图1(d))。这些结果表明,OA患者的科幻MSC的频率增加;此外,这些细胞提供了一个增强的单独使用潜力。

在文化扩张之后,科幻non-OA患者细胞扩散作为单层贴壁细胞,而科幻细胞OA患者不仅在单层也分为集群。

3.3。Trilineage分化潜力的评价

为了演示科幻的multilineage潜能细胞,chondrogenic,诱导分化成骨、脂肪形成的。科幻小说从non-OA患者细胞不能分化成任何诱导细胞类型(数据2(一),2(c)2(e))。另一方面,从OA患者证明trilineage科幻细胞分化能力。在媒体分化后21天,科幻OA患者细胞形成立体的结节集中与阿尔新蓝染色(图2(b)),钙沉积由冯Kossa染色(图可视化2(d)),并发展成石油红lipid-laden脂肪细胞(图的好心人2(f))。

3.4。Immunophenotypic表征

科幻细胞作进一步鉴定,immunophenotypic概要文件被流式细胞术进行评估。首先,我们评估细胞的比例表达MSC标记。没有差别的比例科幻细胞表达CD45 CD73, CD90、CD146 OA和non-OA患者(CD34:统计分析不可能;CD45: 0 vs。 ,分别 , ;CD73: vs。 ,分别 , ;CD90: vs。 ,分别 , ;CD146: vs。 ,分别 , )。CD105、有更多的细胞表达这种受体在OA患者比在non-OA (OA %与non-OA , , )。没有证监会non-OA患者积极CD34标记,而0.062%的香港证监会从OA(图3)。

然后我们评估配对标记分配组之间的差异。结果没有发现任何显著差异当比较组与阳性细胞百分比CD73和CD90 (non-OA , 与办公自动化 , , );CD73、CD90、CD105 (non-OA , 与办公自动化 , , );CD73, CD90 CD146 (non-OA , vs。办公自动化 , , );和CD73 CD90、CD105和CD146 (non-OA , 与办公自动化 , , )。

3.5。通过MTT测定代谢活动

了解办公环境是否能调节科幻细胞的代谢活动(图4),我们接触科幻细胞分离non-OA病人的OA患者科幻。结果,我们发现non-OA科幻细胞接触OA科幻增加线粒体活动( 任意单元(AU),控制媒介vs。 在一个中等补充OA科幻, )。同样的发生在科幻小说从膝OA患者细胞( 在控制中vs。 在一个中等补充OA科幻, )。科幻细胞的线粒体活动并没有改变在暴露于科幻小说没有OA ( )。

3.6。炎症概要

分配炎症信号传导蛋白是否参与代谢调制OA科幻所掌握,大量的il - 6、il - 10, TNF -α,TGF -β1是化验(图5)。我们没有发现显著差异的科幻和没有OA患者il - 6的浓度(OA科幻 与non-OA科幻 ; ; )和肿瘤坏死因子-α(OA科幻 与non-OA科幻 ; ; )。il - 10和TGF -β1浓度高出统计的科幻OA患者il - 10: OA科幻 与non-OA科幻 , , 和TGF -β1:OA科幻113.4 pg / mL±19。6与non-OA科幻58.29 pg / mL±16.03, , )。此外,我们调查的浓度BMP-2 BMP-4。我们没有检测BMP-2不同浓度(OA科幻 与non-OA科幻 ; ; )。BMP-4不如方法的检出限浓度( )。

3.7。核磁共振代谢组学

核磁共振的影响导致了理解的滑液的代谢环境滑膜黏液囊的病态。核磁共振代谢组学,表现在这里,给我们的见解主要代谢变化可能触发细胞转换角色描述在这个手稿。它应该清楚,没有直接的评估每个代谢物的作用。

的核磁共振光谱non-OA ( )和OA ( )病人的科幻小说是非常依赖于粘度,导致广泛的线,这使得它非常困难的赋值和比较科幻患者。出于这个原因,我们稀释和科幻的高分子量组件,导致核磁共振光谱与夏普博士和等值线我们观察到四个主要代谢产物在科幻小说,在毫克分子浓度:乳酸、葡萄糖、甘油和尿素。我们也观察到一些氨基酸的存在。我们可以分配和确认TOCSY缬氨酸,丙氨酸,谷氨酸盐、谷氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸。这些氨基酸在微摩尔的浓度。光谱强烈建议(没有证实)甘氨酸,亮氨酸,精氨酸,丝氨酸,也在微摩尔的范围。我们还发现甜菜碱的存在、胆碱和牛磺酸,COLMAR-TOCSY(补充表2和补充图1)来自氨基酸代谢。我们不能检测存在的天冬酰胺、天冬氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、组氨酸、脯氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸。它们在低浓度或科幻小说中所没有的。我们发现乙醇的存在,可能的污染物科幻集合。

