AP-1/miR-455-3p/Calcr前馈环路对降钙素调控破骨细胞分化及牙槽骨吸收的作用机制研究

Excessive osteoclast activation initiates the process of alveolar bone resorption. Calcitonin receptor (Calcr) is an active mark of mature osteoclasts, but calcitonin treatment can appear "escape" phenomenon clinically. AP-1 and miRNAs were found as important transcription factors in osteoclast differentiation. Our preliminary results suggested that AP-1 could promote the transcription expression of Calcr under osteoclast differentiation stimulating factors and miR-455-3p under calcitonin treatment, and miR-455-3p could negatively regulate Calcr expression. So, we propose a hypothesis that a feedback loop between AP-1/miR-455-3p/Calcr could keep Calcr in low expression, and ultimately affect osteoclast differentiation and its reactivity of calcitonin. In this study, we will use the BMMS/RAW264.7, experimental periodontitis animal model and clinical specimens to find the mechanism of calcitonin treatment mediated by the feedback loop between AP-1/miR-455-3p/Calcr, by taking bioinformatics, CHIP, EMSA and luciferase assay techniques. This study will facilitate to provide some strategies for inhibiting alveolar bone loss.

破骨细胞过量活化可导致牙槽骨等骨吸收，针对其活化标志降钙素受体（Calcr)，临床用降钙素治疗常出现“逸脱”现象。研究显示AP-1、miRNAs在调控破骨细胞中起关键作用，预实验也表明二者可能在“逸脱”现象中扮演重要角色：在分化刺激因子作用下，AP-1可转录激活Calcr表达；降钙素刺激后，AP-1可转录激活miR-455-3p表达，并有降钙素依赖性；miR-455-3p可负调控Calcr表达。前期实验提示，在降钙素持续作用下，AP-1/miR-455-3p/Calcr三者存在前馈调控，以维持Calcr蛋白保持合理低水平，最终影响破骨细胞分化成熟及其对降钙素的反应性。为了验证该假说，我们将通过细胞、牙周炎动物模型、临床标本验证，采用生物信息学、CHIP、EMSA等技术，阐明AP-1/miR-455-3p/Calcr前馈环路对降钙素治疗的调控机制，从而为临床治疗牙槽骨吸收提供一种新思路。

牙周炎是口腔常见、多发病；减缓牙槽骨吸收，提高牙槽骨骨量，保护牙槽骨已成为治疗牙周炎的关键。破骨细胞过量活化可导致牙槽骨等骨吸收，针对其活化标志降钙素受体（Calcr)，临床用降钙素治疗常出现“逸脱”现象。我们先后建立了破骨细胞诱导分化体系、构建了基于CRISPR/Cas9技术的AP-1基因敲除细胞株和骨质疏松症大鼠模型，完成了不同去势时间对大鼠牙槽骨微结构影响的比较研究。基于上述建立的细胞及动物模型，我们先后在细胞生物学及分子生物学水平系统性研究了降钙素、Plumbagin、IL-1β以及双依诺沙星对牙槽骨骨质疏松的调控。研究揭示了：（1）AP-1/miR-455-3p/Calcr前馈环路在破骨细胞活化过程中的作用。（2）Plumbagin通过下调TNF-α，IL-1β和IL-6的表达来抑制破骨细胞活化，从而达到治疗慢性牙周炎的效应。（3）依诺沙星可以阻断卵巢切除引起的大鼠骨质疏松所致的牙槽骨吸收，并呈剂量依赖性。（4）采用水热法制备了高碳化羟基磷灰石，并在钛基体上沉积了相应的CHA生物陶瓷涂层和HA生物陶瓷涂层。具有表面化学和形貌协同改性的CHA生物陶瓷涂层具有很大的应用前景，可作为种植体涂层，实现骨科和牙科领域的最佳骨整合。（5）我们制造了结合有生物活性脂质的复合支架，该复合支架具有生物活性脂质和治疗离子的协同效应，可有效促进骨再生和血管形成，同时揭示了复合支架的成骨和促血管生成作用的潜在分子机制。（6）发现lncRNA PANDAR通过竞争性结合p53蛋白调控CDKN1A基因的表达，从而调控细胞周期进展。以上均为临床减缓牙槽骨吸收提高牙槽骨骨量从而治疗牙周炎提供新思路合策略。