Wnt/β-catenin信号通路对软骨和软骨下骨相互作用致骨关节炎发生、发展的调节机制研究

Osteoarthritis is the main causes of disability of aging population in China, and the etiology is so complicated that for now there is no effective treatment for it. The previous studies on osteoarthritis always focused on the degeneration of cartilage, but recently, more and more studies found the complex interactions between subchondral bone and cartilage, and it may play an important role in the development of the osteoarthritis. Therefore, this topic is based on our previous studies of the development mechanism and drug treatment of osteoarthritis. We determine to observe the changes in both cartilage and subchondral bone during the process of osteoarthritis by making mice cartilage degradation models and subchondral bone osteoporosis or hardening models. Besides, we will evaluated the effects of mechanical loading of lower limb in osteoarthritis mice models. Further more,we would verify the mechanism of Wnt/β-catenin signaling pathway in interactions between cartilage and subchondral bone by using some biotechnological methods, like Crisper-Cas9 gene editing, Real-time PCR and immunohistochemistry. So that we can clarify the mechanism of the interactions between cartilage and subchondral bone which may leads to osteoarthritis at the molecular level, and provide new theories and methods of prevention and treatment of osteoarthritis.

骨关节炎是我国老龄人口主要致残原因，目前其致病机制尚不清楚，临床也无有效的治疗药物。以往关于骨关节炎的研究主要集中在软骨退行性变方面，但最近发现软骨和软骨下骨之间的相互作用可能会促进骨关节炎的发展。本课题拟在前期工作基础上，制作小鼠软骨退变模型以及小鼠软骨下骨骨质疏松、硬化模型，通过分别控制软骨下骨硬化、疏松和软骨退行性变程度，观察软骨和软骨下骨单方面变化对另一部分产生的影响。同时通过制作浮力跑台，控制小鼠下肢负重，明确机械应力在软骨-软骨下骨相互作用中的作用及机制。利用Crisper-Cas9基因编辑、Real-time PCR，免疫组化等分子生物学技术探讨Wnt/β-catenin信号通路在软骨轻度退变、严重退变等情况下导致的骨关节炎中的分子机制，以期阐明软骨、软骨下骨相互作用致骨关节炎发生、发展的分子机理，同时为发现骨关节炎药物治疗的新靶点提供基础研究支持。

骨关节炎是最常见的退行性关节疾病，目前其发病机制尚不清楚，临床也无有效的治疗药物。以往关于骨关节炎的研究主要集中在关节软骨退变方面，但研究显示软骨和软骨下骨之间的相互作用可能会促进骨关节炎发展，然而软骨和软骨下骨相互作用致骨关节炎发生、发展的分子机制尚不清楚。我们通过建立不同类型小鼠骨关节炎模型，探讨软骨下骨与软骨之间的作用在骨关节炎中的作用，通过腹腔注射双氢青蒿素进一步探讨其在骨关节炎中的作用机制。我们的课题首次揭示了双氢青蒿素在软骨退变的小鼠骨关节炎模型中通过抑制破骨细胞生成减少了破骨细胞分泌的LIF，从而降低LIF对骨硬化蛋白的抑制作用，进而抑制软骨下骨的异常骨重塑，从而减缓骨关节炎。然而，尚不能完全排除软骨退变模型的机械应力增加所带来的影响。我们又应用去卵巢诱导的软骨下骨骨质疏松相关小鼠骨关节炎模型，进一步探讨了双氢青蒿素通过抑制去卵巢诱导的骨质疏松相关小鼠骨关节炎软骨下骨的异常骨重塑减少软骨下骨微结构破坏，从而减缓关节软骨退变的机制。本课题首次揭示了，双氢青蒿素通过抑制破骨细胞生成降低了破骨细胞衍生因子LIF的表达，减少LIF对骨硬化蛋白的抑制，从而抑制异常软骨下骨骨重塑增加，减缓骨关节炎的发生发展的机制。为骨关节炎的防治，尤其是软骨下骨与软骨整体层面上的提供了一定的科学与理论依据。