活性维生素D在膝关节骨关节病发生中的作用机制研究

Knee osteoarthritis(Knee OA) is a common disease.Epidemic investigation had demonstrated that vitamin D deficiency was associated with Knee OA,however,mechanisms are unclear.To investigate the roles and mechanisms of active vitamin D in preventing knee OA,1α(OH)ase-/- and their wild-type littermates will be fed on a high calcium and phosphorus diet,or administrated with active vitamin D or fed a dietary antioxidant NAC;Double 1α(OH)ase and p16 mutant mouse model will be generated;Phenotypes of knee from those animals,including alterations of oxidative stress,DNA damage,cellular senescence and senescence-associated phenotype will be analyzed and compared each other using histopathological,cellular and molecular techniches.In addition,VDR will be knock down in chondrocytes and these cells will be cultured with H2O2 in vitro,in absence or presence of active vitamin D or NAC and their phenotypes will be compared each other.These studies will be helpful to elucidate the mechanisms of the role of active vitamin D deficiency in inducing knee OA,thus will provide experimental and theoretical basis for the application of vitamin D in preventing knee OA.

膝关节骨关节病(Knee OA)是临床常见疾病，流行病学调查发现维生素D缺乏与膝关节OA的发生密切相关，但机制尚不明确。为了研究活性维生素D在膝关节OA发生中的作用及机制，我们将分别给予同窝野生型和1α(OH)ase-/-小鼠高钙高磷饮食、皮下注射活性维生素D或高钙高磷饮食同时给予抗氧化剂NAC喂养；并建立1α(OH)ase-/-p16-/-双基因敲除小鼠模型，利用组织病理学、细胞生物学和分子生物学的方法比较分析上述各组动物的膝关节的表型差异，观察氧化应激、DNA损伤、细胞衰老、衰老相关分泌因子等指标的变化；并体外构建维生素D受体缺乏的OA软骨细胞，利用H2O2诱导其衰老，在培养中给予活性维生素D或NAC处理，比较分析各组细胞的表型差异。通过这些研究，以阐明活性维生素D缺乏导致膝关节OA发生的作用及机制，为维生素D在膝关节OA防治中的应用提供实验和理论依据。

膝关节骨关节病（OA）是临床最常见的关节疾病，但它的发病机制仍不清楚。最近的一项荟萃分析显示，低维生素D水平与膝关节OA进展之间存在显著的相关性，但1,25(OH)2D3缺乏在OA发生发展中的机制尚不清楚。为了研究1,25(OH)2D3缺乏在膝关节OA发生发展中的作用及机制，我们开展了如下的研究。对高钙磷饮食WT、1α(OH)ase-/-小鼠行 Sham或膝前交叉韧带离断术(ACLT)，利用影像学、病理组织学和分子生物学等方法比较分析了 12月龄各组小鼠膝关节的表型差异。结果发现，1,25(OH)2D3缺失能够通过加速软骨细胞衰老和 SASP，抑制软骨基质蛋白的合成，促进软骨基质蛋白的降解，加速膝关节软骨丢失，进而促进膝OA的发生和发展。.从3天龄同窝WT及VDR-/-小鼠分离软骨细胞，进行3D培养，检测了软骨细胞基质蛋白合成和降解相关指标的变化。结果说明1,25(OH)2D3能够通过VDR介导促进软骨细胞基质蛋白的合成和抑制软骨细胞基质蛋白的降解。.给予WT、1α(OH)ase-/-小鼠高钙磷饮食或皮下注射1,25(OH)2D3、饮水补充抗氧化剂NAC(1mg/L)至12月龄，利用影像学、病理组织学和分子生物学等方法比较分析了各组小鼠膝关节的表型差异。结果显示1,25(OH)2D3能够通过抑制氧化应激、软骨细胞衰老和SASP，促进软骨基质蛋白的合成，抑制软骨基质蛋白的降解，防止关节软骨丢失，发挥预防1,25(OH)2D3缺失引起的OA发生。.构建1α(OH)ase-/-p16-/-小鼠模型，利用影像学、病理组织学和分子生物学等方法比较分析了它们与 1α(OH)ase-/-、p16-/-和WT小鼠膝关节表型差异。结果证明p16基因敲除能通过抑制软骨细胞衰老和SASP，促进软骨基质蛋白的合成，抑制软骨基质蛋白的降解，防止关节软骨丢失，从而预防1,25(OH)2D3缺失引起的OA发生。.本研究不仅揭示了活性维生素 D 缺失在OA发生中的作用机制，而且为活性维生素 D、抗氧化剂和 p16抑制剂用于临床防治膝关节OA 提供了理论和实验依据。