《MEDIATORS OF INFLAMMATION》：Combination of High-Fat Diet and Chronic Unpredictable Stress Synergistically Induces Osteoarthritis-Like Changes in Temporomandibular Joints in Rats
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目的：高脂饮食（High-fat diet, HFD）与慢性不可预测应激（Chronic unpredictable stress, CUS）是颞下颌关节骨关节炎（Temporomandibular joint osteoarthritis, TMJOA）的潜
目的：高脂饮食（High-fat diet, HFD）与慢性不可预测应激（Chronic unpredictable stress, CUS）是颞下颌关节骨关节炎（Temporomandibular joint osteoarthritis, TMJOA）的潜在危险因素。本研究旨在探讨HFD与CUS联合是否协同诱导颞下颌关节（Temporomandibular joints, TMJs）病理性改变，并探索其潜在分子机制。方法：雄性Sprague-Dawley大鼠分为四组：正常饮食（Normal diet, ND）组、HFD组、ND联合CUS（ND/CUS）组及HFD联合CUS（HFD/CUS）组，分别给予HFD、CUS或两者联合处理。于HFD、CUS或联合处理5或10周后采集TMJs。另设一组评估TLR4抑制剂TAK242能否减轻HFD/CUS诱导的TMJOA样改变。采用酶联免疫吸附测定（Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）或生化分析检测血清蛋白或脂质。采用显微计算机断层扫描（Microcomputed tomography, micro-CT）进行软骨下骨形态计量学分析，组织学采用Mankin评分评估软骨退变，TUNEL法检测软骨细胞凋亡。采用免疫荧光评估髁突软骨中TLR4、NF-κB p65及IL-1β的表达水平。结果：HFD/CUS组血清总胆固醇（Total cholesterol, TC）、甘油三酯及氧化低密度脂蛋白（Oxidized LDL, ox-LDL）水平与HFD组相当，两组均显著高于ND及ND/CUS组。同时，HFD/CUS组最早且最严重地出现TMJOA样病理改变及最高Mankin评分，包括软骨退变、软骨下骨吸收及处理后5周即增加的软骨细胞凋亡。ND/CUS与HFD组在处理后5周仅显示轻微退行性改变，10周时出现明显TMJOA样改变。处理后5周，HFD/CUS组髁突软骨细胞中TLR4阳性细胞、NF-κB p65核阳性细胞及IL-1β阳性细胞数量亦高于ND/CUS及HFD组。TAK242显著减轻HFD/CUS组的软骨退变、软骨下骨破坏及软骨细胞凋亡。结论：HFD与CUS可通过激活TLR4/NF-κB/IL-1β炎症信号通路协同诱导TMJOA样改变。研究结果提示代谢与心理因素在TMJOA发病机制中存在重要相互作用。
该研究发表于《MEDIATORS OF INFLAMMATION》。颞下颌关节骨关节炎（Temporomandibular joint osteoarthritis, TMJOA）是一种以进行性软骨退变、软骨下骨重塑及滑膜炎症为特征的常见退行性关节病，其病因多因素且尚未完全明确，生物-心理-社会理论常被用于解释其发病机制。然而，目前的TMJOA动物模型主要依赖关节内注射药物、诱发错??或椎间盘部分切除等方法，均难以良好模拟TMJOA潜在的临床病因，且缺乏实验证据证实心理压力等社会心理因素与生活方式等社会因素在TMJOA发病中的相互作用。流行病学证据表明慢性心理应激常与TMJOA共存，可通过激活下丘脑-垂体-肾上腺（Hypothalamic–pituitary–adrenal, HPA）轴等破坏神经内分泌稳态并促进促炎细胞因子释放；高脂饮食（High-fat diet, HFD）可导致血脂代谢紊乱并诱导慢性低度全身炎症（即代谢炎症Meta-inflammation）。HFD与心理应激之间存在双向关系，二者在现代社会常共存，研究人员假设这两种危险因素联合可对TMJOA发生产生协同效应，且可能通过TLR4（Toll-like receptor 4）/NF-κB（Nuclear factor kappa B）/IL-1β（Interleukin-1 beta）信号通路介导。因此，研究人员开展此项研究，旨在探讨HFD与慢性不可预测应激（Chronic unpredictable stress, CUS）联合是否协同诱导大鼠TMJs病理改变及该通路的机制参与，最终得出结论：HFD与CUS可协同诱导TMJOA样改变，潜在机制为激活TLR4/NF-κB/IL-1β炎症信号通路，提示代谢与心理因素在TMJOA发病机制中的重要相互作用，为TMJOA的多因素病因提供了实验证据，暗示饮食调节可能作为慢性应激人群TMJOA预防或辅助策略的潜在价值。
研究人员所用主要关键技术方法包括：采用5周龄雄性Sprague–Dawley大鼠（源自北京斯贝福生物技术有限公司）建立ND、HFD、ND/CUS及HFD/CUS四组动物模型，HFD为45%千卡来自脂肪的饲料，CUS采用八种不同应激源随机每日施加；部分HFD/CUS组给予TLR4抑制剂TAK242颞下颌关节腔注射干预；于处理后5及10周采集标本；采用ELISA及生化分析检测血清皮质酮（Corticosterone, CORT）、促肾上腺皮质激素（Adrenocorticotropic hormone, ACTH）、ox-LDL、IL-1β、TC及甘油三酯；采用micro-CT扫描分析髁突骨体积/组织体积（Bone volume/tissue volume, BV/TV）及骨矿物密度（Bone mineral density, BMD）；采用苏木精-伊红（Hematoxylin and eosin, HE）及甲苯胺蓝（Toluidine blue, TB）染色行组织学评估并盲法Mankin评分；采用免疫荧光检测TLR4、NF-κB p65及IL-1β表达；采用TUNEL（Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling）法检测软骨细胞凋亡；采用单因素及双因素方差分析进行统计比较。
