FUT8介导核心岩藻糖基化修饰对激素性股骨头坏死骨修复的影响及活血通络法的干预机制

Impaired osteoblast differentiation is a critical factor for the poor prognosis of SONFH, the traditional medical method of HXTL is reliable to treat this disease. FUT8 mediated core fucosylation is an important posttranscriptional modification, our previous study firstly found that CF decreased significantly and impaired bone repair in SONFH. We speculated that decreased CF would suppress osteoblast differentiation, meanwhile FUT8 may be a potential target of HXTL method. To test this hypothesis, iTRAQ-TOF mass spectrometry and RNA-seq will be used to analyze the targets of CF in clinic research. And crispr-cas9, lentivirus overexpressing, lectin blot, immunoprecipitation and luciferase reporter will be used to explore the effect of FUT8 mediated CF on osteoblast differentiation and the mechanism of HXTL in vitro and vivo. Our work will contribute to find a new mechanism of Chinese traditional medicine improving impaired bone remodeling in SONFH.

成骨障碍是导致激素性股骨头坏死（SONFH）预后不良的关键原因，活血通络法（HXTL）是中医促进SONFH骨修复的可靠方法。FUT8介导的核心岩藻糖基化（CF）修饰是重要的转录后修饰，前期研究首次发现SONFH中CF修饰显著降低与骨修复障碍相关。我们推测CF修饰降低可通过抑制BMSCs成骨分化阻碍SONFH骨修复，而FUT8也可能是HXTL法的作用靶点。为验证该假说本研究首先通过临床研究，使用iTRAQ-TOF质谱及RNA-Seq分析SONFH中CF修饰靶点；并通过体内外实验，使用Crispr/cas9，慢病毒转染，免疫荧光素酶报告，免疫沉淀，Lectin blot等方法分析CF修饰对BMSCs介导SONFH骨修复的影响以及活血通络中药的干预机制，为中医药治疗SONFH寻找新的靶点与理论依据。

激素性股骨头坏死（SONFH）是好发于青中年患者的骨科难治性疾病，具有极高的股骨头塌陷风险，促进骨修复是关键的治疗途径。骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有多向分化能力，其向坏死区迁移并分化为成骨细胞介导新骨形成是SONFH经典的修复机制。从中医学的角度，“瘀证”始终贯穿SONFH的发生与发展，对应的“活血通络法（HXTL）”中成药、中药单体或中药复方治疗SONFH的循证医学证据得到不断积累。本研究主要完成以下四个方面的内容：（1）基于生物信息学分析Fut8在SONFH中的表达及标本验证；（2）以MC3T3-E1为研究载体，过表达Fut8探究其对成骨前体细胞成骨分化的影响，并观察其对TGF-β/Smad信号通路的调控作用；（3）基于Fut8及Wnt/β-catenin信号通路探讨活血通络法中药（复方生脉成骨胶囊）对SONFH大鼠骨修复作用机制；（4）活血通络法中药上调Fut8激活Wnt/β-catenin信号通路促进人骨髓间充质干细胞成骨分化；研究发现：（1）多分子、多通路参与SONFH的发病过程，Fut8在SONFH患者股骨头标本坏死区中低表达（2）过表达Fut8调控TGF-β/Smad信号通路逆转高剂量地塞米松对MC3T3-E1前成骨细胞成骨反应的抑制作用；（3）过表达Fut8可激活Wnt/β-catenin信号通路促进成骨；（4）活血通络法中药治疗SONFH的机制可能是通过上调Fut8表达，进而激活Wnt/β-catenin信号通路，促进骨形成。本研究探讨糖基化修饰异常与SONFH的病理机制，通过生信、临床、动物、细胞等多层面证实激素抑制Fut8表达，而过表达Fut8后一方面促进SONFH大鼠坏死修复，另一方面促进hBMSCs成骨分化。此外，基于“肾虚是根本、血瘀是关键”的病机特点，挖掘活血通络法中药的治疗机制，发现活血通络法中药治疗SONFH的机制可能是通过上调Fut8表达，进而激活Wnt/β-catenin信号通路，促进骨形成。