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研究背景骨关节炎(OA)是一种常见的慢性关节疾病。这种疾病随着年龄的增长发病率较高,在女性中较为多见。引起骨关节炎的发病因素有很多,包括遗传、免疫力、地域、饮食、经济等。随着科学技术的发展,新技术、新方法应用到骨关节炎的治疗中,但是这些方法具有局限性,主要是在骨关节炎发病后期可以应用。而骨关节炎目前无法根治,发病后无有效的治疗手段,对患者及其家庭和社会都造成严重的影响。近年来,如何对骨关节炎进行有效的预防和治疗成为亟待解决的问题。长链非编码RNA(LncRNA)是长度大于200个核苷酸的非编码RNA,并且在多种生物学过程和疾病中都有一定的作用,包括补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控以及包括癌症,心血管疾病,神经退行性疾病,精神疾病在内的多种疾病都起到了重要的作用。已有研究表明长链非编码RNA在骨关节炎中扮演着重要的角色,LncRNAs表达水平的改变会影响软骨和成骨的形成,进而影响软骨和成骨的稳态,进而直接或者间接参与骨关节炎的发生发展。有研究表明LncRNAs可能有助于预测骨关节炎的发展和诊断,并且可能有助于发现骨关节炎治疗中的潜在候选靶点。但是在受损的软骨中,LncRNAs的表达谱系仍然未知,其具体的作用仍有待研究。研究目的发现并证实在人骨关节炎软骨细胞和正常软骨细胞间是否存在LncRNAs和mRNAs的差异性表达,进而发掘差异表达LncRNAs和mRNAs潜在的生物学功能。方法我们通过在骨关节炎患者和正常的人群中运用LncRNAs和mRNAs基因芯片筛选得到基因表达图谱,运用生物信息学手段对基因表达谱进行分析筛选得到一些差异表达的LncRNAs和mRNAs,我们将差异表达的LncRNAs进行分类发现大部分都属于基因间LncRNA和反义LncRNA。染色体分布分析显示差异表达的LncRNAs和mRNAs广泛分布在所有的染色体上,包括X染色体和Y染色体。为了研究LncRNAs和mRNAs之间的相互作用,我们选择相关性前1000对LncRNAs和mRNAs对通过Cytoscape软件进行分析,发现多个LncRNA可以同时与同一个mRNA作用,反义亦然。然后运用生物信息学手段(包括GO分析,Pathway分析)分析发现这些差异表达的LncRNAs和mRNAs与软骨形成和降解等密切相关。如细胞外基质形成、ECM受体相互作用、蛋白质降解和吸收等。最后我们通过在更多的病人和正常样本中运用qRT-PCR对差异表达的LncRNAs和mRNAs(3个表达上升和3个表达下降)进行了验证,验证结果和基因检测结果一致。ENPP1是2型糖蛋白,可通过制造焦磷酸盐调节骨骼和软骨组织的代谢,以抑制骨成型。本论文通过在原代软骨细胞中敲低和过表达ENPP1,运用Western Blot检测与细胞外基质相关的基因的表达,从而证实了早期骨关节炎研究中的一部分功能性的mRNAs如COL21A、ACAN、ADAMTS5和MMP13。结果我们首次通过一种新的生物学手段,基因芯片技术对LncRNAs在骨关节炎中的表达作了表达谱分析,发现这些差异表达的LncRNAs在与骨关节炎相关的生物学过程及信号通路中都有一定的作用为骨关节炎发病机制的深入研究提供了新的思路,并为用于骨关节炎诊断和靶向治疗的生物标记物的探索提供了理论基础。结论1、通过基因芯片技术构建了骨关节炎软骨细胞LncRNAs和mRNAs的差异表达谱。2、通过GO和Pathway分析对差异表达LncRNAs和mRNAs的生物学功能进行注释。3、随机选择的6个LncRNA(3个上调和3个下调)和6个mRNA(3个上调和3个下调),通过qRT-PCR检测其在20个软骨样本中的表达水平(10个骨关节炎软骨和10个正常软骨)。实验数据和芯片数据相符。4、通过增高和敲低原代软骨细胞中ENPP1表达的实验,证实ENPP1正向调控细胞外基质沉积。