目的:骨关节炎(Osteoarthritis)是临床上常见的骨的退行性变,病理特点表现为关节软骨的变形破坏,软骨下骨的硬化以及囊性变,同时合并滑膜增生及韧带功能下降。临床上病人多以关节疼痛就诊,疾病发展到晚期可出现不同程度的关节僵直、功能障碍甚至关节畸形。对于早中期的OA,临床上首选基础治疗的同时辅助药物治疗。而对于晚期OA患者,目前大多采用关节置换手术。然而,现有的治疗依然无法解决OA发病过程中出现的软骨退变降解的重大问题。实际上,在OA的发展过程中,包括Ⅱ型胶原以及蛋白多糖在内的多种细胞外基质(ECM)的丢失非常重要。与此同时,基质降解酶的过度活化也在其中扮演着重要的作用。近年来,小核酸(miRNA)在OA中的参与功能被相继报道。在这之中,miR-140-5p的下调被认为是促进OA发展的关键因素。褪黑素作为一种由松果体分泌的重要内源性激素,参与包括抗氧化,抑制炎症以及抗衰老等多种生物学功能。有报道已经指出,褪黑素能够增强干细胞的成软骨分化能力。也有文献认为,褪黑素对多种miRNA具有调控作用。综上所述,本实验旨在探究:1褪黑素对OA环境下软骨细胞的保护作用;2褪黑素对miR-140-5p的调控作用;3褪黑素对体内OA发展的延缓作用。方法:体外细胞实验部分,我们分别在正常环境以及用白介素1-β(IL-1β)模拟的关节炎炎症环境下对人软骨细胞进行培养,观察软骨细胞在不同浓度的褪黑素干预下的状态。利用CCK-8测定细胞的增殖情况。免疫荧光检测软骨基质中Ⅱ型胶原的表达。RT-PCR以及Western Blot验证软骨基质合成及降解相关的基因和蛋白水平的改变。另外,加入相应的miRNA抑制剂,观察对应的基因及蛋白的表达变化。体内动物实验部分,我们通过内侧半月板失稳术(DMM)建立小鼠膝关节OA模型,经关节腔注射褪黑素干预OA的发展。利用组织学以及免疫组织化学染色观察褪黑素对关节软骨的保护作用。同时,经关节腔注射相应的miRNA抑制剂,进一步验证褪黑素是否通过调控miRNA延缓OA的进展。结果:在体外实验方面,结果显示:1正常环境下,高浓度褪黑素能促进软骨细胞的增殖;2正常环境下,褪黑素能增加软骨基质合成基因(COL-Ⅱ、ACAN、SOX-9)的表达。3 OA环境下,褪黑素能显著改善软骨基质合成基因(COL-Ⅱ、ACAN、SOX-9)的表达,同时能显著抑制基质降解相关产物(MMP-9、MMP-13、ADAMTS-4、ADAMTS-5)的表达。4定量检测表明,褪黑素能显著上调软骨细胞miR-140-5p的表达。5在加入miRNA-140-5p的抑制剂后,软骨基质合成表达下降,同时软骨基质降解表达增加。在体内实验方面,结果显示:1关节腔注射褪黑素能延缓骨关节炎的进展,减少软骨表面糖胺聚糖的丢失,增加COL-Ⅱ表达,减少COL-Ⅰ表达。2外源性注射miR-140-5p抑制剂后,软骨表面糖胺聚糖的表达下降。相应地,COL-Ⅱ的表达减少,而COL-Ⅰ的表达增加。结论:褪黑素通过上调miR-140-5p,能够有效减少软骨相关基质的降解,延缓骨关节炎的进展。未来,关节腔注射褪黑素可能为治疗骨关节炎提供新思路。