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Results
3.1. Effects of HFD and CUS on Body Weight and Serum Biochemistry
HFD组体重显著增加，ND/CUS组轻度降低，HFD/CUS组中CUS部分阻断HFD所致的体重增加。5周时，ND/CUS、HFD及HFD/CUS组血清CORT与ACTH水平显著升高，以HFD/CUS组最高；HFD与HFD/CUS组血清TC、甘油三酯及ox-LDL显著升高且两组间无差异；所有实验组血清IL-1β显著升高，HFD/CUS组最高。证实HFD与CUS协议在大鼠中有效。
3.2. HFD and CUS Synergistically Induced TMJOA-Like Pathological Changes
5周时，仅HFD/CUS组髁突软骨纤维层破坏、软骨细胞排列紊乱聚集及软骨部分塌陷，Mankin评分最高，ECM（Extracellular matrix, 细胞外基质）显著丢失；HFD与ND/CUS组仅增殖层细胞增生及轻度ECM丢失。10周时，HFD/CUS组软骨细胞数减少及ECM进一步丢失，ND/CUS组出现表面破坏及ECM显著丢失，HFD组软骨变薄；HFD/CUS组Mankin评分仍最高。滑膜组织5周时HFD/CUS组成纤维细胞增生、衬里层增厚及炎性浸润最重，10周时弥漫性滑膜增生及纤维化；HFD/CUS组滑膜炎评分最高。TMJ盘后带5周时ND/CUS与HFD组增厚，HFD/CUS组略减且纤维结构紊乱；10周时各实验组均减薄伴结构退化。
3.3. HFD and CUS Synergistically Induced TMJOA-Like Changes With Micro-CT Evaluation
5周时，仅HFD/CUS组显微CT显示骨表面侵蚀及皮质骨不连续，BMD与BV/TV显著下降，HFD组BMD略降。10周时，HFD/CUS组持续骨破坏，ND/CUS组表面侵蚀缺损，HFD组骨小梁稀疏；各实验组BMD相当下降，HFD/CUS组BV/TV降幅最大。
3.4. HFD and CUS Synergistically Promoted Chondrocyte Apoptosis in Condylar Cartilage
5周时，各实验组TUNEL阳性细胞百分比显著高于ND组，HFD/CUS组最高。10周时，ND/CUS组百分比最高且较5周升高；HFD与HFD/CUS组虽高于ND组但低于各自5周值。5周时各实验组TLR4阳性细胞百分比显著高于ND组，HFD/CUS组最高；10周时ND/CUS组最高且较5周升高，HFD/CUS与HFD组高于ND组但HFD/CUS组较5周降低。
3.5. HFD and CUS Synergistically Promoted Expressions of TLR4 and IL-1β and Nuclear Translocation of NF-κB in Condylar Cartilage
5周时，各实验组核NF-κB阳性细胞百分比高于ND组，HFD/CUS组显著最高。10周时，各实验组仍高于ND组，HFD/CUS与ND均高于HFD组且二者相当；ND/CUS组较5周升高，HFD/CUS组降低，HFD组无变化。5周时各实验组IL-1β阳性细胞百分比高于ND组，HFD/CUS组显著最高。10周时各实验组仍高于ND组，HFD/CUS与ND/CUS组高于HFD组且二者相当；ND/CUS组较5周升高，HFD/CUS组降低，HFD组无变化。
3.6. TLR4 Inhibitor TAK242 Partially Attenuated HFD/CUS-Induced TMJOA-Like Pathological Changes
与HFD/CUS组比，HFD/CUS/TAK242组软骨下骨破坏、软骨退变及蛋白聚糖丢失减轻，Mankin评分升高与BMD下降部分逆转；髁突软骨中TLR4、核NF-κB p65、IL-1β表达及软骨细胞凋亡的增加被抑制。
讨论部分总结：研究人员指出HFD与CUS联合协同诱导TMJOA样改变，加速起病与严重程度，潜在通过TLR4/NF-κB/IL-1β信号通路介导，为生活方式与心理应激在TMJOA发病中的相互作用提供实验证据。联合处理5周即出现早期代偿性增生至10周功能性衰竭的双相改变，TUNEL证实软骨细胞凋亡耗尽修复能力。单独HFD或CUS在10周也致轻度改变但远不及联合组。盘后带早期增厚后期变薄，提示HFD/CUS可能5周前已完成增厚期。分子上5周HFD/CUS组TLR4、核NF-κB及IL-1β最高，TAK242部分逆转病理与信号激活，证实TLR4功能参与及HPA轴与TLR4串扰。该模型通过全身代谢紊乱与应激激活HPA轴及meta-inflammation模拟临床多因素病因，血清IL-1β协同最大升高为关键贡献因子。综上，HFD与CUS通过激活TLR4/NF-κB/IL-1β信号通路协同诱导TMJOA样改变，饮食调节值得在慢性应激人群TMJOA中进一步研究。
结论部分原文翻译：HFD与CUS可通过激活TLR4/NF-κB/IL-1β炎症信号通路协同诱导TMJOA样改变。研究人员的研究结果表明代谢与心理因素在TMJOA发病机制中存在重要相互作用。
