基于TLR4/MyD88/NF-κB通路研究表面活性蛋白D在骨关节炎软骨细胞凋亡及炎症中的作用机制

The chronic, low-grade inflammatory response mediated by innate immune system is closely related to osteoarthritis (OA). As an important innate immune molecule, surfactant protein D (SP-D) is widely involved in the processes of host defense, clearance of apoptotic cell and inhibition of inflammatory response through specific binding to the extracellular domain of Toll like receptor 4 (TLR4), but its role in the pathogenesis of OA is rarely reported. Our previous studies have found that SP-D expression in healthy cartilage tissue was higher than that of OA, and SP-D was involved in inhibiting chondrocyte apoptosis. Since apoptosis, inflammatory response and TLR4 overexpression of chondrocytes are important characteristics of OA, we thus speculate that, as a key event, apoptotic-inflammatory signal may have been involved in OA chondrocyte apoptosis and inflammatory response by SP-D regulation. This project aims to study the effect of SP-D on chondrocyte apoptosis and inflammatory response using rats and SP-D gene knockout mice OA model on cellular and animal levels. The protective effects of exogenous recombinant human SP-D intervention on OA chondrocytes are also studied to explore the molecular mechanism of TLR4/MyD88/NF-κB pathway mediated SP-D in inhibiting chondrocyte apoptosis and inflammatory response. This study may elucidate a molecular mechanism of OA from an alternative point of view, and provide new targets for prevention and treatment of OA.

天然免疫系统介导的慢性、低度炎症反应与骨关节炎（OA）密切相关。天然免疫重要分子-表面活性蛋白D（SP-D）通过特异性结合Toll样受体4（TLR4）胞外结构域，广泛参与宿主防御、清除凋亡细胞及抑制炎症等过程，但在OA发病中的作用鲜有报道。我们前期发现，SP-D在正常健康软骨组织中的表达量高于OA，并参与抑制软骨细胞凋亡。软骨细胞凋亡、炎症及TLR4过表达是OA重要特征，我们因此推测，可能存在凋亡-炎症信号通过调节SP-D表达参与OA软骨细胞凋亡及炎症的关键分子事件。本项目拟利用大鼠及SP-D基因敲除小鼠OA模型，在细胞及动物水平研究SP-D对软骨细胞凋亡及炎症的影响，以及外源性重组人SP-D干预对OA软骨细胞的保护作用，探讨TLR4/MyD88/NF-κB通路介导SP-D抑制OA软骨细胞凋亡-炎症途径的分子机制。本项目有望从新的视觉阐明OA发生发展的分子机制，以期为OA防治提供新靶点。

研究背景：OA 在分子生物学方面的发病机制越来越引起学者们的关注，由机体天然免疫系统介导的慢性、低度炎症反应在 OA 发病机制中的作用逐渐成为研究热点，开辟了 OA 研究的新领域，将使我们更加全面地认识 OA，为 OA 早期防治提供新思路。主要研究内容：该项目研究表面活性蛋白D（SP-D）对 OA 软骨细胞凋亡及炎症的抑制作用，延缓OA退变进程，阐明TLR4/MyD88/NF-κB通路介导SP-D抑制OA软骨细胞凋亡-炎症途径的分子机制。另外，该课题利用质粒转染软骨细胞过表达SP-D，利用转录组测序，获得SP-D调控的基因及其信号通路，分析可变剪接，为进一步研究SP-D下游靶基因及信号奠定了基础。重要结果：本项目在细胞水平证实SP-D对LPS刺激的软骨细胞炎症具有抑制作用，SP-D基因沉默对软骨细胞凋亡及炎症具有促进作用；通过动物实验发现SP-D基因沉默小鼠OA造模后软骨及滑膜组织退变加速的病理改变，证实外源性SP-D关节腔注射可抑制OA软骨及滑膜病理改变，通过抑制骨关节炎软骨细胞凋亡及滑膜炎症发挥其关节保护作用。关键数据：在正常软骨组织中，SP-D作为关节软骨的保护剂，维持关节腔内稳态及免疫微环境的平衡，而在OA发病过程中，关节软骨SP-D表达降低，TLR4/MD2复合体利用其疏水空腔结构与SP-D蛋白表面碳水化合物识别域相结合，抑制SP-D的表达及释放，从而加速OA软骨退变的发生。科学意义：从天然免疫分子SP-D调节软骨细胞凋亡及炎症角度阐明OA发生发展的分子机制，该成果可能成为揭示OA发生发展的一种新机制，为OA防治提供药物作用新靶点。