IFN-γ对糖皮质激素性骨质疏松小鼠的防治作用及其调节骨代谢机制

In recent years,many researches shown that the occurrence and development of glucocorticoids（GC）-induced osteoporosis (GIOP)and immune system imbalance is closely linked.Although many cytokines such as IFN-γ participate in the process of osteoblastic formation and differentiation,the relationship between IFN-γand GIOP is unclear.This study establishes murine GIOP model with wild C57BL/6 mice and IFN-γreceptor knockout mice ：by using micro-CT and DXA ，we measure the change of bone microstructure and bone mineral density in mice；by using bone histomorphometry,immunohistochemistry,western blot，quantitative real-time PCR and biomechanic we detect the change of bone formation rate，mineralizing surface，bone metabolism and bone strength in mice. Meanwhile,in vitro we culture murine bone marrrow mesenchymal stem cells under the stimulation of GC. After deleting IFN-γ by siRNA and stimulating with exogenous intervention of INF-γ,we observe the change of the proliferation, differentiation and apoptosis of osteoblast and adipocyte.We discuss the relationship and mechanism of IFN-γ and GIOP，and identify the role of this cytokine signal pathway in the pathogenesis, to provide a new and effective target for the prevention and treatment of GIOP from the molecular and genetic level.

糖皮质激素(GC)诱导的骨质疏松（GIOP）是最常见的继发性骨质疏松类型，近期研究表明GIOP的发生、发展与免疫系统失衡有着密切的联系。IFN-γ等Th细胞分泌的细胞因子对成骨细胞的形成和分化作用日益受到关注，但在GIOP中的作用及其机制未能完全阐明。本研究建立野生C57BL/6小鼠及IFN-γ受体基因敲除小鼠GIOP模型，应用micro-CT、双能X线、骨形态计量学、免疫组化、western blot及实时定量PCR技术检测各组小鼠的骨密度、骨微结构、成骨/破骨标记物、骨形成率、骨矿化面积及骨强度参数变化。此外，应用siRNA沉默IFN-γ基因与外源性IFN-γ干预GC环境下的小鼠骨髓间质干细胞源性成骨细胞及脂肪细胞分化，观察成骨细胞的增殖、凋亡及脂肪细胞分化的变化。深入探讨IFN-γ信号通路与GIOP的关系及其细胞和分子学机制，为防治GIOP提供新的、可靠有效的理论依据和治疗靶点。

骨质疏松症是由于多种原因导致的全身性骨病，骨密度和骨强度下降，骨微结构破坏，造成骨脆性增加，从而容易发生骨折。继发性骨质疏松中最常见的类型为糖皮质激素（glucocorticoids，GC） 诱导的骨质疏松（glucocorticoid-induced osteoporosis，GIOP），其是长期应用GC的患者中主要的副作用之一。GC具有强大的抗炎作用，被广泛应用于风湿免疫疾病、过敏性疾病、肾脏疾病和器官移植等治疗，但由于GC 的作用广泛，所以应用人群非常庞大，超过50%的GC 患者易出现骨量丢失并导致骨折。.本课题通过探讨外源性IFN-γ干预及IFN-γ受体基因敲除对GIOP小鼠骨密度、骨微结构、骨强度、骨形成率、骨矿化面积、骨形成/骨吸收、成骨细胞/骨细胞凋亡的影响，明确外源性IFN-γ通过Wnt/β-catenin通路和ERK通路促进成骨，减少成骨细胞与骨细胞凋亡，减少脂肪细胞分化和抑制骨吸收，从而防治糖皮质激素性小鼠的骨量丢失与骨强度下降，减轻骨微结构的破坏；与此对比，IFN-γ受体基因敲除(IFN-γR-/-)可以通过Wnt/β-catenin和ERK通路促进成骨，减少成骨细胞与骨细胞凋亡，通过TNF-α/IL-1/IL-17通路加速破骨骨吸收，成骨/破骨综合作用没有改善糖皮质激素性小鼠模型骨量丢失、骨强度下降和骨微结构破坏。.本课题又从中药或合成物水平揭示了葛根素(Puerarin)、姜黄素(Curcumin)、天麻素(Gastrodin)可以分别通过JNK-AKT通路、Wnt/ERK通路、NRF2通路减少成骨凋亡和促进成骨，从而防治糖皮质激素性骨质疏松小鼠模型的骨量丢失；从micro RNA水平干预还揭示了miR-106b-5p和miR-17-5p 可以通过抑制Smad5通路来减少成骨分化，从而加速骨质疏松的疾病进程。综上所述，本课题的研究有助于我们深入理解糖皮质激素诱导的骨质疏松的发病机制，并为通过外源性IFN-γ干预、葛根素(Puerarin)、姜黄素(Curcumin)、天麻素(Gastrodin)、 miR-106b-5p/miR-17-5p等多种途径及方法来抑制糖皮质激素性骨质疏松的发生发展这一新的防治策略提供理论依据与治疗靶点。