N-乙酰半胱氨酸通过DKK1甲基化激活Wnt/β-catenin信号通路促进骨修复的机制研究

Percutaneous kyphoplasty has been the key surgical technique for treating osteoporotic vertebral fractures, however, the lack of ideal vertebral augmentation materials for bone defect repairing is the gap in the spine surgery. Our research team developed the new bioactive cement by incorporating the N-Acetyl-L-cysteine (NAC) into the calcium phosphate cement containing silk fibroin, demonstrated that the NAC not only can enhanced the mechanical properties of the cement but also promote the osteogenesis by upregulating Wnt/β-catenin signal pathway probably. It is also been demonstrated that the expression of DKK1 is strictly regulated by DNA methylation and NAC promote the methylation of DKK1 by DNA methyltransferase. We speculate that N-Acetyl-L-cysteine promote bone repair by up-regulating Wnt/β-catenin signal pathway through the methylation of DKK1. Based on the activation of Wnt/β-catenin by methylation of DKK1 gene, the project will try to clarify the mechanism of bone repair promoted by NAC. The study will bring the new viewpoint not only for bone repair, also the bone repair materials research.

经皮微创椎体后凸成形术（KP）已经成为骨质疏松性椎体骨折治疗的主要方法，但缺乏理想的椎体内修复强化材料一直是脊柱外科亟待解决的主要难题。项目组将N-乙酰半胱氨酸（NAC）引入丝素磷酸钙骨水泥（SF/CPC）体系，结果显示NAC的加入不仅能明显提高骨水泥的力学强度从而满足KP的应用需求；并可能通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进成骨。研究表明DKK1的表达受到严格的甲基化调控，NAC通过甲基转移酶（DNMT）促进DKK1的甲基化，因此，我们提出假说：NAC是否通过DNMT调控DKK1甲基化激活Wnt/β-catenin信号通路促进骨修复？为验证该假说，本项目拟以DKK1甲基化活化Wnt/β-catenin为主线，在蛋白、细胞和组织等不同层面上，从成骨和破骨双向调控机制入手，深入研究NAC促进骨修复的机制，将为骨修复的研究提供新的视角，更为KP骨修复材料的研究提供新思路。

经皮微创椎体后凸成形术（KP）已经成为骨质疏松性椎体骨折治疗的主要方法，但缺乏理想的椎体内修复强化材料一直是脊柱外科亟待解决的主要难题。项目组将N-乙酰半胱氨酸（NAC）引入丝素磷酸钙骨水泥（SF/CPC）体系，制备可用于不规则骨缺损修复的生物活性材料，对其理化性能进行分析表征评估其他骨缺损修复中的应用前景，对负载NAC丝素基生物活性骨水泥修复骨缺损进行体内修复研究，评价其促进骨修复的能力，进而对NAC促进成骨分化成骨的相关分子机制深入探讨，结果表明NAC可促进骨修复，阐明了NAC促进修复的分子机制可能是激活Wnt/β-catenin信号通路促进成骨、抑制破骨而实现的，并进一步解析DKK1甲基化参与其中。项目发表基金标注SCI收录论文5篇，申请发明专利4项，授权2项。研究内容获教育部科技进步一等奖1项。项目负责人被列为江苏省333高层次人才工程第二层次培养对象（中青年领军人才），姑苏医学重点人才，被聘为中国康复医学会骨质疏松预防与康复专委会青年委员会副主任委员，被增列为苏州大学骨外科学博士研究生导师。培养硕士研究生2名。