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1伊斯坦布尔的培训和研究医院,骨科及创伤学,伊斯坦布尔,土耳其
3Alanya Baskent大学医院,骨科及创伤学、土耳其
收到的日期:11/10/2016接受日期:13/10/2016发表日期:19/11/2016
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目的:本研究的目的是揭示影响相关的强力霉素抑制基质金属蛋白酶(MMPs)在糖尿病大鼠的肩关节。材料和方法:36成人Sprague-Dawley雄性老鼠。引入一个糖尿病,35毫克/公斤intra-peritoneally链脲霉素应用24老鼠。对照组大鼠(n = 12)收到35毫克/公斤的腹腔内注射血清生理。72 h后,强力霉素应用于糖尿病组大鼠(n = 12)和对照组(n = 6)通过老鼠orogastric管期间每天130毫克/公斤两周。糖尿病对照组老鼠(n = 12)和假针灸组大鼠(n = 6) 130毫克/公斤通过orogastric管血清生理。老鼠被牺牲了三个星期。结果组织学分析。结果:平均血葡萄糖生成面89.8±10.6研究的第一天,平均水平414.7±69.4 72 h后血液葡萄糖生成链脲霉素管理局(t测试;p < 0.01)。 Histological evaluations exposed preserved joint space and were not identified inflammation, increased vascularity and cartilage degeneration with the Haematoxylin-eosin stained. Fibrosis evaluated with Masson’s trichrome stain and type I and type III collagen proportion evaluated with Picrosirius red-stain; no differences were found (Chi-square test; p>0.01). Conclusion: Streptozotocin administration was determined to be an effective experimental model in rats to induce diabetes. Sacrification time not sufficient to reveal the changes in shoulder joint capsule due to the diabetes and the effect of doxycycline. Further studies including larger groups are needed to define the mechanism of the MMPs inhibitors in the shoulder joint in chronic diabetic rats and in the generation of new clinical applications in orthopedics. Level of evidence: Level 1, experimental study.
基质金属蛋白酶(MMPs)、肩膀、糖尿病、老鼠。
糖尿病是最常见的和毁灭性的疾病之一。不幸的是,糖尿病是伴随着许多系统性并发症包括几乎所有的组织。糖尿病会导致肌肉骨骼疾患的宽领域,包括关节僵硬、肌腱挛缩和滑膜炎。在糖尿病过程中,蛋白质的糖基化建设导致胶原蛋白的结构变化(1]。肩关节是通常影响网站。胶囊炎是一种证据确凿的肩膀疾病的糖尿病患者。临床和基础研究显示糖尿病与肩关节刚度有关。认为这些并发症影响改变的数量和功能结构大分子结缔组织的细胞外基质(2,3]。
基质金属蛋白酶(MMPs) zinc-dependent蛋白酶提供修复和退化过程和维护体内平衡结缔组织的细胞外基质(4]。正常组织中表达,调节结缔组织基质的营业额。基质金属蛋白酶的过度导致故障的增加结缔组织和可能的增强在结缔组织疾病(5]。
