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滑膜是附着于滑膜关节囊内表面的一层结缔组织膜。滑膜对于维持关节正常的结构和功能具有重要意义。以滑膜炎为代表的滑膜病变密切参与了骨关节炎(osteoarthritis,OA)和类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)在内的多种关节疾病的病理过程,且与患者的关节肿胀和疼痛等临床症状息息相关。脉冲电磁场(pulsed electromagnetic field,PEMF)作为一种无创的物理治疗手段在临床上已用于治疗包括骨不连、术后疼痛与水肿、OA、足底筋膜炎等多种疾病。研究者们对PEMF治疗效果的作用机制进行了相应的探索。现有的研究认为PEMF治疗可以减少包括白介素-1β(interleukin-1 beta,IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)在内的多种炎症因子的表达和分泌。此外,PEMF还可以通过增加钙离子内流继而使钙离子与钙调蛋白(calmodulin,CaM)的结合增多以增加一氧化氮合酶来促进一氧化氮(nitric oxide,NO)的释放从而发挥作用。其它研究表明PEMF还可通过增加热休克蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)的表达以及上调腺苷受体等发挥生物学治疗效应。目前已有临床研究表明PEMF治疗可以改善OA患者的疼痛,但此治疗效应是否与其调控OA滑膜炎症状态有关,尚不清楚。本研究拟通过小鼠滑膜炎症模型及体外细胞实验,探讨PEMF对滑膜炎的调控作用及其可能机制。研究方法:1.使用6-8周的雄性C57BL/6J小鼠建立内侧半月板不稳定(destabilization of the medial meniscus,DMM)模型和空气气囊模型。2.PEMF的使用参数为:脉冲波形、1.5mT强度、75Hz频率、10%占空比。3.对行DMM手术的小鼠进行PEMF治疗(2小时/天,5天/周,共2周),随后取膝关节固定包埋冰冻切片后进行苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,H&E)染色。观察膝关节滑膜炎程度并通过滑膜炎组织学评分进行量化。4.向空气气囊中注入LPS诱发炎症后使用PEMF治疗(共4小时)。LPS注射后8小时处死小鼠并收集气囊灌洗液,而后使用ELISA测量灌洗液中IL-1β和TNF-α的含量。5.取空气气囊处皮肤冰冻切片后H&E染色,计数类滑膜层有核细胞数。分别使用Ly-6G和F4/80标记中性粒细胞和巨噬细胞,计算中性粒细胞和巨噬细胞的占比。6.分离小鼠原代中性粒细胞并使用羧基荧光素乙酰乙酸琥珀酰亚胺酯(carboxyfluorescein diacetate,succinimidyl ester,CFDA SE)标记后培养24小时以诱导凋亡。将PEMF处理1小时后的RAW264.7细胞和CFDA SE标记的凋亡中性粒细胞共培养4小时。通过共聚焦显微镜观察RAW264.7的胞葬作用,并通过流式细胞术定量RAW264.7细胞的胞葬能力。7.通过免疫印迹(western blot,WB)检测PEMF对RAW264.7细胞和骨髓来源巨噬细胞(bone marrow derived macrophages,BMDM)的JNK、ERK和P38蛋白的总体表达水平和磷酸化水平的影响。8.通过逆转录-聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)在RAW264.7细胞中检测PEMF对的LPS诱导的IL-1β和TNF-α的m RNA表达水平的影响。实验结果与结论:1.PEMF可以降低DMM模型中膝关节滑膜炎的严重程度。2.PEMF可以在空气气囊模型中减少LPS诱导的IL-1β和TNF-α的分泌。3.PEMF不会改变空气气囊模型类滑膜层的有核细胞总数,但会使中性粒细胞占比降低而巨噬细胞占比升高。4.PEMF可以增加RAW264.7细胞对凋亡的小鼠原代中性粒细胞的吞噬(胞葬)。5.PEMF可以抑制RAW264.7细胞和BMDM细胞中P38的磷酸化水平。6.PEMF可以在RAW264.7细胞中抑制LPS诱导的IL-1β和TNF-α的mRNA水平。全文总结:PEMF可以在DMM模型和空气气囊模型中抑制滑膜炎的严重程度,这种抑制效应可能是通过增强巨噬细胞的胞葬作用来实现的。机制方面,PEMF可抑制巨噬细胞P38的磷酸化水平,减少TNF-α的表达和分泌,继而可能导致了巨噬细胞的胞葬作用增强。