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研究背景和目的:
类风湿关节炎(RheumatoidArthritis,RA)是常见的以关节组织慢性炎症病变为主要表现的全身性自身免疫性疾病,病变亦可以累及全身组织器官,病程长,病情反复发作,复杂多变,治疗困难,预后较差。本病任何年龄均可发病,多发于30~60岁之间,45岁左右最常见,随年龄增长,发病率也增高,女性发病率明显高于男性,据统计我国的患病率约为0.32%~0.36%。研究发现,在发病起计10年内约有600的患者会致残,是造成我国人群丧失劳动力和致残的主要病因之一。
方法:
第一部分:运用ELISA方法定量检测RA患者外周血及关节液IL-1RI、IL-1β及CDK2水平,并对检测结果进行ROC分析以及诊断效能评价,以明确上述三种指标对不同炎症性疾病患者的诊断价值,并选取最佳项目用于临床诊断。
第二部分:选择对RA特异的IL-1RI和CDK2基因,设计其siRNA,并构建两者的siRNA慢病毒载体,转染人成纤维滑膜细胞,检测其抑制IL-1RI及CDK2表达的效果,并用CCK-8评价慢病毒包装的IL-1RI和CDK2siRNA对滑膜细胞生长的影响。
第三部分:将构建的IL-1RI和CDK2慢病毒载体联合或独立转染至CIA小鼠关节内,观察不同分组CIA小鼠的治疗效果。
结果:
第一部分:IL-1RI、IL-1β或CDK2各组间均有统计学意义(P<0.001)。对IL-1RI而言,RA患者组与RA患者关节液组、SLE患者组、急性上呼吸道感染组、对照组(含SLE患者、急性上呼吸道感染患者和健康体检者)、健康体检组间比较均有统计学意义(P<0.001);对CDK2而言,RA活动期与RA缓解期,RA患者组与RA患者关节液组、SLE患者组、急性上呼吸道感染组、对照组、健康体检组间比较均有统计学意义(P<0.001);对IL-1β而言,RA活动期与RA缓解期,RA患者组与RA患者关节液组、健康体检组间比较均有统计学意义(P<0.05)。
RA患者活动期和缓解期比较CDK2的ROC曲线下面积最大,其余依次为IL-1β、IL-1RI;RA患者组与SLE患者比较CDK2曲线下面积最大,其次为IL-1RI;RA患者组与急性上呼吸道感染患者组比较IL-1RI曲线下面积最大,其次为CDK2;RA患者组与对照组比较CDK2曲线下面积最大,其次为IL-1RI。
RA活动期患者组与RA缓解期患者组比较,CDK2的诊断敏感度和特异度分别为91%和53%,IL-1β的诊断敏感度和特异度分别为21%和88%,而CDK2+IL-1β并联联合诊断敏感度和特异度分别为93%和47%。RA患者组与SLE患者组比较,并联诊断试验CDK2+IL-1RI敏感度和特异度分别为94%和47%,串联试验CDK2+IL-1RI敏感度和特异度分别为43%和96%。RA患者组与急性上呼吸道感染患者组比较,并联联合诊断CDK2+IL-1RI敏感度和特异度分别为74%和90%。RA患者组与对照组比较,IL-1β的敏感度和特异度分别96%和11%,IL-1RI的敏感度和特异度分别49%和99%;CDK2+IL-1RI+IL-1β并联联合诊断的敏感度和特异度分别为100%和5%,串联联合诊断的敏感度和特异度分别为35%和100%。
