PPARγ在骨关节炎AGEs/RAGE细胞信号通路中的作用及机制研究

Advanced Glycation End products（AGEs）, considered a molecular mechanism for aging as a risk factor in Osteoarthritis (OA), combined with the receptor of AGEs(RAGE) result in cell damage through activation of intracellular signaling pathways. However, it has been poorly understood for the precise mechanism. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) has been demonstrated decreased expression significantly in OA animal models and OA patients. This evidence suggests that PPARγ may play important role for the pathogenesis of the OA. we proposed a hypothesis firstly that the down-regulated of PPARγ expression may play an important role in RAGE-mediated cell signaling pathways during the disease. In this study, Numerous experiment have established in vivo and in vitro, including molecular biology techniques, gene silencing technology, multivariate analysis, and so on. By using these methods to elucidate: a relationships between PPARγ signaling and other cellular signaling; and molecular role of the AGEs during the pathogenesis of OA; and role of PPARγ and pioglitazone (a PPARγ agonist) protect mechanism in cartilage damage during the OA; and influences of OA process by blocking the AGEs signaling pathways. The present study might offer valuable new clues to effective prevention and control OA process based on obtained data. Furthermore, provide development of innovative treatment strategies for OA by application with pioglitazone.

晚期糖基化终末产物(AGEs)是导致骨关节炎(OA)的关键物质，可通过与受体(RAGE)结合激活细胞内信号通路引起一系列细胞损伤效应，但机制尚未完全阐明；过氧化物酶体增生物激活受体γ(PPARγ)在OA患者和动物模型中表达明显下调，可能与OA病理机制相关。本研究首次提出PPARγ下调是RAGE介导的细胞信号通路中一个重要环节的假说，并运用分子生物学技术、基因沉默技术、动物实验及临床观察、多因素分析等方法从细胞、动物模型及人体三个角度加以验证，探究PPARγ与其他信号分子的关系，力图揭示AGEs致OA发病的分子生物学机制，明确PPARγ的作用和意义，观察PPARγ激动剂匹格列酮对AGEs引起软骨损伤的保护作用及对AGEs致病的细胞内外途径进行多重阻断对OA进程的影响，为发现新的OA干预靶点，阻止OA进行性发展，实现有效防治OA提供可靠的实验和理论依据，并为匹格列酮老药新用的临床开发奠定基础

骨关节炎（OA）是一种随年龄增长而进行性加重的关节疾病，其发病机制复杂，治疗效果也不尽人意。AGEs被认为可能是导致OA随年龄增加进行性加重的关键物质，但机制尚未完全阐明。本研究提出PPARγ下调是RAGE介导的细胞信号通路中一个重要环节的假说并加以验证，探究PPARγ与其他信号分子的关系，力图揭示AGEs致OA发病的分子生物学机制，明确PPARγ的作用和意义，观察PPARγ激动剂匹格列酮对AGEs引起软骨损伤的保护作用。. 课题组通过外源性AGEs分别与家兔及人膝关节软骨细胞共同孵育，先后阻断AGEs受体、NF-κB通路、MAPK途径后，以及在PPARγ的激动剂吡格列酮作用前后，检测NF-κB、I-κB、IL-1、TNF-α、MMP-13、PPARγ等的表达情况以及过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）活性氧ROS水平。结果发现AGEs能通过激活RAGE、诱导活性氧（ROS）生成、激活NF-κB信号通路刺激软骨细胞TNF-a和MMP-13表达增多，呈明显的时效和量效关系；同时AGEs通过RAGE和MAPKs家族中P38-MAPK和JNK-MAPK信号通路诱导软骨细胞PPARγ表达下调，同样具有浓度和时间依赖性， ERK-MAPK信号通路与该效果无关；PPARγ激动剂吡格列酮能显著抑制AGEs诱导软骨细胞TNF-a和MMP-13表达增多。课题组通过向兔膝关节腔内注射D-核糖提高关节内AGEs水平，模拟随年龄增加AGEs在体内堆积的生理过程，利用改良跑步机模拟负重关节运动负荷，共同诱导模型动物骨关节炎改变，探讨AGEs水平及运动负荷与OA病变程度之间的关系。结果显示关节腔内注射D-核糖可引起关节软骨内AGEs水平升高，导致软骨内IL-1、MMP-13、TNF-a等表达增多，软骨退变组织学评分升高，但大体评分改变不明显，而增加试验兔运动负荷后，随AGEs水平升高关节软骨出现明显的损伤，而口服格列酮能显著抑制这种关节软骨损伤的发生。. 本研究初步阐明了AGEs致OA发病的细胞内信号传导通路，验证了PPARγ是OA病变时RAGE介导的细胞内信号传导通路上一个重要环节的假说，为OA的临床防治提供了新的思路和治疗靶点，并为传统的II型糖尿病治疗药物吡格列酮应用于OA防治提供了实验依据和理论基础。