YAP/PI3K调控超负荷应力诱导的颞下颌关节软骨退变的机制研究

Temporomandibular Disorders are the high incidence of 4th major diseases in stomatology. The progression to temporomandibular joint-osteoarthritis (TMJ-OA) is marked by pain and dysfunction, which seriously affect the quality of life. Cartilage degeneration acts as the main pathologic change of TMJ-OA. While overloading stress is the inducer to trigger and promote this process with mechanism remains unknown. Our previous studies found that overloading stress could induce mice TMJ cartilage degeneration, which corresponded with yes-associated protein (YAP) expression change and PI3K/Akt pathway activity. Overloading stress might change the expression of YAP in chondrocytes, which further affect the activity of PI3K/Akt pathway, thus induce cartilage degeneration. To verify the hypothesis, this program takes YAP as the effective target and treats PI3K/Akt pathway the key regulator, combines with in vivo and ex vivo studies which included CRISPR/Cas9 technique, live fluorescence tracing, histomorphology analysis and various gene and protein detection techniques, and plans to explore the molecular mechanism of YAP and PI3K/Akt pathway interaction during overloading stress induced TMJ cartilage degeneration. The results will help further understand the progress of overloading induced TMJ-OA and offer the evidence for target drugs development.

颞下颌关节病是口腔医学第四大高发疾病，进展为骨关节炎时会出现明显的疼痛和功能障碍，严重影响患者的生活质量。软骨退行性变是颞下颌关节骨关节炎的主要病理改变，应力负荷过大是触发并推动其进展的重要因素，但相关病理机制尚未阐明。项目组前期研究发现，超负荷应力诱导的小鼠颞下颌关节软骨退变过程，与YAP的表达及PI3K/Akt通路有显著的相关性。超负荷应力可能改变软骨细胞内YAP活性，并联合PI3K/Akt信号通路，诱导软骨退行性变的发生。为验证该假说，本研究以YAP为效应靶点，PI3K/Akt通路为调控关键，结合体内体外实验，综合运用基因改造、活体荧光示踪、组织细胞学形态分析、基因蛋白检测等手段，探究在超负荷应力诱导的颞下颌关节软骨退变的过程中，YAP联合PI3K/Akt通路作用的分子机制。本研究将有助于深入理解超负荷应力诱导的颞下颌关节骨关节炎的发生发展过程，并为寻找相关的治疗靶点提供重要依据。

颞下颌关节软骨退行性改变是颞下颌关节骨关节炎的主要病理改变，其调控机制不明导致临床治疗困境，应力负荷过大可能是触发并推动其发生和进展的重要诱因。应力敏感因子YAP可能是颞下颌关节应力改变导致的软骨退行性改变的启动因子和效应靶点。本研究结合体内体外实验，综合运用基因改造、活体荧光示踪、组织细胞学形态分析、基因蛋白检测等手段，检测不同退变阶段颞下颌关节（TMJ）的表现，并按照典型表现特征进行退变阶段的分期，以期更好的揭示应力负荷诱导的颞下颌关节退变过程，并观察在不同病理阶段去除应力后，颞下颌关节的自我修复情况。结果显示通过构建稳定的大张口小鼠模型加载超负荷应力，并根据不同作用时长的颞下颌关节组织学表现将退变过程划分为适应性增殖期、退变初期、退变过渡期和退变确立期。在适应性增殖阶段及退变早期通过有效的应力卸载，关节基本可以恢复正常，而在退变过渡阶段则是部分恢复，一旦进入退变确立期，基本不可能再通过应力卸载得到自行修复。在机制探索的过程中，我们首先关注了颞下颌关节软骨细胞在此过程中的增殖表现。而在关键蛋白和调控信号通路的寻找中发现，超负荷应力诱导的小鼠颞下颌关节软骨退变过程，与介导力学信号转导的转录共激活因子YAP的表达及PI3K/Akt通路有相关性。为验证该假说，本研究以YAP为效应靶点，PI3K/Akt通路为调控关键，探究在超负荷应力诱导的颞下颌关节软骨退变的过程中，YAP联合PI3K/Akt通路作用的分子机制。结果显示部分细胞诱导死亡后，剩余的细胞可以出现过度的增殖，但不会迁移到细胞耗尽的区域并重新构建正常的细胞分布。而在超负荷应力诱导的TMJ退变过程中伴随自噬活性的增加，YAP逐渐活化并激活PI3K/Akt下游信号通路，促进软骨细胞的增殖修复。TMJ关节局部敲除YAP后，髁突软骨在应力负荷诱导的退变表现更加明显。该研究结果将有助于深入理解超负荷应力加载诱导的颞下颌关节骨关节炎的发生发展过程，并为寻找相关的治疗靶点提供依据。