糖化終產物於滑膜增生之生理病理作用及機制探討

Abstract

老年人為罹患退化性關節炎(osteoarthritis, OA)的高風險族群，其重要病理現象為滑膜增生、軟骨退化及骨頭的破壞等。糖化終產物(advanced glycation end products, AGEs)在老年人糖尿病患者體內大量累積，尤其在關節處。過去研究指出，AGEs 會 經 由 mitogen-activated protein kinase (MAPK) 以 及 nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cell (NF-κB)途徑增加 OA 軟骨細胞及滑膜 細胞中 receptor for AGEs (RAGE)及基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)表現量，並誘導關節軟骨細胞表現cyclooxygenase 2 (COX-2)、prostaglandin E2 和 MMPs 等，造成軟骨受損；另外，文獻指出類風溼性關節炎滑膜細胞增生乃經由誘導 receptor activator of NF-κB ligand (RANKL)引發巨噬細胞分化為蝕骨細胞， 蝕骨細胞會吸收骨質造成骨頭受損。目前 AGEs 在糖尿病患者引起關節炎的角色， 研究尚未透徹。本研究利用糖尿病老鼠模式以及人類滑膜細胞探討 AGEs 在生理 病理所扮演的角色及分子機制的調控。在 in vivo 部分，利用streptozoticin 誘導的糖尿病老鼠，由免疫組織染色觀察到糖尿病老鼠軟骨及滑膜大量累積 AGEs；由Safranin O.染色結果有軟骨受損及滑膜增生的現象。持續在糖尿病老鼠的每日飲水給予 aminoguanidine 五週，降低軟骨及滑膜 AGEs 的累積量，並有效預防關節受損及滑膜增生，顯示關節傷害是由 AGEs 造成。在 in vitro 部分，以人類滑膜處理 AGEs 24 小時，MTT 及 BrdU assay 結果顯示 AGEs 在劑量 200 μg/ml 時有細胞增生的現象；西方墨點法結果發現AGEs 誘導 p-ERK, p-Akt, p-P65 和發炎介質 COX-2 的表現量；處理 p-ERK 抑制劑降低 AGEs 所引起的滑膜細胞增生；處理 RAGE 抗體有效抑制 AGEs 所誘導 p-ERK, p-Akt 和 p-P65 的表現量。另外，AGEs 增加滑膜細胞 RANKL 表現量，誘導巨噬細胞分化成蝕骨細胞，由 TRAP 染色結果顯示蝕骨細胞的生成。實驗結果顯示，AGEs在關節中的累積的確造成滑膜增厚及關節傷害，且透過 RAGE-MAPK-NF-κB 誘導滑膜細胞的增生引起發炎生成，並促進蝕骨細胞分化。根據以上研究顯示，AGEs 為糖尿病患者罹患退化性關節炎的一項風險因 子。