第二部分:RNAi慢病毒IL-1RI基因相对表达量结果显示正常对照组、慢病毒对照组、R4组分别与R2组、R2+R4组两两比较均有统计学意义(P<0.001),R2组与R2+R4组两两比较有统计学意义(P=0.001);RNAi慢病毒CDK2基因相对表达量结果显示正常对照组、慢病毒对照组分别与R4组、R2组、R2+R4组两两比较均有统计学意义(P<0.01),R4组、R2组、R2+R4组两两比较有统计学意义(P<0.01)。IL-1RI、IL-1β和CDK2在24h或72h检测结果空白上清液组与转染对照,R4上清液与R2上清液均无统计学意义(P>0.05),而其他组间均有统计学意义(P<0.05);R4上清液或R2上清液IL-1RI、IL-1β和CDK2在24h与72h检测结果均有统计学意义(P<0.05);CCK-8评价IL-1RI及CDK2siRNA慢病毒干扰滑膜细胞生长结果显示正常对照组、慢病毒对照组分别与R2组、R2+R4组两两比较均有统计学意义(P<0.05)。
第三部分:初次造模之后第14天小鼠出现跛行,4只小鼠死亡,小鼠体重范围13~17g;第21天第二次注射后跛行、后腿红肿症状加重,没有老鼠死亡.100只小鼠有78只造模成功(成功率78%);治疗后CIA小鼠病理学结果显示正常对照组:膝关节结构正常,无炎性细胞浸润,滑膜细胞排列整齐,软骨表面光滑,关节腔内未见渗出液;CIA小鼠未治疗组:膝关节及周围有大量中性粒细胞浸润,滑膜呈现增生趋势,软骨及骨骼有炎性改变;治疗组较CIA小鼠未治疗组病理改变轻。CIA小鼠外周血IL-1RI各组间有统计学意义(PIL-IRI<0.001),IL-1β、CDK2均无统计学意义(PIL-1β=0.871,PCDK2=0.078);CIA小鼠外周血T细胞亚群CD3+、CD4+和CD8+各组间均有统计学意义(FCD3=7.646,P<0.001;FCD4=4.395,P<0.001;FCD8=3.866,P<0.001):RT-PCR结果CIA小鼠关节滑膜细胞IL-1RI或CDK2基因RNA表达水平各组间均有统计学意义(FIL-IRI=52.833,P<0.001,FCDK2=68.440,P<0.001).
结论:
第一部分:IL-IRI对RA的诊断效能次于CDK2:但可有效的区分RA与急性上呼吸道感染。CDK2对RA的诊断效能较高;用于RA活动期与缓解期、RA与SLE的鉴别诊断效能较高;对于RA与急性上呼吸道感染鉴别诊断次于IL-1RI。单个项目IL-1RI对RA具有诊断价值,IL-1β对RA具有早期诊断价值;CDIC2+IL-1RI+IL-1β串联联合诊断可以提高RA的诊断价值,并联联合诊断可以提高RA的早期诊断价值。
第二部分:成功培养出人RA关节滑膜成纤维细胞,并成功构建IL-1RI及CDK2特异性siRNA慢病毒载体,转染人FLS细胞可明显抑制IL-1RI及CDK2表达;瞬时转染后RT-PCR结果显示,R2干扰IL-1RI基因表达效果较好,R4干扰CDK2基因表达效果较好。提示IL-1RI、CDK2基因沉默FLS细胞有望成为减轻炎症、延缓纤维化治疗RA的新方法。
第三部分:成功建立小鼠CIA模型,将IL-1RI及CDK2特异性siRNA慢病毒载体联合或独立转染CIA小鼠关节内可抑制IL-1RI及CDK2表达并缓解小鼠关节炎症。说明IL-1RI、CDK2RNAi慢病毒载体治疗CIA小鼠有一定疗效,但其确切机制和完善的研究方法需要进一步研究,可为今后采取体内基因转移方法实施人类RA的基因治疗提供实验依据。
主要创新点:
1.通过ROC曲线分析及诊断效能评价方法,并根据临床诊疗的不同需要为RA患者选择最佳诊断效能的评价指标。单个项目IL-1RI对RA具有诊断价值,IL-1β对RA具有早期诊断价值;CDK2+IL-1RI+IL-1β串联联合诊断可以提高RA的诊断价值,并联联合诊断可以提高:RA的早期诊断价值。
2.运用构建慢病毒载体的方法成功将siRNA用于抑制IL-1RI及CDK2的表达,为RA的基因治疗提供了理论基础。
3.将IL-1RI及CDK2siRNA转移至CIA小鼠体内并有效缓解小鼠的关节炎症的实验研究,为进一步将IL-1RI及CDK2siRNA用于RA的临床研究提供了可能。