高压氧暴露调控HIF-1α对胶原诱导型关节炎小鼠骨破坏的机制研究

摘要

目的：探讨高压氧（hyperbaric oxygen,HBO）暴露调控缺氧诱导因1α (hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)对Ⅱ型胶原诱导关节炎（collagen-induced arthritis,CIA）模型小鼠骨形态学影响的机制。方法：将40只DBA/1雄性小鼠随机分为正常（NOR）组、模型（CIA）组、低剂量HBO(HBO-L)组、高剂量HBO(HBO-H)组，每组10只。除NOR组外，其余3组小鼠采用二次免疫法进行双后足掌+尾根部皮内注射Ⅱ型胶原-弗氏完全佐剂法诱导建立CIA模型，加强免疫时间间隔7 d。二次免疫后，HBO-L组暴露2.2ATA绝对大气压（atmospheric absolute,ATA）HBO×7 d(qd);HBO-H组暴露2.2 ATA HBO×14 d(qd),NOR组、CIA组予常压空气。采用关节炎指数（AI）评分评估小鼠关节炎症程度；使用qRT-PCR检测关节组织中HIF-1α、白细胞介素-1(interleukin-1,IL-1)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosisfactorα,TNF-α)mRNA表达量；使用蛋白印迹（Westernblot,WB）、免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）实验检测关节组织中HIF-1α蛋白表达情况；采用苏木精-伊红染色（hematoxylin-eosin,H&E）法观察小鼠关节组织病理变化、统计病理评分；进行各组差异比较。结果：与CIA组比较，HBO-L组和HBO-H组小鼠关节肿胀程度及AI评分，于第11天起开始逐渐降低，差异均有统计学意义（P<0.01）；与HBO-L组比较，HBO-H组小鼠关节肿胀程度及AI评分，于第15天起开始呈降低趋势，差异均有统计学意义（P<0.05），于第21天降低最为明显，差异均有统计学意义（P<0.001）；与CIA组比较，HBO-L组和HBO-H组关节组织IL-1、IL-6、TNF-α、HIF-1α mRNA表达量分别逐渐降低，差异均有统计学意义（P<0.05）；与HBO-L组比较，HBO-H组关节组织IL-1、IL-6、TNF-α、HIF-1α mRNA表达量呈降低趋势，差异均有统计学意义（P<0.01）；与CIA组比较，WB、IHC检测均显示HBO-L组和HBO-H组关节组织HIF-1α蛋白相对表达量分别逐渐降低，差异均有统计学意义（P<0.001）；与HBO-L组比较，HBO-H组关节组织HIF-1α蛋白相对表达量呈降低趋势，差异均有统计学意义（P<0.001）；与CIA组比较，HBO-L组和HBO-H组关节病理评分逐渐降低，且差异均有统计学意义（P<0.001）；与HBO-L组比较，HBO-H组关节病理评分呈降低趋势，且差异均有统计学意义（P<0.001）;H&E染色病理显示HBO改善炎性细胞浸润，减轻血管增生，HBO-H组疗效更佳。结论：HBO暴露能够通过改善关节缺氧环境，显著减轻CIA模型小鼠关节肿胀，抑制关节炎症，其作用机制可能与下调HIF-1α信号通路有关，疗效存在一定的时间依赖性可能。

关键词

高压氧 / HIF-1α / 胶原诱导型关节炎 / 类风湿关节炎 / 抗炎