壳多糖酶3样蛋白质1在腰椎关节突关节退行性病变中的作用

目的:探讨壳多糖酶3样蛋白质1（chitinase-3-like protein 1，CHI3L1）对软骨细胞生物学功能的影响在关节突关节退行性病变中的作用。方法:收集人关节突关节软骨组织标本，检测CHI3L1基因的mRNA相对表达量，分析关节突关节退变等级与患者性别、年龄、CHI3L1基因mRNA相对表达量的相关性。体外培养人软骨细胞，检测CHI3L1组与对照组软骨细胞增殖、周期、凋亡和相关炎症因子表达的差异，以信号传导通路蛋白芯片分析CHI3L1调节软骨细胞退变的作用机制。结果:关节突关节退变等级与CHI3L1基因mRNA相对表达量呈正相关（ r=0.76， P<0.001），与性别不相关（ r=-0.12， P=0.500），与年龄呈正相关（ r=0.47， P=0.005）。退变组CHI3L1基因mRNA表达量升高，且随退变等级加重表达量升高（ F=18.90， P<0.001）。与对照组比较，CHI3L1组软骨细胞在培养48 h（OD 490/fold=7.132）、72 h（OD 490/fold=4.803）、96 h（OD 490/fold=2.431）和120 h（OD 490/fold=0.009）的增殖倍数显著降低。CHI3L1组软骨细胞处于G1期、S期和G2/M期的比例分别为85.03%±3.05%、12.78%±2.29%和0.90%±0.76%，对照组分别为73.93%±2.73%、22.81%±1.93%和0.99%±0.87%；两组软骨细胞G1期比例（ t=4.70， P<0.001）和S期比例（ t=5.80， P<0.001）的差异均有统计学意义；两组软骨细胞凋亡百分比分别为8.64%±0.76%和5.68%±1.13%，差异有统计学意义（ t=4.47， P<0.001）；CHI3L1组软骨细胞IL-6的表达量为（49.60±0.01） pg/ml，大于对照组的（47.88±0.01） pg/ml（ t=132.72， P<0.001），TNF-α的表达量为（95.93±0.02） pg/ml，大于对照组的（90.69±0.02） pg/ml（ t=376.10， P<0.001）。蛋白芯片检测到表达量显著差异的蛋白共53个，蛋白磷酸化水平显著差异的蛋白43个。通过生物信息学分析筛选出差异蛋白可能参与的信号通路共16个。MAPK信号通路中，CHI3L1组软骨细胞MAPK1和RAF1蛋白的表达量（分别为1.094±0.00、0.988±0.00）较对照组（分别为0.814±0.00、0.786±0.00）升高（ t=103.16， P<0.001； t=54.32， P<0.001）。 结论:CHI3L1的表达与关节突关节退行性病变相关：CHI3L1可抑制关节软骨细胞增殖，抑制软骨细胞周期由G1期进入S期，促进软骨细胞凋亡，促进软骨细胞表达IL-6和TNF-α；可通过调节MAPK信号通路调节软骨细胞的生物学功能，是关节突关节退行性病变临床诊疗的潜在生物标志物。