段 琛，彭 侃，張曉東，高宗強(qiáng)，郭 雄

(西安交通大學(xué)：1. 醫(yī)學(xué)部公共衛(wèi)生學(xué)院地方病研究所，陜西西安 710061；2. 西安市紅十字會(huì)醫(yī)院骨外科，陜西西安 710054；3.第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西西安 710061；4.第二附屬醫(yī)院骨外科，陜西西安 710004)

?

硒對(duì)大骨節(jié)病和骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

段 琛1，彭 侃2，張曉東3，高宗強(qiáng)4，郭 雄1

(西安交通大學(xué)：1. 醫(yī)學(xué)部公共衛(wèi)生學(xué)院地方病研究所，陜西西安 710061；2. 西安市紅十字會(huì)醫(yī)院骨外科，陜西西安 710054；3.第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西西安 710061；4.第二附屬醫(yī)院骨外科，陜西西安 710004)

目的 觀察不同濃度硒對(duì)體外培養(yǎng)大骨節(jié)病(Kashin-Beck disease, KBD)、骨性關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis, OA)和正常關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)變化，為大骨節(jié)病病因、發(fā)病機(jī)制研究提供科學(xué)依據(jù)。方法 依據(jù)《大骨節(jié)病診斷標(biāo)準(zhǔn)》選擇Ⅱ度和Ⅲ度KBD患者8例、WOMAC診斷的OA7例和非病區(qū)正常人意外事故者5例的關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行體外分離、培養(yǎng)，傳1代。KBD組、OA組和正常組分別給予0、0.025、0.05、0.10、0.25 mg/L不同劑量的硒，采用透射電鏡方法觀察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果 ①正常組第6天時(shí)，硒質(zhì)量濃度在0.1～0.25 mg/L之間組的細(xì)胞明顯壞死和細(xì)胞器結(jié)構(gòu)喪失，KBD組細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)細(xì)胞器豐富，狀態(tài)良好，OA組細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞器存在，細(xì)胞有凋亡和壞死征象；②硒質(zhì)量濃度在0.025～0.10 mg/L組之間KBD、OA細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)趨于正常細(xì)胞，超微結(jié)構(gòu)細(xì)胞器豐富，狀態(tài)良好，而同濃度正常組細(xì)胞凋亡、壞死征象明顯。③硒質(zhì)量濃度>0.25 mg/L時(shí)，KBD、OA組細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)受損，正常組細(xì)胞壞死明顯。結(jié)論 適宜的補(bǔ)硒對(duì)KBD、OA軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)有一定的保護(hù)作用，而正常軟骨細(xì)胞耐受力低、凋亡壞死較明顯。

大骨節(jié)??；骨關(guān)節(jié)炎；硒；軟骨細(xì)胞；超微結(jié)構(gòu)

大骨節(jié)病(Kashin-Beck disease, KBD)是一種以關(guān)節(jié)增大畸形，繼而軟骨壞死和關(guān)節(jié)損壞為主要改變的地方性骨關(guān)節(jié)病，疾病發(fā)展會(huì)造成生長(zhǎng)發(fā)育出現(xiàn)手指、足趾關(guān)節(jié)增粗畸形，身材矮小等發(fā)育障礙體征，嚴(yán)重者喪失勞動(dòng)力，致殘率很高。1970年我國(guó)學(xué)者提出環(huán)境缺硒可能造成KBD的發(fā)生，KBD主要分布在低硒地區(qū)[1]，并通過補(bǔ)硒證實(shí)能夠預(yù)防兒童干骺端病變[2]。1998年，比利時(shí)RODRIGO通過研究證實(shí)低硒低碘與KBD有關(guān)[3]。

