硒敏感硒蛋白在氧自由基调控软骨细胞分化过程中的作用与机制

不同硒蛋白对硒缺乏的敏感性不同，抑制硒蛋白合成导致软骨细胞分化异常。具抗氧化作用的硒蛋白与软骨细胞分化的关键诱导因子氧自由基，如何影响软骨细胞分化亟待研究。拟在培养软骨细胞中，发现硒敏感硒蛋白，揭示硒调控硒蛋白表达的分子机制，并通过培养跖骨与低硒大鼠模型验证；然后在成软骨诱导模型上，以反映软骨细胞增殖、肥大、矿化与死亡不同分化阶段的基因、表型标志为指标，通过过表达、RNAi等功能缺失与获得实验，观察硒敏感硒蛋白对软骨细胞分化的阶段选择性作用；最后检测细胞氧化还原状态在硒敏感硒蛋白影响软细胞分化过程中的动态变化，观察氧化、还原诱导或抑制对软骨细胞增殖与分化的影响及机制。本课题将硒、硒蛋白、氧自由基与软骨细胞增殖分化调控机制相联系，明确硒敏感硒蛋白在软骨细胞增殖分化过程中的作用与机制，探讨氧化还原稳态调控软骨细胞分化的假说，拓展对软骨细胞分化调控机制的认识，同时为骨关节疾病的防治提供有益线索。

硒是机体必须微量元素，硒主要通过硒蛋白发挥生物学作用，硒对硒蛋白的调节因硒蛋白种类和机体组织的不同而各异。硒缺乏是以深部软骨坏死为病理特征的地方性骨关节疾病的可能致病因素之一，但是硒在软骨形成和病变过程中的作用尚不清楚。我们首次尝试从硒对软骨细胞分化的影响，揭示硒在软骨形成中的生物学作用。我们发现硒能增加胞内ATP含量，诱导细胞周期蛋白cyclinD1的表达，加快G1期细胞周期转换，而促进成软骨细胞ATDC5增殖。硒能调节Akt和MAPKs信号途径，抑制PTHrP的表达，增加碱性磷酸酶性活性从而促进软骨细胞外基质矿化。我们发现小鼠24种硒蛋白除脱碘酶1（DIO1）、DIO2和硒蛋白V（SelV）之外在小鼠软骨细胞ATDC5中均有表达，而人25种硒蛋白除谷胱甘肽过氧化物酶6（GPx6）和DIO1外在人软骨细胞C28/I2中均有表达。硒在转录和转录后水平显著影响GPx1、SelH、 SelP、SelW、SPS2和SelO的表达水平。通过基因干扰实验，我们发现硒敏感硒蛋白GPx1、SelP和SelW分别影响软骨细胞肥大、早期分化和增殖等软骨细胞特定分化阶段。进一步发现GPx1，SelP和SelW均参与细胞增殖和ATP合成，GPx1和SelW影响软骨细胞抗氧化应激，SelW影响细胞坏死。以上研究确定了微量元素硒在软骨细胞增殖与分化过程中的作用，发现软骨细胞中的硒敏感硒蛋白，明确了部分硒敏感硒蛋白对软骨细胞增殖、肥大分化等不同分化阶段的选择性作用，其中的分子机制正在揭示。