论文部分内容阅读
研究目的骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是临床常见的关节退行性疾病,由于OA的发病机制尚不清楚,临床上缺乏有效的防治方法。关节软骨破坏和软骨下骨骨硬化是骨关节炎特征性病理改变,越来越多的研究显示关节软骨破坏和软骨下骨退变密切相关,然而软骨下骨在OA发病机制中的具体作用及作用机制尚未阐明。研究显示PI3K/AKT/mTORC1信号通路参与OA的发生发展,药物抑制PI3K/AKT/mTORC1信号通路能有效延缓OA的病程。本研究将通过OA患者标本、基因敲除小鼠模型和细胞模型,深入探讨软骨下骨PI3K/AKT/mTORC1活性改变在OA发生发展中的作用及其分子机制,为防治OA提供新的潜在靶点。研究方法1.构建小鼠DMM-OA模型,收集术后膝关节标本进行组织学染色,OARSI评分对膝关节OA病理程度进行评估;Micro-CT扫描及三维重建对软骨下骨骨硬化情况进行评估;免疫组化检测软骨下骨PI3K/Akt活性和软骨MMP13表达情况,分离小鼠原代成骨前体细胞,构建PTEN siRNA体外转染研究成骨前体细胞PI3K/Akt活性对软骨细胞的影响。利用抑制剂LY294002研究软骨下骨PI3K/Akt通路对OA病程的影响。2.收集正常人及OA患者关节软骨及软骨下骨标本,构建小鼠ACLT-OA模型,收集术后膝关节标本进行组织学染色,Micro-CT扫描及三维重建对软骨下骨骨硬化情况进行评估;免疫组化检测软骨下骨的成骨能力和mTORC1活性,构建可诱导的成骨前体细胞特异性敲除Tsc1(mTORC1上游抑制分子)和Raptor(mTORC1组成成分)的转基因小鼠,研究软骨下骨mTORC1活性对OA发生发展的影响。分离小鼠原代成骨前体细胞研究研究成骨前体细胞mTORC1活性对软骨细胞的作用和作用机制。研究结果1.小鼠DMM造模术后,膝关节软骨下骨PI3K/AKT信号通路活化,成骨能力增强。LY294002治疗可以抑制小鼠DMM造模术后引起的软骨下骨成骨能力异常增强,减轻关节软骨的退变。小鼠DMM-OA模型血清炎症因子的水平和膝关节软骨下骨MMP-13表达水平明显升高。PTEN沉默导致成骨前体细胞炎症因子和MMP-13表达水平明显升高。PI3K/AKT信号通路活化促进小鼠成骨前体细胞增殖和MMP-13表达水平的升高。成骨前体细胞上清与软骨细胞共培养促进软骨细胞的肥大分化。2.骨关节炎发病时软骨下骨mTORC1信号通路活化,成骨能力增强。机械应力抑制软骨下骨成骨前体细胞纤毛的形成,激活mTORC1信号通路。激活成骨前体细胞mTORC1信号通路导致软骨下骨骨质增生,加速骨关节炎的进展。抑制成骨前体细胞mTORC1信号通路缓解了软骨下骨骨的质增生和骨关节炎的进展。成骨前体细胞mTORC1信号通路活化通过趋化因子Cxc112促进关节软骨退变。研究结论OA病程中,膝关节软骨下骨成骨前体细胞PI3K/AKT/mTORC1信号通路高度活化,在OA发生发展中起着重要作用,药物抑制软骨下骨成骨前体细胞PI3K/AKT/mTORC1通路活性是防治OA的潜在靶点。