骨性關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis, OA)是常見的退行性骨關(guān)節(jié)病，主要臨床表現(xiàn)是關(guān)節(jié)軟骨的退行性變和關(guān)節(jié)骨質(zhì)增生，繼發(fā)關(guān)節(jié)疼痛、關(guān)節(jié)腫脹和功能障礙。與KBD有著相似的臨床病例特征，但是治療又有很大的區(qū)別。KURZ等[4]證實(shí)食物硒對(duì)于OA關(guān)節(jié)有保護(hù)作用。但是，相關(guān)效果和機(jī)制還待進(jìn)一步證實(shí)。本實(shí)驗(yàn)直接取材KBD、OA和正常人關(guān)節(jié)的軟骨，在體外進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)研究，通過加入不同濃度的硒進(jìn)行干預(yù)，觀察其超微結(jié)構(gòu)變化來闡明不同濃度硒對(duì)3類軟骨細(xì)胞的影響，以探索補(bǔ)硒對(duì)防治KBD的作用和對(duì)OA及正常軟骨細(xì)胞的影響提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 病例選擇與分組

依據(jù)我國(guó)KBD診斷標(biāo)準(zhǔn)(GB16003-1995)[5]，OA根據(jù)WOMAC[6]，選擇KBD、OA患者和正常人的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)。將Ⅱ度和Ⅲ度KBD患者8例和OA 7例，非病區(qū)正常人意外事故或骨折病例5例進(jìn)行性別和年齡匹配，分為KBD組、OA組和正常對(duì)照組。其中年齡均在50～55歲，男性5名，女性5名。排除類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等其他骨病。3組同時(shí)給予4個(gè)補(bǔ)硒質(zhì)量濃度(中科院國(guó)產(chǎn)純度硒)進(jìn)行體外干預(yù)(0.025、0.05、0.10、0.25)mg/L以及空白對(duì)照組。本實(shí)驗(yàn)得到了西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的同意并簽有知情同意書。

1.2 主要儀器及試劑

CO2培養(yǎng)箱(美國(guó)Shel-Lable公司)，F(xiàn)AC Scalibur流式細(xì)胞儀(美國(guó)BD公司)，Nikon雙目光學(xué)顯微鏡及纖維照相系統(tǒng)(日本日立公司)，POLA Rstar多功能微板測(cè)試系統(tǒng)(德國(guó)BMG公司),DMEM/F12培養(yǎng)液(美國(guó)Hyclone公司)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法與觀察指標(biāo)

1.3.1 軟骨細(xì)胞分離 在無菌條件下，手術(shù)取KBD、OA及正常人關(guān)節(jié)軟骨，切碎；經(jīng)過0.5 g/L的透明質(zhì)酸酶消化30 min；用2 g/L的胰蛋白酶搖床水浴箱37 ℃ 消化30 min；用2 g/L的膠原酶37 ℃消化8 h；收集上清液，1 000 r/min(離心半徑11.5 cm)離心10 min，收集細(xì)胞沉淀，進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。

1.3.2 軟骨細(xì)胞接種 將軟骨細(xì)胞以5 000～8 000個(gè)/孔接種于6孔板中，每板6個(gè)孔，共接種8個(gè)板，以10 000個(gè)/孔接種于，80 000個(gè)/瓶接種于培養(yǎng)瓶(5 cm×5 cm×3 cm)，加入含150 mL/L小牛血清的DMEM培養(yǎng)液，用過濾的CO2氣體調(diào)節(jié)pH至7.3，37 ℃密閉培養(yǎng)。

1.3.3 MTT法檢測(cè)細(xì)胞增殖率 在96孔板中設(shè)KBD、OA組和正常對(duì)照組細(xì)胞，每孔按1×104種入細(xì)胞，并加DMEM培養(yǎng)液100 mL/L胎牛血清培養(yǎng)，接種后48 h后加硒。KBD 和正常組分別加入0、0.025、0.05、0.10、0.25 mg/L的硒，每組每個(gè)劑量的樣本孔數(shù)為3個(gè)，隔日換液3次，培養(yǎng)6 d。每板均設(shè)1個(gè)空白調(diào)零組。每日每個(gè)病例取出1板，每孔加入MTT 20 μL，37 ℃密閉培養(yǎng)4 h后，終止培養(yǎng)；吸除孔內(nèi)培養(yǎng)液后，每孔加入150 μL二甲基亞砜(DMSO)震蕩10 min，使結(jié)晶物充分溶解；用酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀測(cè)定490 nm 處的吸光度(A)值；計(jì)算細(xì)胞平均增殖率=∑(An-An-1)/(n-1)(n為天數(shù))。

