OPN通过调节HIF-1α/HIF-2α表达影响OA软骨细胞代谢及凋亡的机制研究

Osteoarthritis (OA) is thought to be the most prevalent degenerative joint disease, which has greatly jeopardized the physical and mental health of the olds. Chondrocytes are the key cells involved in the pathology of OA. Recent researches have revealed that hypoxia-induced factors (HIFs) play important roles in the process of OA chondrocytes metabolism and apoptosis. HIF-1α promotes chondrocytes anabolism and inhibits the apoptotic process, while on the contrary, HIF-2α affiliates the catabolism of chondrocytes and promotes apoptosis. The dynamic balance of the two HIFs imposes great influence on the OA pathogenesis. Osteopontin (OPN) is a multiple functional extracellular matrix protein, which can also be generated under hypoxic conditions. OPN has been proved to be a stimulating factor of the two HIFs. We hypothesized that OPN can course HIFs balance disturbance of OA chondrocytes under hypoxic condition, so does influence to OA pathogenesis. To prove this hypothesis, we examine OPN and HIFs expression of OA chondrocytes under hypoxic condition firstly. Secondly, we elucidate the effect and mechanism of the interaction of OPN and HIFs inducing changes on OA chondrocytes metabolism and apoptosis. Consequently, the present study elucidates the pathologic progression and mechanisms of OA from a new perspective and provides novel ideas for prevention and treatment of OA.

骨关节炎（OA）是最常见的老年退行性疾病之一，严重危害中老年人身心健康。软骨细胞是OA发病过程中的核心细胞，已有研究表明缺氧诱导因子（HIFs）在软骨细胞代谢稳态中发挥 了重要作用，其中HIF-1α可促进软骨细胞合成代谢并抑制凋亡过程，而HIF-2α可促进分解代谢及凋亡，两者在OA发病过程中具有重大意义。骨桥蛋白（OPN)是一种细胞外基质多功能蛋白，在缺氧条件下可以表达增强，已有研究发现OPN可通过不同信号通路激活HIFs表达。因此推测 ：在缺氧条件下OPN可以调节OA软骨细胞HIF-1α与HIF-2α的表达，从而影响OA发病过程 。申请者拟检测缺氧条件下软骨细胞OPN、HIF-1α和HIF-2α的表达，并探讨OPN对OA软骨细胞HIF-1α/HIF-2α表达的调节作用，及其对下游细胞代谢及凋亡的影响。旨在从新的视角进一步阐明OA发生机制，为临床防治OA提供新思路。

骨关节炎（OA）是最常见的老年退行性疾病之一，严重危害中老年人身心健康。骨桥蛋（OPN）是目前的研究热点之一，软骨细胞是OA发病过程中的核心细胞，而缺氧诱导因子（HIFs）在软骨细胞代谢稳态中发挥了重要作用。结合国内外已有文献推测 ： OPN可以调节OA软骨细胞HIF-1α与HIF-2α的表达，从而影响OA发病过程。本项目比较了人软骨标本非磨损区与磨损区软骨中的OPN、HIF-1α、HIF-2α表达以及MMP-13等软骨退变降解指标表达的差异， western blot显示相比于非磨损区，磨损区域OPN，MMP13表达升高；PCR结果显示相比于非磨损区，磨损区域HIF-1α、HIF-2α及MMP13均升高；免疫组化结果显示相比于非磨损区，磨损区域OPN、HIF-1α、HIF-2α均升高。在体外实验中使用SW1353细胞系进行OPN过表达，结果显示转染后OPN水平显著提升，且HIF-1α水平升高、HIF-2α水平降低，在细胞层面提示了OPN对于HIFs的作用。最后本项目构建了OPN敲除小鼠，探究了OPN对于HIF-1α、HIF-2α的影响及其对OA相关指标的影响，结果发现敲除鼠中免疫组化结果显示OPN敲除鼠HIF-1α表达降低、HIF-2α表达升高且软骨退变降解指标MMP-13表达升高，在动物层面验证了OPN可通过提升HIF-1α，降低HIF-2α，并降低OA破坏指标MMP-13从而影响OA发生发展。.通过上述实验明确了OA进展过程中，OPN、HIFs及MMP-13的变化，并揭示了OPN可能上调HIF-1α、下调HIF-2α，降低MMP-13表达从而影响OA进程的作用，为OA治疗提供了新思路。