四环素组的抗生素(如强力霉素)已经记录抑制基质金属蛋白酶活性的机制,独立于他们的抗菌活性。它也表明,四环素将限制矩阵退化减少基质金属蛋白酶(6]。基质金属蛋白酶抑制可能提高胶原蛋白的结构。它已被证明在一个强力霉素的实验研究可以提高结缔组织愈合通过抑制MMP的酶(7]。
本研究的目的是揭示doxycycline-related抑制基质金属蛋白酶的影响肩关节的糖尿病大鼠。我们假设基质金属蛋白酶抑制提高结缔组织愈合因此提高胶原蛋白的结构的肩关节糖尿病大鼠。基质金属蛋白酶通过强力霉素抑制减少的负面影响肩关节的糖尿病。
研究设计
本研究经BaA¦¸肯特大学伦理委员会对动物实验研究和支持通过BaA¦¸肯特大学研究基金。
三十六成年男性Sprague-Dawley老鼠12个月的平均年龄和平均体重383±42克被包括进这项研究。老鼠适应于1周的实验室条件和标准被允许吃老鼠的饮食和自来水随意。房间温度和湿度维持在20 - 24°C和在50 - 60%,分别。光:黑暗周期是固定在十二12 h。
为了诱发糖尿病,35毫克/公斤链脲霉素(σ,圣路易斯,密苏里州)是24大鼠腹腔注射。诱导糖尿病验证了通过测量血糖水平在前后大鼠注射链脲霉素。大鼠血糖水平≥250 mg / dl被接受为糖尿病和包含在糖尿病组。血糖水平在所有老鼠检查3天确认euglycemic和维护高血糖的状态。假针灸组(n = 12)腹腔注射生理盐水的体积与他们同行。
72 h后,强力霉素治疗(130毫克/公斤)是通过口服途径应用于糖尿病组(n = 12)和控制老鼠(n = 6)通过一个orogastric cannule两周。糖尿病对照组(n = 12)和假针灸组大鼠(n = 6)同样体积的生理盐水通过相同的路线。
最后,所有老鼠牺牲与腹腔内注射硫喷妥钠(200毫克/公斤)的第三周。因此进行组织学分析。在研究设计(图1 a和1 b)。
组织学评价
组织学,整个肩膀完全完好无损。右肩关节解剖很仔细。组织样本在10%中性缓冲福尔马林固定,然后用酒精脱水。固定的组织管理,插入石蜡,纵向切割μm七点。因此,组织部分被haematoxylin-eosin染色根据评估关节空间的标准协议,荚膜厚度腋窝休会,炎症、血管、软骨退化。调查纤维化使用,马森的三色的染色。I型和III型胶原比例是评价Picrosirius红色的斑点。
每个标本准备两张幻灯片。幻灯片是由相同的病理学家在光学显微镜形态学检查(奥林巴斯Bx50),盲目的阅读。
统计分析
数据使用SPSS 17.0软件进行评估(SPSS Inc .,芝加哥,IL)。描述性统计计算包括频率、平均值和标准偏差,最大和最小值。学习是用来确定血糖水平的差异。组织学研究结果通过卡方检验进行了分析。统计显著性水准被设定为0.01。
平均血糖水平分别为89.8±10.6 mg / dl的第一天研究在老鼠的平均血糖水平分别为414.7±69.4 mg / dl;72 h后链脲霉素管理糖尿病组大鼠(p <0.01)(表1)。
盂肱关节腔可以观察到在串行组织学部分。没有注意到宏观差异在糖尿病老鼠和控制。但是我们不能观察增生胶囊的第三周,也不能发现任何关节粘连(图2)。
没有炎症,血管和软骨变性被确认在肩关节Haematoxylin-eosin污点在对照组(控制强力霉素和虚假的组)。光显微镜评估Haematoxylin-eosin污渍没有透露任何区别糖尿病组(糖尿病和糖尿病+ doxycycline-treated老鼠;p > 0.01)。图3展示了组织学发现糖尿病+ doxycycline-treated老鼠。
图1:A和B:分别研究设计在糖尿病患者和对照组。
| 在链脲霉素(老鼠) | 72 h后链脲霉素(糖尿病组大鼠) | P值 |
|---|---|---|
| 89.8±10.6 (73 - 111) | 414.7±69.4 (308 - 582) | * P < 0.01 |
| 血糖水平平均值±标准偏差(最小最大)mg / dl, * t测试 | ||
表1。血糖水平。
图2:从糖尿病鼠样本微观。没有附着力和荚膜厚度。黄色箭头表示联合行(Haematoxylin-eosin彩色x100)。
图3:从糖尿病鼠样本微观。黄色箭头表示的软骨的表面肱骨头,绿色箭头表示腋窝休会(Haematoxylin-eosin彩色x40)。