1.3.4 電鏡觀察超微結(jié)構(gòu) 將3組不同干預(yù)的細(xì)胞用2.5 g/L胰蛋白酶溶液消化后，在離心機(jī)中1 000 r/min離心10 min，后用PBS(0.01 mol/L，pH 7.4)離心洗2遍后，用戊二醛固定。0.1 mol/L磷酸緩沖液浸洗30 min；去磷酸緩沖液后，后加入四氧化鋨4 ℃固定2 h；0.1 mol/L磷酸緩沖液浸洗10 min，用乙醇梯度脫水；乙醇醋酸雙氧鈾塊染色2 h，過夜；環(huán)氧丙烷置換10 min，環(huán)氧樹脂EPON812浸透、包埋，聚合后作半超薄片；美蘭染色后光學(xué)顯微鏡下固定，(LKB-V瑞典)超薄薄片機(jī)進(jìn)行超薄切片50～70 nm厚度；醋酸鈾、檸檬酸鉛染色后，日本日立H-600投射式電子顯微鏡下觀察。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié) 果

2.1 KBD、OA和正常軟骨細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)

正常軟骨細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖速度明顯高于KBD和OA組(圖1A～F)；電子顯微鏡下觀察3組不同的軟骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)：正常軟骨細(xì)胞(圖1A、D)細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)良好，具有較多的細(xì)胞絨毛和細(xì)胞器，糖原和脂肪顆粒分散良好，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體等細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)形態(tài)數(shù)量等均正常；而KBD組(圖1B、E)可明顯見到細(xì)胞膜形態(tài)不佳，細(xì)胞核扭曲變形，明顯的有糖原聚集在細(xì)胞膜內(nèi)邊集現(xiàn)象(圖E箭頭所指)，細(xì)胞膜有糖原釋放；OA組(圖1C、F)細(xì)胞腫脹(圖1F箭頭所指)，軟骨細(xì)胞的電子密度增加，細(xì)胞膜絨毛減少，可見細(xì)胞質(zhì)里大量游離脂滴。

圖1 體外培養(yǎng)正常(A、D)、大骨節(jié)病(B、E)、骨性關(guān)節(jié)炎(C、F)光鏡下生長(zhǎng)情況及超微結(jié)構(gòu)

Fig.1 Growth and substructure of chondrocytes from normal (A, D), KBD (B, E) and OA (C, F) groups under the light microscope (×200, ×4 000)

圖E中箭頭標(biāo)明KBD軟骨細(xì)胞糖原聚集現(xiàn)象，圖F中箭頭標(biāo)明OA大量脂滴病理變化。

2.2 不同濃度硒對(duì)正常、KBD和OA軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的影響

從表1測(cè)定的數(shù)據(jù)中我們可以看到，正常組軟骨細(xì)胞在硒質(zhì)量濃度0.025～0.10 mg/L細(xì)胞的增殖不同程度降低，在0.10～0.25 mg/L時(shí)細(xì)胞增殖率成為負(fù)值，細(xì)胞壞死明顯；而KBD組硒質(zhì)量濃度0.025～0.25 mg/L細(xì)胞增殖率較好，并且與0 mg/L對(duì)照組相比增殖率明顯增加(0.25 mg/L)；OA組增殖率雖沒有明顯的差異但是細(xì)胞增殖率呈正向生長(zhǎng)，沒有明顯的細(xì)胞增殖受損現(xiàn)象，耐受性明顯不同于正常細(xì)胞。

表1 不同劑量硒對(duì)正常人、KBD和OA軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)的平均細(xì)胞增殖率

組別0(mg/L)0.025(mg/L)0.05(mg/L)0.1(mg/L)0.25(mg/L)正常組0.025±0.0030.006±0.001*0.006±0.003*-0.001±0.001*-0.003±0.000*KBD組0.021±0.0030.015±0.0020.016±0.0030.020±0.0030.028±0.002*OA組0.008±0.0030.011±0.0020.007±0.0010.009±0.0010.011±0.002

