Hippo/YAP1与Wnt/β-catenin信号通路相互作用对骨关节炎微环境下软骨祖细胞自我更新和分化的影响及机制研究

Osteoarthritis(OA)is one of the most common aged diseases, however, the pathogenic mechanism still remains unclear. Tissue-specific stem cells have been proved to plays vital roles in tissue homeostasis and repair. We previously found that cartilage progenitor cells(CPCs) from late-staged OA exhibited reduced stemness, subdued chondrogenic capability and enhanced osteogenic ability. It has been reported that the crosstalk between Hippo/YAP1 and wnt/β-catenin pathway contributes stem cells homeostasis and normal function. Thus, we hypothesize that the crosstalk between Hippo/YAP1 and wnt/β-catenin pathway participates in OA pathogenesis through the regulation of CPCs self-renewal and differentiation. We will further explore the exact effect and detailed mechanism of the Hippo/YAP1 and wnt/β-catenin pathway crosstalk on CPCs stemness and cell fate determination, through clinic samples detection, in vitro experiments and in vivo validation. Our study will bring new understanding in the molecular and cellular mechanism in OA pathogenesis and help to find new potential stem cell targeted therapeutic approaches.

骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是最常见的老年性病变之一，其发病机制尚未明确。组织特异性干细胞对组织稳态维持、组织损伤内源性修复具有至关重要的作用。我们的前期研究发现晚期OA中软骨祖细胞（cartilage progenitor cells，CPCs）成软骨能力减弱、成骨能力增强、干性降低。研究表明Hippo/YAP1和Wnt/β-catenin信号通路相互作用对组织特异性干细胞的稳态及功能维持具有重要作用。因此，本课题假说为Hippo/YAP1与Wnt/β-catenin 信号通路的相互作用可以影响软骨祖细胞的自我更新及分化能力进而调控骨关节炎的发生发展。本课题将以CPCs自我更新及分化能力为基础，结合临床标本、体外实验及模式动物，探究Hippo/YAP1与Wnt/β-catenin 信号通路的相互作用在骨关节炎中的作用，为临床靶向组织干细胞的治疗手段提供策略和理论基础。

骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是一种关节退行性病变，其引起的关节疼痛及活动受限是导致老年人活动障碍的最主要原因之一。目前OA的发病机制尚不明确，临床上广泛使用的非甾体类消炎药、关节腔注射等手段并不能阻止OA进展，OA一旦发生则难以逆转，经过长时间保守治疗的OA患者仍会逐渐进展到终末期，需要关节置换手术治疗。..本研究重点关注于软骨组织中具有自我修复能力的软骨祖细胞（cartilage progenitor cells,CPCs）的分化能力改等病理性改变及相关机制。从股骨颈骨折患者及骨关节炎患者手术标本中，分离提取了正常及骨关节炎的CPC，通过转录组测序发现，两组差异表达的基因主要集中在信号通路传导、器官发育、干细胞分化等方面,进一步对差异的信号通路进行分析，发现HIppo/YAP信号通路及Wnt/β-catenin信号通路均存现显著改变。本研究发现GATA4在骨关节炎CPC中显著高表达，高表达的GATA4会抑制CPC的软骨分化、促进成骨分化，并可以促进CPC的衰老。通过转录组测序、CHIP等实验发现，GATA4对Wnt/β-catenin信号通路核心分子AXIN2具有直接转录调控作用，敲低AXIN2可以抑制GATA4引起的CPC病理性改变。我们还发现线粒体分裂/融合状态对CPC的分化具有重要作用，软骨分化过程中线粒体融合显著增加，NOTCH2、wnt/β-catenin信号通路均被抑制，过表达线粒体融合蛋白MFN2可以促进软骨祖细胞的成软骨分化，机制研究发现过表达MFN2可以抑制软骨祖细胞的NOTCH2信号通路而对wnt/β-catenin信号通路无显著影响。..本项目证实了软骨祖细胞在骨关节炎中存在病理学改变，并发现了部分机制，为骨关节炎的发病机制及潜在治疗靶点开发提供了新的方向和思路。