p38 MAPK信号通路调控软骨细胞自噬在电针治疗骨关节炎中的机制研究

The occurrence and development of osteoarthritis is closely related to the lack of autophagy in chondrocytes.Previous research has found that electroacupuncture can inhibit the expression of mitogen-activated protein kinase (MAPK) p38 in animal models of osteoarthritis,and inhibit articular cartilage degeneration.Pre-experiment showed that electroacupuncture could up-regulate the expression of autophagy-related proteins Beclin 1 and LC3-II in chondrocytes.Based on the above work basis,the research group put forward a research hypothesis:Electroacupuncture can inhibit p38 MAPK signaling pathway and activates autophagy in chondrocytes, maintain the metabolic balance of chondrocytes and the normal ability of chondrocytes to synthesize and secrete stroma, and thus inhibit the degeneration of articular cartilage.This project intends to adopt a combination of cellular and overall levels.At the cellular level in vitro, autophagy changes in chondrocytes were observed by regulating p38 MAPK signaling pathway.In the whole level through micro-CT, transmission electron microscopy, molecular biology and other methods to investigate the effect of electroacupuncture on autophagy of rabbit knee osteoarthritis chondrocytes induced by anterior cruciate ligament transection and its therapeutic effect on knee osteoarthritis.To elucidate the role and mechanism of autophagy of chondrocytes regulated by p38 MAPK signaling pathway in the treatment of osteoarthritis by electroacupuncture.

骨关节炎发生及其发展与软骨细胞的自噬不足密切相关，课题组前期研究发现电针能抑制骨关节炎的动物模型丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）p38的表达，并抑制关节软骨退变。预实验发现电针能上调软骨细胞的自噬相关蛋白Beclin 1及LC3-Ⅱ的表达。基于以上工作基础，课题组提出研究假说：电针抑制p38 MAPK信号通路激活软骨细胞自噬，维持软骨细胞代谢平衡，保持软骨细胞正常的合成和分泌基质能力，而达到抑制关节软骨退变。本项目拟采用细胞水平和整体水平相结合的方法，在体外细胞水平通过调控p38 MAPK信号通路，观察软骨细胞自噬变化；在整体通过显微CT、透射电镜、分子生物学等多手段研究电针对前交叉韧带切断诱导的兔膝骨关节炎软骨细胞自噬的影响及其对膝骨关节炎的治疗作用，从而阐明p38 MAPK信号通路调控的软骨细胞自噬在电针治疗骨关节炎中的作用及机制。

电针治疗骨关节炎（OA）的有效性已得到认可，本课题使用电针干预膝骨关节炎（KOA）动物模型，通过HE、番红O染色及Mankin评分/OARSI评分标准、micro-CT、ELISA法、q-PCR与Western Blotting技术等检测手段，从多层次、多方面探讨电针对KOA关节软骨退变、软骨下骨的影响，并探讨分析了软骨细胞自噬、HIF-1α/Sox9及p38 MAPK信号通路在KOA中的机制。软骨下骨重建为OA发病的重要病理过程,研究结果发现电针可上调KOA中自噬重要调控因子Beclin 1表达、HIF-1α和Sox9表达及PI3K/AKT表达来阻断软骨下骨吸收，抑制关节软骨退变。结果表明电针可通过促进PI3K/AKT、HIF-1α/Sox9表达来抑制软骨下骨骨量丢失，并能通过上调自噬调控关节调控基因Beclin1、抑制MMP13 和 ADAMTS5 的细胞外基质蛋白表达，上调ACAN的表达来减轻关节软骨降解，保护关节软骨。.在本项目相关系列研究中，分别同时研究了艾灸疗法、依降钙素注射液、伊班膦酸钠注射液等干预措施，多角度探讨OA及软骨下骨相关疾病的发病及治疗机制。结果发现：1.艾灸下调p38 MAPK信号通路抑制NLRP3 炎性小体介导的软骨细胞焦亡，有效降低软骨细胞外基质的降解，并通过抑制p-p38、NLRP3、Caspase-1、ASC、GSDMD、GSDMD-N、MMP13、ADAMTS5 蛋白的表达发挥保护关节软骨作用。2.依降钙素通过抑制胶原C端肽（CTX-Ⅰ、CTX-Ⅱ）、IL-1、IL-6、TRACP 5b改善骨关节炎模型大鼠骨代谢活性及预防软骨下骨骨质疏松，且呈剂量依赖性，10IU/kg浓度要优于5IU/kg浓度。3. 伊班膦酸钠能够下调 MMP-13蛋白表达，并减少炎性因子IL-1和IL-6分泌，进而保护关节软骨，改善软骨下骨小梁微观结构，可能与自噬相关蛋白 LC3-Ⅱ表达增高有关。.上述相关研究成果得到了国内外同行的认可，引起了学界的关注。这些研究成果也为我们团队后续成功申报各类课题夯实了基础。课题组的研究成果为OA及相关疾病的治疗提供了实验性依据，为OA相关治疗的临床应用、推广打下了一定的基础。