與同組0 mg/L劑量比較，*P<0.05。

2.3 補(bǔ)硒后KBD、OA 和正常軟骨細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化

正常組細(xì)胞在加入硒質(zhì)量濃度0.025～0.25 mg/L，對(duì)增殖較快的細(xì)胞均表現(xiàn)出不同程度的損傷作用(圖2)，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的空泡增多，細(xì)胞核變形，線粒體減少，腫脹，可見內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的同心圓結(jié)構(gòu)凋亡前變化，濃度到達(dá)0.25 mg/L，細(xì)胞明顯壞死，結(jié)構(gòu)喪失；KBD組細(xì)胞加入0.025～0.10 mg/L均表現(xiàn)出較好的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞質(zhì)均勻，線粒體增多，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本良好，少量表現(xiàn)輕度腫脹，0.10 mg/L組細(xì)胞器豐富，到達(dá)0.25 mg/L細(xì)胞內(nèi)空泡明顯增多，表現(xiàn)一定的毒性作用，但細(xì)胞還未表現(xiàn)出明顯壞死，對(duì)硒的耐受能力明顯較高；OA組細(xì)胞0.025～0.05 mg/L組，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)功能基本完好，細(xì)胞質(zhì)均勻，細(xì)胞器豐富，表現(xiàn)出代謝旺盛，線粒體增多，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本良好，少量腫脹，細(xì)胞核形態(tài)良好，但0.10～0.25 mg/L組，細(xì)胞內(nèi)空泡明顯增多，細(xì)胞核結(jié)構(gòu)變化，有凋亡產(chǎn)生，0.25 mg/L組細(xì)胞質(zhì)不均勻，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹嚴(yán)重，有壞死傾向，但細(xì)胞結(jié)構(gòu)尚完整。

3 討 論

國(guó)內(nèi)外眾多研究表明低硒是KBD重要的環(huán)境因素之一，硒和KBD的發(fā)病關(guān)系密切[7-8]。1973年我國(guó)學(xué)者證實(shí)我國(guó)KBD主要處在低硒區(qū)，1998年比利時(shí)學(xué)者RODRIGO提出環(huán)境低硒低碘與KBD有關(guān)。流行病學(xué)調(diào)查顯示低硒與KBD患病率呈負(fù)相關(guān)，補(bǔ)硒具有促進(jìn)兒童KBD手部指骨干骺端和骨端病變修復(fù)的作用，并能降低兒童的新發(fā)病率。通過青海對(duì)兒童頭發(fā)含硒的最新研究表明：補(bǔ)硒能夠有效降低KBD的發(fā)病，補(bǔ)硒治療非常必要[9]。通過先進(jìn)的基因芯片技術(shù)也進(jìn)一步證實(shí)KBD軟骨蛻變與硒代謝異常有關(guān)[10]。OA與補(bǔ)硒的關(guān)系從流行病學(xué)方面還未有直接研究和證據(jù)。硒能有效降低T-2毒素對(duì)細(xì)胞的影響，降低凋亡率和死亡率[11-12]。本實(shí)驗(yàn)通過取材KBD、OA和正常人的關(guān)節(jié)軟骨，在體外進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，用不同濃度的硒進(jìn)行干預(yù)，首次進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)的比較研究,在PUBMED上未有相關(guān)研究。

圖2 不同劑量硒對(duì)正常、骨性關(guān)節(jié)炎和KBD軟骨細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化的影響

Fig.2 Effects of different dosages of selenium on the substructure of chondrocytes in normal, OA and KBD groups (×4 000)