科幻小说的主要组件是营养重要滑膜钱包内的细胞代谢。有趣的是必需氨基酸苯丙氨酸,缬氨酸,亮氨酸、赖氨酸,不能biosynthesized。我们也观察到的存在条件必需氨基酸甘氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸,只在特殊physiopathological和精氨酸合成情况。这些氨基酸在滑膜奖学金不太可能合成。他们是最有可能获得从血液/滑膜钱包障碍。丙氨酸、谷氨酸、丝氨酸是唯一非必需的氨基酸可能起源于滑膜钱包内的细胞代谢的细胞。甜菜碱、胆碱和牛磺酸、葡萄糖和甘油,可以作为osmolytes保护细胞膜免受压力。

核磁共振分析,线性的光谱获得氢质子(¹H)和许多代谢物被证明在不同浓度的科幻没有OA患者,如葡萄糖、谷氨酸盐、醋酸、丙氨酸、乳酸、乙醇、甘氨酸、柠檬酸,丙酮酸,methylmalonate(图6(一)脂肪族地区)和甲酸,黄嘌呤,邻苯二酚、没食子酸、尿素、葡萄糖,4-amynobenzoate(图6 (b)芳香的地区)。主成分分析(PCA)无法分类的没有OA患者代谢轮廓,但是我们可以检测病人的一些子类异常值PCA和单变量分析(补充图所示2)。所以,我们执行一个正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),认为样本之间的主要差异,分离成不同的类和识别最负责的代谢物(图6 (c))。OPLS-DA表明,葡萄糖、甘油、缬氨酸和乳酸的代谢产物最负责类分离的患者和没有OA(补充表3)。单变量分析证明,只有甘油和葡萄糖有统计上显著差异( )并增加了超过100%在OA患者(图6 (d))。单变量和多变量分析从124桶都是补充表4。

4所示。讨论

在这项研究中,我们首先证实,证监会可以隔绝,没有膝OA患者和培养在体外。在文化,这些细胞显示塑料依从性、纺锤状,形成殖民地,所述前(16,30.- - - - - -33]。我们也观察到,香港证监会从OA患者形成更CFU-Fs,也提出了更高的直径比的病人没有OA,表明第一个提出更高的单独活动。团体之间的年龄差距是由于这种外科手术患者提交,因为一组膝关节OA,另一个没有。

以前,它描述了关节内的出血可能会刺激增加证监会招聘数量的细胞通过细胞因子和趋化因子信号(34]。然而,在长期postlesion场景中,这不是持续增加30.]。鉴于我们组没有OA是由病人膝盖关节镜治疗慢性前交叉韧带(ACL)损伤和/或半月板切除术,可能它没有肖像postlesion细胞数量特征。另一方面,我们的OA组是由患者的疾病活动。香港证监会半月板撕裂患者数量增加(31),ACL损伤(30.),膝关节OA的早期阶段(16),颞下颌关节(颞下颌关节)OA [34),和距骨骨软骨损伤的35]。半月板撕裂患者,证监会CFU-Fs高于在健康受试者31日]。然而,臀部证监会目前增殖和微分潜力低于配对的来自同一病人的膝盖(36]。

ISCT定义,一个细胞类型决定MSC,应该是塑料贴壁,形成CFU-Fs,成骨分化潜能,chondrogenic和脂肪形成的血统。除此之外,它必须表达CD40细胞表面标记,CD44, CD73, CD90、CD105, CD146和不能表达造血标记CD11b、CD34、CD45、CD271 [37]。我们的结果不允许我们断言如果孤立的细胞从科幻小说是典型的MSC,因为他们不存在同步所有化验MSC标记的积极性。强烈的表达是CD73唯一标志。我们还发现,OA证监会CD73-CD90阳性88%。虽然大多数研究使用细胞从1^圣通道和描述表达CD73-CD90科幻小说中,超过90%的细胞(30.,38- - - - - -403),我们使用细胞^{理查德·道金斯}这可能导致观察到的差异。MSC分化,产生中间前体之前完全分化(41]。因此,我们认为,这项研究的细胞类型识别是前面描述的相同,起源于一个MSC,但仍呈现三间叶细胞谱系分化潜力,代表一个滑膜祖细胞。

