组蛋白去甲基化酶JMJD蛋白家族在活血祛瘀法防治激素性股骨头坏死中的作用机制

The pathogenesis of steroid-induced osteonecrosis of femoral head (SONFH) is still not clear. There is no specific valid medicine for SONFH. The main efficacy of Tong Luo Sheng Gu Jiaonang is activating blood circulation and removing blood stasis. Our previous study show that, ①The differential expression of Histone methyltransferase JMJD protein family occurs in MSCs of SONFH patients; ②Tong Luo Sheng Gu Jiaonang can promote the bone regeneration of SONFH in rabbits and patients and can upregulate the expression of JMJD2A in MSCs. ③JMJD2A is essential in MSCs osteogenic differentiation. Though much is known about the important regulatory role of JMJD2A in osteogenic differentiation of MSCs, little is known about the mechanism of JMJD protein family in activating blood circulation and removing blood stasis to prevent and treat osteonecrosis. In this study, ①We plan to explore the mechanism of JMJD protein family in activating blood circulation and removing blood stasis by RNA Sequencing, gene silencing and gene overexpression during MSCs osteogenic differentiation. ②We also intend to explore the function of JMJD protein family in the pathogenesis of osteonecrosis by animal experiment and the mechanism of JMJD protein family to prevent and treat osteonecrosis by activating blood circulation and removing blood stasis, which will provide new idea and theoretical basis to treat SONFH with traditional Chinese medicine.

激素性股骨头坏死（steroid-induced osteonecrosis of femoral head， SONFH）的发病机制尚未明确，缺乏特效治疗药物。通络生骨胶囊的主要成分是木豆叶提取物，主要功效是活血祛瘀。课题组前期研究发现：①组蛋白去甲基化酶JMJD蛋白家族在SONFH患者的MSCs中存在差异表达。②通络生骨胶囊可促进患者以及兔SONFH的修复；促进MSCs中JMJD2A的表达。③JMJD2A在MSCs的成骨分化中起着重要的调控。但是JMJD蛋白家族在活血祛瘀法防治骨坏死中的作用尚未明确。本研究：①拟采用RNA-seq技术、基因沉默和超表达等技术，研究JMJD蛋白家族在活血祛瘀法调控MSCs成骨分化的机制。②借助骨坏死动物模型，研究JMJD蛋白家族在骨坏死发病中的作用，以及JMJD蛋白家族在活血祛瘀法防治骨坏死中的机制，为中药治疗SONFH提供新的思路与理论依据。

激素性股骨头坏死（SONFH）的发病机制尚未明确，组蛋白去甲基化酶JMJD蛋白家族的异常表达可能与SONFH的发病相关。瘀血阻滞是SONFH的主要中医病机，通络生骨胶囊主要功效是活血祛瘀，临床实践证明该药可较有效地治疗早中期股骨头坏死，可能通过调节JMJD蛋白发挥修复作用。①本项目研究发现组蛋白去甲基化酶JMJD蛋白家族成员JMJD2A(KDM4A)在股骨头坏死的骨修复中发挥重要作用，在这个过程中，KDM4A可调节骨髓间充质干细胞的成骨分化能力。利用siRNA、慢病毒基因敲降、慢病毒基因过表达等技术以及KDM4A抑制剂（NSC636819、Toxoflavin），发现KDM4A可能通过调节RUNX2或OPN等成骨关键基因启动子的H3K9me3或H3K36me3的组蛋白位点修饰情况，从而影响RUNX2或OPN等成骨关键基因的转录或蛋白翻译过程。②本项目研究发现通络生骨胶囊成分水溶液（活血祛瘀法）促进骨坏死修复的机理，可能是通过调节骨髓间充质干细胞的成骨分化能力而促进骨坏死修复。在这个过程中，通络生骨胶囊水溶液可促进组蛋白去甲基化酶JMJD蛋白家族成员JMJD2A (KDM4A)的表达，下调H3K9me3及H3K36me3组蛋白位点总蛋白表达，同时促进RUNX2、OPN、ALP、Osterix等成骨关键基因蛋白的表达。对通络生骨胶囊水溶液成分进一步分析，发现其成分Pinostrobin和Prunetin均可促进hMSCs的成骨分化，同时促进KDM4A的表达，并上调RUNX2、OPN等成骨关键基因的蛋白表达。本项目通过一系列研究证明蛋白去甲基化酶JMJD蛋白家族成员JMJD2A(KDM4A)在骨坏死的骨修复中的作用，阐明通络生骨胶囊成分水溶液（活血祛瘀法）及其部分单体成分促进骨坏死修复的机理，可为中医药治疗SONFH及新药研发提供新的思路。