一定濃度的硒能夠明顯促進(jìn)KBD細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)[13]，對(duì)OA軟骨細(xì)胞也有一定的保護(hù)作用。類似硒的抗氧化劑藥物在治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，OA以及其他炎性關(guān)節(jié)病中都受到推薦，但是在目前這些抗氧化劑用藥主要是在治療休克，糖尿病等臨床應(yīng)用。食物中加入一定量的維生素A、C以及硒元素，對(duì)OA起到一定的保護(hù)作用[4]。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了從低到高0.025～0.25 mg/L硒4個(gè)質(zhì)量濃度組對(duì)KBD、OA和正常軟骨的體外培養(yǎng)進(jìn)行比較干預(yù)，通過細(xì)胞的增殖率測(cè)定、電鏡觀察其超微結(jié)構(gòu)變化來尋找硒對(duì)其影響的證據(jù)。我們前期研究表明，一定濃度的硒對(duì)KBD細(xì)胞增殖有促進(jìn)作用，高濃度的硒還具有毒性作用。本次電鏡觀察超微結(jié)果證實(shí)：硒高于一定質(zhì)量濃度(>0.25 mg/L)對(duì)細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)就有一定的毒性影響，而相對(duì)于正常的軟骨細(xì)胞，KBD軟骨細(xì)胞耐受硒的能力明顯高，而OA軟骨細(xì)胞也表現(xiàn)出比較好的耐受高硒的能力，從細(xì)胞的增殖率對(duì)比也證實(shí)了這一點(diǎn)。這可能說明KBD和OA的軟骨細(xì)胞中代謝發(fā)生障礙和硒可能有關(guān)，而正常軟骨細(xì)胞在較低濃度就表現(xiàn)出抑制或毒性作用。從圖1結(jié)果來看，發(fā)現(xiàn)KBD細(xì)胞體外有較為明顯的糖原釋放現(xiàn)象，而OA細(xì)胞里有較多的脂粒。這一現(xiàn)象是否提示OA與脂代謝關(guān)系密切、KBD更傾向于與糖代謝相關(guān)，與臨床中OA患者較多體質(zhì)量超標(biāo)，KBD患者身高體質(zhì)量均較低是否有關(guān)聯(lián)。另外，KBD病區(qū)長(zhǎng)期補(bǔ)硒對(duì)正常人軟骨細(xì)胞是否必需，OA患者如何進(jìn)行補(bǔ)硒，是否有損于正常軟骨細(xì)胞的生長(zhǎng)和發(fā)育，也需進(jìn)一步證實(shí)。

通過補(bǔ)硒后軟骨細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)變化，與先前研究的KBD體外培養(yǎng)軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)的適宜硒劑量(0.10～0.25 mg/L)還具有抑制軟骨細(xì)胞過度凋亡的作用，下調(diào)Fas和Caspase-3的表達(dá)結(jié)果相對(duì)應(yīng)。這種作用符合上述適宜補(bǔ)硒濃度或較大濃度對(duì)KBD體外軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)的影響相一致。KBD和OA關(guān)節(jié)軟骨所需濃度均高于正常人。

綜上所述，適宜的補(bǔ)硒質(zhì)量濃度(0.10～0.25 mg/L)對(duì)KBD、OA軟骨細(xì)胞均有一定的保護(hù)生長(zhǎng)作用，降低細(xì)胞死亡率，但補(bǔ)硒質(zhì)量濃度>0.25 mg/L時(shí)正常細(xì)胞死亡，KBD和OA軟骨細(xì)胞具有較高的耐受力。促進(jìn)KBD、OA的軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)所需的加硒劑量并非也能促進(jìn)正常人活體軟骨細(xì)胞的生長(zhǎng)，KBD軟骨細(xì)胞的硒耐受力高于OA。

[1] 莫東旭. 大骨節(jié)病因?qū)W說無機(jī)元素研究進(jìn)展[J]. 地方病通訊，1984, 2(5):8-10.

[2] 莫東旭，丁德修，王治倫，等. 硒與大骨節(jié)病關(guān)系研究20年[J]. 中國(guó)地方病防治雜志，1997, 12(1):18-21.

[3] MORENO-REYES R, SUETENS C, MATHIEU F, et al. Kashin Beck osteoarthropathy in rural Tibet in relation to selenium and iodine status[J]. N Engl J Med, 1998, 339(16):1112-1120.

[4] KURZ B, JOST B, SCHUNKE M. Dietary vitamins and selenium diminish the development of mechanically induced osteoarthritis and increase the expression of antioxidative enzymes in the knee joint of STR/1N mice[J]. Osteoarthr Cartil, 2002, 10(2):119-126.

[5] GUO X. Diagnostic, clinical and radiological characteristics of Kashin-Beck disease in Shaanxi Province, PR China[J]. Int Orthop, 2001, 25(3):147-150.

[6] EHRICH EW, DAVIES GM, WATSON DJ, et al. Minimal perceptible clinical improvement with the Western Ontario and McMaster Universities osteoarthritis index questionnaire and global assessments in patients with osteoarthritis[J]. J Rheumatol, 2000, 27(11):2635-2641.

