组蛋白去甲基化酶JMJD2蛋白家族在补肾法防治骨质疏松症中作用机制

Histone methylation,acetylation etc modified levels are key indicators of of cellular epigenetic activity，and play an important role in the gene expression and function.also,estrogen receptors(ERs) are believed to be vital in osteoporosis, Therefore,estrogen replacement therapy is widely used for the treatment of osteoporosis patients.Furthermore,Recent studies found that multiple histone -modifying enzymes function through activing the estrogen receptor,but epigenetic factors in the role of incidence and development of osteoporosis is unclear. So, In present research,①we employ cDNA Microarray、Chromatin immunoprecipitation、chip-seq、siRNA and gene overexpression technologies as investigative tools,to explore the relationships between the role of histone demethylase JMJD2 protein family in bone formation and kidney-invigorating Traditional Chinese Medicine； ②we will then establish the osteoporosis animal models and clinical samples of patients to study the relationship between histone demethylase JMJD2,histone methylation and the development of osteoporosis ,and histone demethylase JMJD2 role in osteoporosis by nourishing kidney method.The completion of this study will reveal molecular mechanisms of histone methylation enzyme and bone formation,so as to osteoporosis.Finally,lead to a novel therapeutic strategy and theory basis for treatment of osteoporosis.

组蛋白甲基化、乙酰化等修饰水平是细胞表观遗传活跃程度的一个重要指标，在基因表达和功能发挥中起重要作用。雌激素受体被认为在骨质疏松中起着关键作用，雌激素替代疗法被广泛用于骨质疏松病人的治疗。最新研究发现，多个组蛋白修饰酶通过激活雌激素受体发挥功能，但表观遗传因子在骨质疏松发生、发展中的作用尚不清楚。本研究：①拟采用基因表达谱分析技术（cDNA Microarray）、染色体免疫共沉淀、免疫沉淀（chip-seq）、基因沉默（siRNA）和超表达等技术，研究组蛋白去甲基化酶JMJD2蛋白家族在骨形成中作用和补肾中药的关系;②借助骨质疏松动物模型和病人临床样本，研究组蛋白去甲基化酶JMJD2、组蛋白甲基化与骨质疏松之间的关系，以及组蛋白去甲基化酶JMJD2在补肾法治疗骨质疏松中的作用。探明组蛋白甲基化修饰酶在骨形成中的分子作用机理，以及与骨质疏松的关联性，为中药治疗骨质疏松提供新思路和理论依据。

骨质疏松症已成为全球性健康问题，而雌激素缺乏是引起骨质疏松的重要因素之一；组蛋白甲基化、乙酰化等表观遗传修饰方式在基因表达和功能扮演的角色成为了当下的研究热点。我们分别进行了体外实验、体内实验以及研究病人的临床样本，探明组蛋白甲基化修饰酶在骨形成中的分子作用机理，以及与骨质疏松的关联性，为中药治疗骨质疏松提供新思路和理论依据。具体实验结果数据及推论如下：.1.在人体间充质干细胞不同时期, 组蛋白去甲基化酶（KDM4A、KDM4B）的mRNA表达量随着成骨分化的进展呈现不同程度的降低，其蛋白表达水平逐渐增加，说明KDM4A、KDM4B参与成骨分化的调控。.2.过表达KDM4A基因的慢病毒载体对间充质干细胞的成骨分化的标志物，如ALP活性及染色，茜素红染色，均呈现正向作用，而与KDM4的酶活性无关。.3.沉默KDM4A能明显降低RUNX2、OPN、ALP等与成骨相关基因及蛋白的表达水平，说明KDM4A可能通过RUNX2-OPN/ALP通路调控成人骨髓间充质干细胞的成骨分化。.4.肾虚型绝经后骨质疏松骨组织中组蛋白甲基化酶JMJD2A、 JMJD2B、 和雌激素受体ERα、 ERβmRNA及蛋白表达水平均下降，说明四者参与了骨代谢的过程；Pearson 相关性分析显示 ERα、 ERβ与 JMJD2A和（或）JMJD2B的 mRNA和（或）蛋白呈显著性正相关，说明JMJD2A 和JMJD2B 可能通过调控雌激素-ER 信号通路调节骨代谢。.5.免疫组织化学检测示肾虚型绝经后骨质疏松骨组织ERα、JMJD2A和JMJD2B的表达量明显降低，H3K9me3、H3K36me3升高，提示H3K9me3、H3K36me3可能参与了增加破骨细胞活性的过程，组蛋白高甲基化状态和骨质疏松相关联；Pearson 相关性分析显示JMJD2A、JMJD2B与25-(OH)Vit D显著正相关，其预防骨质疏松的机制可能存在一致性。.6.X线显微断层显像仪示经补肾中药干预的去势大鼠离体股骨骨密度和骨小梁数，发现BMD相对增高。.7.补肾中药提高去势大鼠股骨BMD表达量可能是通过提高OCN、 Cbfα1 mRNA表达发挥作用。.8.补肾中药可能通过上调骨组织中ERα、 Runx2、 ALP、 JMJD2B表达，提高骨密度，有效防治绝经后骨质疏松症，其作用可能优于阿仑膦酸钠维D3片。