我们的结果证明,香港证监会从OA患者显示CD105表达更高比例的细胞。然而,我们没有发现任何差异对于其他表面标记或在他们的协会。不到2%的我们的证监会是CD34、CD45阳性。颞下颌关节功能障碍患者目前超过95%的香港证监会表达CD44, CD73, CD90、CD105,但不利于CD11b CD19、CD34、CD45、CD146, HLA-DR, STRO-1 [33,34]。关于膝关节,一项研究涉及患者ACL断裂或症状OA证明,大多数香港证监会表达CD44, CD73, CD90、但不是CD34、CD4531日]。距下关节证监会在5^th通道也被调查的表面标记和展示高CD90和CD105的表达除了低CD14和CD34的表达32]。香港证监会的感应后,我们验证了微分chondrogenic OA患者,成骨、脂肪形成的血统。基于这些结果,我们建议non-OA和OA证监会根据ISCT间充质来源有一个标准(37]。炎症滑液的分析ELISA没有发现il - 6的差异,TNF -α,BMP-2 BMP-4浓度之间没有OA患者。然而,il - 10和TGF -β在OA滑膜液1水平更高。虽然这些细胞因子密切参与OA病理生理学,一些研究解决此概要比较基于滑液,被大多数的研究表现在血液样本42- - - - - -44]。最近的一项研究表明,il - 1β、IL-5、il - 6、il - 10、IL-13和TNF -α在等离子体浓度明显高于膝OA患者滑液的比配对样本,可能是建议的渗透率和运输的滑膜细胞因子。此外,研究表明,2、il - 4和il - 6浓度高于OA患者相比,健康受试者(43]。它也证明了两个循环(42和滑液45il - 6和TNF -α水平高度相关的风险增加OA患者半月板切除术的历史。我们没有发现任何差异在il - 6和TNF -α的水平。此外,我们发现,il - 10在OA滑膜液浓度增加。由于il - 6和il - 10在炎症调制有相反的作用,我们相信,il - 10水平的提高已经负面调制il - 6的生产。尽管我们没有发现关于BMP-2浓度两组之间差异,它被描述等离子体和滑液BMP-2水平积极与Kellgren-Lawrence分类和WOMAC评分(46]。

我们发现高TGF -β在OA滑膜液的水平。TGF -β滑液中一个重要的角色在MSC招聘。此外,OA滑膜液刺激OA滑膜细胞扩张MSC文化通过增强细胞迁移(47]。另一项研究发现,连续的表达TGF -β在滑膜MSC刺激其增殖和chondrogenic潜力(32]。TGF -β促进关节软骨生长、修复、维护通过监管的信号通路,目标的一组转录和生长因子(48]。许多作者确认TGF -β有办公自动化发展的一个核心作用[49- - - - - -52]。它也被描述正常synoviocytes保护软骨免受有害的创伤影响和减少发展成一个OA表型(53]。

我们证明了线粒体活动的OA和non-OA证监会增加暴露在OA,但不要non-OA滑液。在一项研究中,软骨细胞在transwell coculture系统诱导chondrogenic表型在滑膜MSC (54]。另一方面,OA滑膜液延迟软骨修复软骨下祖细胞在另一个实验设计(55]。也被描述正常synoviocytes保护软骨deleterial创伤的影响,减少发展成一个OA表型(53]。

我们相信,不仅炎症还滑液代谢特性可能参与OA证监会调制,这需要进一步研究。为了实现这一目标,我们进行了使用核磁共振代谢组学分析滑液。代谢产物的代谢组学是研究一个生物系统(15),允许评估生物体对环境刺激的反应(56),可能是有用的作为一个工具来发现早期OA生物标志物(24]。

使用核磁共振,我们发现主要代谢物(乳酸、葡萄糖、甘油和尿素)有营养和保护作用,如osmolytes。我们还观察到氨基酸的存在,从血液到进口液体滑膜。甘油含量增加的科幻OA患者。增加可能与防止炎症过程的压力或有一个特定的代谢的结果。一个建议将脂质代谢的增加,有一个重要的角色作为能源与OA关节由于脂蛋白代谢的增加二次缺氧(57,58]。另外两个研究发现海拔的甘油含量犬(57和马58]OA模型。人类最近的一项研究证实高滑液甘油含量与晚期膝关节OA阶段对应Kellgren-Lawrence阶段3和4 (25]。lipidomic研究验证glycerophospholipids也提高了3.5倍,在从严重OA患者滑液59]。这些发现是像我们这样的,因为我们的OA组是由病人的OA列为Kellgren-Lawrence阶段3和4,谁接受全膝关节置换。