[7] DAVIES LC, BLAIN EJ, GILBERT SJ, et al. The potential of IGF-1 and TGF-β1for promoting “adult” articular cartilage repair: aninvitrostudy [J]. Tissue Eng Part A, 2008, 14(7):1251-1261.

[8] BEHNE D, KYRIAKOPOULOS A, MEINHOLD H, et al. Identification of typeⅠiodothyronine 5’-deiodinase as a selenium enzyme[J]. Biochem Biophys Res Commun, 1990, 173(3):1143-1149.

[9] SUN LY, MENG FG, LI Q, et al. Effects of the consumption of rice from non-KBD areas and selenium supplementation on the prevention and treatment of paediatric Kaschin-Beck disease: an epidemiological intervention trial in the Qinghai Province [J]. Osteoarthr Cartil, 2014, 12:22(12):2033-2040.

[10] WU SX, WANG WZ, ZHANG F, et al. Expression profiles of genes involved in apoptosis and selenium metabolism in articular cartilage of patients with Kashin-Beck osteoarthritis[J]. Gene, 2014, 535(2):124-130.

[11] CHEN J, CHU Y, CAO J, et al. T-2 toxin induces apoptosis, and selenium partly blocks, T-2 toxin induced apoptosis in chondrocytes through modulation of the Bax/Bcl-2 ratio[J]. Food Chem Toxicol, 2006, 44(4):567-573.

[12] LIU J, WANG L, GUO X, et al. The role of mitochondria in T-2 toxin-induced human chondrocytes apoptosis[J]. PLoS One, 2014, 9(9):1083-1094.

[13] 段琛，郭雄，張曉東，等. 硒對(duì)體外培養(yǎng)大骨節(jié)病軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)及凋亡的影響[J]. 中國(guó)地方病學(xué)雜志, 2010, 9(29):480-484.

(編輯 韓維棟)

Effects of selenium on the substructure of chondrocytes from patients with Kashin-Beck disease and osteoarthritis

DUAN Chen1, PENG Kan2, ZHANG Xiao-dong3, GAO Zong-qiang4, GUO Xiong1

(1. Institute of Endemic Diseases, Faculty of Public Health of Xi’an Jiaotong University Health Science Center, Xi’an 710061; 2. Department of Orthopedics, The Red Cross Hospital,Xi’an 710054; 3. Department of Neurosurgery, the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University Health Science Center, Xi’an 710061; 4. Department of Orthopedics,the Second Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710004, China)

Objective To investigate the effects of selenium (Se) on the substructure of chondrocytes from articular cartilage in Kashin-Beck disease (KBD), osteoarthritis (OA) and normal one culturedinvitroso as to provide an experimental basis for exploring the pathogenesis of KBD. Methods The articular cartilage samples of II and III KBD and OA patients were selected according to the national diagnosis for KBD and WOMAC for OA. Chondrocytes of 8 KBD patients, 7 OA patients and 5 non-KBD region normal subjects who had accidents were separated and culturedinvitro. Varying dosages of Se (0, 0.025, 0.05, 0.10 mg/L and 0.25 mg/L) were administered into chondrocytes in the three groups. Cell substructural changes were observed under the transmission electron microscope. Results ① On day 6, the chondrocytes had obvious apoptosis and lost organelle structure in 0.10-0.25 mg/L Se groups. The substructure of chondrocytes was better in KBD groups while apoptosis and early apoptosis were seen in OA groups. ② The substructure of chondrocytes in KBD and OA groups was normal at 0.025-0.10 mg/L of Se while obvious apoptosis was found in the normal groups of the same dosages. ③ The substructure of chondrocytes was damaged in KBD and OA groups with Se dosage over >0.25 mg/L and obvious apoptosis was found in normal group. Conclusion Proper supplement of Se protects the growth of condrocytes in KBD and OA while those in normal group have poor tolerance and obvious apoptosis.

Kashin-Beck disease; osteoarthritis; selenium; chondrocyte; substructure

2015-03-27

2015-06-29

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(No.81302392) Supported by the National Natural Science Youth Foundation of China (No.81302392)

郭雄. E-mail: guox@mail.xjtu.edu.cn

R684.1

A

10.7652/jdyxb201601020

優(yōu)先出版：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20151210.1728.004.html(2015-12-10)