mTOR及其抑制剂雷帕霉素在颞下颌关节骨关节病发病机制中的研究

Osteoarthritis (OA) of temporomandibular joint (TMJ) is a degenerative disease featured by articular cartilage destruction accompanied with subchondral bone reconstruction and synovium changing. Recent researches revealed that autophagy play a vital role in maintaining survival of articular chondrocytes. However, autophagy-related proteins expressions in chondrocytes were inhibited and then apoptosis was observed during OA pathogenesis. This program chooses to explore the expression of an autophagy inhibitor named mammalian target of rapamycin (mTOR) in human TMJ OA synovium and disc cartilage and the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway of mTOR. Meanwhile, rapamycin, inhibitor for mTOR, was investigated for its effects in TMJ OA synoviocytes and disc chondrocytes on the transition from the phenotype of inflammation and cartilage degradation to the phenotype of normal synovial fluid secretion and cartilage extracellular matrix formation. Finally, the artificial synovium of previous study was applied and transplanted in the joint space of rat TMJ OA model, accompanied with the joint injection of rapamycin and Wortmannin, in order to explore the curative effects and mechanisms in treating OA, providing a new target and idea for clinical treatment of OA.

颞下颌关节(TMJ)骨关节病(OA)是一种发生在TMJ中以关节软骨破坏为主要特征，伴软骨下骨组织改建和滑膜相应改变的退行性疾病。近年来研究发现，自噬在维持关节软骨细胞存活方面起到至关重要的作用，而软骨细胞自噬(autophagy)相关蛋白的表达在OA病理过程中被抑制进而细胞凋亡。本项目选择在人类TMJ OA患者的滑膜与关节盘软骨中探寻抑制自噬的因子哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表达及其发挥作用的PI3K/Akt/mTOR信号通路，同时研究mTOR的抑制剂雷帕霉素(rapamycin)对TMJ OA滑膜细胞与关节盘软骨细胞从炎症与软骨降解破坏表型到正常滑液分泌与软骨基质合成表型转变的影响；最后借助前期研究中的人工滑膜进行大鼠TMJ OA模型关节腔移植，结合关节腔注射雷帕霉素与Wortmannin的尝试，探索其治疗TMJ OA的效果及作用机制，为OA的临床治疗提供新的靶标和思路。

本项目经过重新审视研究的创新性和重要性后，从颞下颌关节（TMJ）骨关节病（OA）的对立面，即自身软骨再生修复的角度重新进行实验设计与探索验证。.背景：滑膜中存在可被多向分化的干细胞，正常情况下可以被软骨分化为软骨细胞，进行凋亡与受损软骨细胞的补充，可是TMJOA病理过程中滑膜干细胞的软骨分化受到抑制。 相反，关节领域有一个以持续性软骨形成为特征的疾病，叫做滑膜软骨瘤病（SC），在这一病理过程中，滑膜干细胞被持续性的软骨分化，因而不断有软骨瘤体从滑膜组织中产出。.主要研究内容及重要结果：.1. 软骨瘤体的形成与转归过程：透明软骨形成于滑膜的衬里下层中，逐渐体积增大并从滑膜的深层向浅层移动，脱离滑膜成为软骨游离体。游离体继而在挤压下融合在一起。随后滑膜碎片贴附于融合的游离体表面并增生后包绕瘤体，引发了从透明软骨向纤维软骨的转变。纤维软骨游离体更加稳定，其最表层的结缔组织中纤维平行走行，呈抗剪切力特征；深一层结缔组织中纤维垂直走行，呈抗压力特征。少数瘤体发生了骨化，骨化瘤体具有内外串通的开放结构，更利于滑液中进入到瘤体深处。而营养供给的困难可能是导致软骨游离体发生骨化的关键原因。.2. 软骨瘤体形成与M2型巨噬细胞的参与密切相关： Phase 1时，滑膜衬里层增生，其中细胞主要有三类：巨型巨噬细胞（giant cell），巨噬细胞样滑膜细胞（MLS）和成纤维样滑膜细胞（FLS）。衬里下层中观察到了MLS的增加，而正常对照滑膜无MLS的出现。此时，衬里层与衬里下层中的细胞强阳性表达CD68与CD206，表明M2型巨噬细胞增多。Phase 2特征是衬里下层中已经出现可被safranin O染成紫红色的区域，该区域中见大量giant cells与少量MLS、FLS，这些giant cell表达CD68与CD206。Phase 3特征是紫红色区域中软骨细胞与giant cell并存，此时giant cell依然为M2型巨噬细胞的表面标志特征。Phase 4特征是紫红色区域中软骨细胞增多并出现二型胶原，鲜有其他细胞。可见，滑膜下层软骨的形成过程是一个M2型巨噬细胞参与并促进FLS软骨分化的过程。.3. 以对颌骨与咬合关系影响为核心的TMJOA分类方法：第一类，颌骨发育完成后出现TMJOA，髁突吸收下颌升支变短，下颌骨发生顺时针旋转，前牙开合，下颌后缩轻微；第二类，颌骨发育中出现TM