滑液代谢轮廓改变根据OA严重程度,和一个假设包括mTOR抑制自噬的激活,涉及glycerolipidic代谢的变化,包括甘油、glycerol-3-phosphate,脂肪酸合成,维持OA关节软骨保护机制(25]。显著增加的另一个可能的解释代谢物中发现我们的研究是证监会的修改由于高浓度的活性氧代谢的葡萄糖氧化二次关节软骨OA软骨细胞和高度增殖证监会。我们能够展示OA和non-OA证监会扩散在细胞培养和确认通过证监会的增加活动暴露在OA滑液。Warburg效应,人口的细胞变化的代谢氧化糖酵解途径,已经被描述为增殖细胞,造血干细胞主要也是骨髓MSC,和可能有助于解释这些发现60,61年]。氧化磷酸化诱导MSC衰老的提高,而其增殖增加在正常氧条件。因此,缺氧和糖酵解是必要的,以避免衰老和活性氧引起的扩散,保持长期骨髓MSC的增殖能力(61年]。

在疾病的早期阶段,代谢物发现似乎与糖酵解,转变前的OA晚期保存葡萄糖,表明新陈代谢阶段后期收敛于能源维护(25]。干细胞在成人组织的存在可能导致异常再生,因为他们被激活,但是没有足够的差异化监管下9]。此外,炎性细胞因子可能参与了镇压chondrogenic MSC暴露于炎症的能力(41]。证监会分化障碍以前观察,表明它是在细胞细胞通讯问题引起的62年]。

我们的研究结果使我们表明炎症和代谢的改变将发生在平行,维护香港证监会在高增殖状态但低分化潜力的血统,限制其反向OA过程(图的能力7)。

5。结论

证监会活动由OA滑膜液调制,提出更高浓度的il - 10, TGF -β甘油,葡萄糖。

数据可用性

数据用于支持本研究的发现限制CEP /成(伦理机构董事会)为了保护病人的隐私。代谢组学数据的补充材料。

伦理批准

伦理委员会批准的这项研究是国家创伤学研究所和整形外科研究设计院08663912.3.0000.5273)。

的利益冲突

我们承认有关此出版物的任何潜在的利益冲突。

确认

作者感谢CNPq FAPERJ,巴西卫生部的支持。

补充材料

表S1:病人的人口统计数据。九十三名患者被纳入研究,29日没有膝OA与膝关节OA和64。W / O:没有;W /:;体重指数:身体质量指数;办公自动化:骨关节炎;N / A:统计不适用。图S1:¹H -¹H TOCSY可以证实甜菜碱的存在,尸胺。由COLMAR-TOCSY查询(http://spin.ccic.ohio-state.edu/index.php/tocsy),我们可以分配甜菜碱(上图)和5 -戊二胺(下图)的科幻小说。红圈代表数据库化学位移,粉色圆圈代表实验化学位移,每个暗点代表一个峰值。图S2:代谢剖面显示病人的子类。图上显示的是归一化峰强度(点)为所有的桶,和所有患者(疾病:红色),而且没有OA(控制:黑色)。一些代谢物显示更多的变化,如乳酸、乙酰胺,葡萄糖、甘油,由于异常的病人。在右上角,主成分分析(PCA)是不能进行分类(疾病)患者和新陈代谢也没有办公自动化(控制),但是我们可以检测病人的一些子类异常患者PCA中所示,如患者504,208,257,516,235,204,202。下面的图表显示了每个代谢物的异常患者,例如,缬氨酸、乳酸、乙酰胺,葡萄糖+甘油。所有代谢物的化学位移值。代谢物。PCA得分图显示每个病人的分布因代谢物强度的方差。 The loading plot, below, shows the importance of each metabolite, i.e., the charge factor of each metabolite in class separation from patients without OA ( )和OA ( )。表S2:峰值COLMAR-TOCSY表生成的报告查询。从COLMAR-TOCSY查询,一样补充图2中,我们出口这个表。前两列显示质子化学位移值,峰值第三显示了峰值振幅,最后两个显示匹配的化合物名称和数据库。在重叠的化合物的情况下,表将显示一个以上的复合名称。一些峰地区没有任何任务被抹去。表S3:代谢物由核磁共振代谢组学。表显示了分配的代谢物,在ppm质子化学位移值, - - - - - -价值从多个 - - - - - -罗斯福的方法测试5%,差异(褶皱变化之间的疾病和控制),加载(t1),和ortholoading(奖金),从OPLS-DA。表S4:单变量和多变量分析的结果为每个桶。从左到右列,代谢物名称或如果它是未知的,¹H化学位移值在ppm。值不同,比,df,价值是由多个 - - - - - -测试中,有5%的朋友的方法,假设相同的类之间的SD和峰值强度。加载(t1)和ortholoading(奖金)被OPLS-DA生成。(补充材料)

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