图4:从糖尿病鼠样本微观。紊乱的胶原纤维取向出现蓝色;黄色箭头表示软骨的表面和绿色箭头表示的腋下的休会(Masson-Trichrome彩色x100)。
图5:Picrosirius肩关节的红点的部分从糖尿病鼠。I型胶原蛋白出现在橙色而III型胶原蛋白出现在绿色;蓝色箭头表示联合表面(Picrosirius红点的x200型)。
纤维化是评估与马森的三色的染色(图4)。的分布胶原蛋白纤维类型我和III是评估Picrosirius红色的斑点(图5)。没有发现差异之间的组(p >0.01)。
据报道,糖尿病患者更可能有疼痛和僵硬的肩膀比健康的人8]。然而,这种情况的原因尚未确定(9]。胶原蛋白结构改变由于胶原蛋白糖基化的蛋白可能导致糖尿病患者的细胞外基质的变化。由于先进的积累的最终产品糖基化可能会导致细胞损伤和细胞外基质改变组件。这些机制包括连接在糖尿病并发症(约10]。
减少胶原蛋白交联的胶原蛋白含量和缺陷被观察到在streptozotocininduced糖尿病大鼠的实验研究[11,12]。贝蒂等人报道,胶原纤维组织显著降低糖尿病大鼠(13]。这些发现可能为糖尿病患者具有重要的临床意义。托马斯等人已经证明了在糖尿病大鼠8周的高血糖会导致减少外部旋转,但没有其他机械受伤肩关节的变化。此外,他们还表明,肿瘤坏死因子α在优越的地区增加的胶囊,并认为高血糖不减少肩膀的机械功能,诱导慢性炎症反应(14]。竞技等人报道,胶囊炎患者会增加关节囊内的炎症标记物的表达(15]。
我们观察到,腹腔内注射链脲霉素诱导糖尿病是一个适当的实验模型Sprague-Dawley老鼠。所有的大鼠分为糖尿病组血糖水平升高的注射后3天。糖尿病大鼠被牺牲在第三周。然而,组织病理学发现3周的目前的研究引起高血糖的地位并不足以引起结缔组织结构的变化。众所周知,一般的实验室老鼠活大约3年。在成年大鼠,每个月的寿命大约等于2.5人年(16]。虽然老鼠的肩膀已经证明是最结构上类似于人类的肩膀(17),没有任何类似于人类疾病的动物模型。因此,在目前的体外实验研究糖尿病模型可能无法产生这种长期疾病的慢性影响肩关节的没错。
细胞外基质展览一个动态的组织,它是不断重新塑造。基质金属蛋白酶是至关重要的开发和维护健康组织,因为他们的能力改造细胞外基质(18]。基质金属蛋白酶及其抑制剂之间的平衡是很重要的,保持健康的结缔组织(4,19]。失去这种平衡造成增强活动的基质金属蛋白酶与各种病理条件有关,包括骨科关节疾病,一个条件在软骨的胶原蛋白,骨和肌腱关节周围是逐步和不可逆转地退化20.- - - - - -23]。
强力霉素,四环素,抑制基质金属蛋白酶活性的机制,独立于它的抗菌活性。Doxycycline-mediated抑制MMP-13有利影响跟腱-骨愈合。差异MMP-13表达式反映了增加基质蛋白的降解。MMP-13扮演着一个重要的角色在肌腱细胞外基质降解的规定和组织重构。体内和体外研究表明抗生素四环素组降低软骨和肌腱变性与MMP的活动增加相关联(2,21,24,25]。
研究人员定义,MMP抑制剂可能会减少病理组织退化和有利影响愈合后肩袖修复(7,26]。Bedi等人调查的影响抑制MMP的肩袖修复后大鼠模型和报道,基质金属蛋白酶在术后立即最活跃的时期。他们表明,MMP活动恢复到基底的水平和不容易被强力霉素抑制在术后4周(21]。
本研究的目的是确定的影响强力霉素肩关节在糖尿病大鼠模型。然而,我们不能证明任何组织病理学改变的肩膀关节doxycycline-treated糖尿病大鼠。我们的研究有几个局限性。我们的主要限制,似乎糖尿病的长度(3周)显然是不足以引起肩关节上的任何负面影响。这个时间应该长显示肩关节的任何负面影响。另一个限制,我们只强力霉素申请2周。时间活动的MMP抑制剂可以在较大的组进行研究。
总之,尽管相当大的细胞外基质糖化糖尿病相关的相关证据,所知甚少的细胞外修改。生物调制内生基质金属蛋白酶的活性基底的水平可以减少糖尿病的病理组织变性肩关节在人类身上。与更大的组织都需要进一步的研究来定义MMP抑制剂的机制(s)在肩关节疾病由于慢性糖尿病。
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