骨性关节炎中C/EBPB调控机理的研究

Osteoarthritis (OA) is a degenerative disease characterized by destruction of articular cartilage. However, no effective medical therapy to prevent OA cartilage destruction is currently available, owing to the limited understanding of the underlying molecular pathogenic mechanisms. The chondrocyte is a unique cell type in articular cartilage that is responsible for cartilage homeostasis and OA pathogenesis. Recently, It has been demonstrated that the C/EBPB is a catabolic regulator of cartilage destruction that acts by regulating the expression of various catabolic factors, including matrix-degrading enzymes. The regulation of C/EBPB gene and protein level in articular cartilage remains unknown. In this study, we attempted to explore the mechanisms in regulating the transcription and posttranscription of C/EBPB by using animal model of osteoarthritis and human chondrocytes, and confirm the roles of C/EBPB in joint degenerative disease.

随着生活、工作方式的改变及社会人口的老龄化，骨关节退行性病变已成为高发疾病，其中代表性疾病之一为骨性关节炎。骨性关节炎的发生与关节软骨损伤的病理密切相关。如何高效率地调控与恢复软骨基质蛋白代谢成为预防及治疗骨性关节炎的研究焦点。最新研究表明：骨性关节炎关节软骨和滑膜组织中异常增高的C/EBPB诱导MMPs的分泌，促进关节软骨的变性及破坏。由此，我们提出新的假说：调控C/EBPB基因表达及蛋白水平是靶向调节关节软骨细胞外基质代谢的一种有效途径，通过调节C/EBPB基因表达，抑制C/EBPB的蛋白水平和活性，即可达到抑制软骨退变的目的。本项目使用临床组织标本、细胞及动物模型，以分子生物学手法探讨C/EBPB在骨关节软骨基质合成和分泌中的分子调控机理，明确其在骨关节退行性病变中的作用，为骨关节退行性病变的生物学治疗提供新的途径及理论实验依据。

随着生活、工作方式的改变及社会人口的老龄化，骨关节退行性病变已成为高发疾病。如何高效率地调控与恢复软骨基质蛋白代谢成为预防及治疗骨性关节炎的研究焦点。Hirata M等研究表明，骨性关节炎患者关节软骨中C/EBPb表达明显的增高。因而推测与骨性关节炎的发病密切相关。方法：1)利用健康16周龄雄性日本大耳白兔24只，体质量1.8～2 ㎏，按照随机、对照、均衡原则分为PBS对照组和CIOA实验组，每组12只。于造模后24周切取膝关节胫骨平台和股骨髁的新鲜软骨，用冰预冷的1×PBS洗涤软骨组织，一部分用于提取关节软骨总蛋白，另一部分用于总RNA提取。2)选取健康1月龄SPF级Hartley豚鼠132只，随机分为11组，每组12只，雌雄各半，间隔1个月处死并对膝关节取材，处死前纪录体重。随月龄增加，通过大体形态观察评价关节软骨退变情况；采用Micro-CT观察胫骨软骨下骨显微结构的改变情况；应用iTRAQ标记结合LC-MS/MS分析的定量蛋白质组学技术，比较3月龄和1月龄豚鼠软骨及软骨下骨的蛋白表达差异，并通过生物信息学方法对差异蛋白进行功能分析，进而利用Western blot蛋白印迹技术对成骨、破骨以及炎症相关差异蛋白进行验证。3）利用细胞进行了HIF2a-C/EBPb信号通路实验。结果：CIOA组关节软骨表面粗糙，色泽晦暗，表面有糜烂及溃疡形成，负重区关节表面软骨剥脱，形成缺损，软骨下骨质暴露，周围软骨增厚变软，关节囊增厚，伴有滑膜增生，滑液量多，呈黄褐色。免疫组化及蛋白印迹显示：CIOA组注射药物侧膝关节软骨组织中HIF2a蛋白及C/EBPb增加；在豚鼠实验中，1-2月龄的雌雄性豚鼠膝关节X线相比，3月龄开始雌雄性豚鼠膝关节间隙变窄。5月龄后，与雌性豚鼠相比雄性豚鼠关节软骨退行性改变更加严重。与1月龄相比，5月龄豚鼠膝关节软骨组织中HIF2a及C/EBPb蛋白表达显著增加； HIF2a和C/EBPb在退变组织中表达升高。在细胞实验中，通过沉默HIF2a或C/EBPb，C/EBPb、MMP-13表达都减少，而过表达HIF2a使MMP-13和ADAMTS-4的表达增加。在细胞中沉默C/EBPb后，MMP3、13和ADAMTS5表达降低。结论：在软骨细胞中通过HIF2a- C/EBPb信号通路诱导MMP13的表达而促进细胞外基质降解。