硬骨素抑制Wnt/β-catenin信号通路在激素性股骨头坏死中的作用机制

Sclerostin (Scl) inhibiting Wnt/β-catenin signal plays a key role in the bone remodeling and metabolism, but its role in the steroid induced osteonecrosis of the femoral head (SiONFH) has not been studied yet, so it is of paramount importance that investigate this signal to elucidate the SiONFH pathomechanism through a new approach by modulating the Scl function and find a novel preventive target..In vitro, we firstly evaluate the effect of glucocorticoids on the Scl expression of mouse MLO-Y4 cells and its molecular mechanism, then investigate the role of sclerostin inhibiting Wnt/β-catenin signal in the OPG/RANKL ratio and apoptosis of osteoblasts and osteoclasts, and the endothelial cell tub formation with a co-culture model. In vivo, with a new intravital two-photon imaging technology, we will get a dynamic observation of the quantity, the structure of the osteocyte, dendrites with tubular canaliculi, osteoblasts, osteoclasts and bone microcirculation under the Scl gene knock-out or antibody inhibition in a mouse model. We further set up a SiONFH rabbit model, analyze the effects of inhibiting Wnt/β-catenin signal by Scl monoclonal antibody on the osteonecosis rate, osteogenesis and angiogenesis and investigate the role of modulating Scl signal in the pathological process, which would provide a new insight for the treatment of this disease.

硬骨素（Sclerostin, Scl）抑制Wnt/β-catenin信号通路在骨重建与代谢平衡中发挥关键的调控作用，但在激素性股骨头坏死(SiONFH)中作用不清楚，其研究对明确SiONFH病理机制和探索新靶点具有重要意义。. 本项目体外观察不同剂量激素对小鼠MLO-Y4细胞Scl表达的影响及其分子机制，通过细胞共培养，研究调控骨细胞Scl介导Wnt/β-catenin信号通路对成骨细胞、破骨细胞的OPG/RANKL比值与凋亡及血管内皮细胞成管能力的影响。体内采用双光子成像新技术，动态观察Scl基因敲除和抗体阻断对激素作用下小鼠骨细胞、树突微管以及骨内微循环的影响。建立大白兔的激素性骨坏死模型，观察Scl单克隆抗体调控Wnt/β-catenin信号通路对骨坏死率、骨形成和血管新生的影响，评价调控Scl信号通路在SiONFH的病理机制，探索SiONFH防治新途径。

项目背景：硬骨素（Sclerostin, Scl）抑制Wnt/β-catenin信号通路在骨重建与代谢平衡中发挥关键的调控作用，但在激素相关性性股骨头坏死(GA-ONFH)中作用不清楚，其研究对明确GA-ONFH病理机制和探索新靶点具有重要意义。.主要研究内容：本项目研究在激素性ONFH中，骨细胞分泌Scl调控Wnt/β-catenin信号通路活性，抑制成骨细胞和血管内皮细胞活性和功能，影响骨代谢，导致骨坏死的发生；通过组织样本明确Scl与激素性ONFH的相关性；在体外实验探究骨细胞分泌的Scl对成骨细胞和血管内皮细胞活性和生物功能的影响；在体内实验，通过构建SOST敲除的大鼠和建立动物激素性ONFH模型进一步探究Scl在激素性ONFH中对骨代谢和坏死率的影响。.重要结果：本研究发现在临床收集的ONFH样本中，Scl在坏死区有明显深染，体外实验证实地塞米松刺激促进骨细胞分泌大量的Scl，分泌的Scl与地塞米松共同抑制成骨细胞和血管内皮细胞Wnt通路的激活，抑制β-catenin的磷酸化，从而抑制成骨细胞和血管内皮细胞的增殖和分化，使用Si-RNA沉默骨细胞SOST则能部分拮抗抑制效应。在体内实验中，SOST敲除大鼠更够改善因激素作用而失衡的骨代谢，降低骨坏死的发生率。.关键数据及科学意见：SOST敲除大鼠能够显著降低激素性ONFH的发生率，这提示我们使用SOST单抗是否可用于激素性ONFH的预防和治疗。