洛沙坦激活PPAR-γ信号通路抑制TGF-β1表达延缓骨关节炎进展的机制研究

Cartilage degeneration is the major pathological process of osteoarthritis (OA). As an Angiotensin II receptor blocker (ARB), losartan (LOS) is an oral agent of selective angiotensin AT1 receptor (ATIR) antagonist mainly employed in the management of hypertension. Our previous works had found LOS could slow down the progression of OA by inhibition of transforming growth factor-β1 (TGF-β1) in a mice OA model, and the in vitro study had proved that the protective effect of LOS was not mediated by antagonizing ATIR. Based on microarray analysis and cell experiment result, we hypothesized that LOS could activate PPARγ pathway by inhibition of TGF-β1, leading to attenuation of OA pathogenesis. We will investigate the expression of PPARγ, TGF-β1 and related markers in normal and OA articular cartilage and to reveal their relationships with cartilage degeneration, as well as validate the hypothesis in vitro and in vivo. The cartilage specific PPARγ knock out mice OA model will be used for further verification of this axis. The purpose of this study is to reveal the mechanism of LOS, explore appropriate therapeutic approach, and also to discuss the prevention and treatment perspectives of OA.

骨关节炎(osteoarthritis, OA)的核心病理过程是软骨退变。洛沙坦(losartan, LOS)是血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂，主要用于治疗原发性高血压。申请人前期研究发现口服LOS可以抑制转化生长因子-β1(TGF-β1)缓解小鼠OA的发展，但是体外实验提示其并不是通过拮抗血管紧张素I型受体(ATIR)介导这一作用。通过芯片分析及细胞实验验证，申请人提出假设：LOS通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPARγ)拮抗TGF-β1信号通路，缓解软骨退变。本研究拟首先比较健康软骨和OA软骨PPARγ及TGF-β1信号通路相关分子的表达并验证其与软骨退变的相关性；再从细胞水平验证LOS/PPARγ/TGF-β1轴在OA中的作用机制；进而构建手术诱导OA小鼠模型，探究该作用轴在OA进展及LOS疗效中的功能，以及LOS治疗治疗小鼠OA的最佳干预方式和治疗浓度；最后建立软骨PPARγ敲除小鼠OA模型，进一步在体内验证LOS/PPARγ/TGF-β1调控对小鼠膝OA的影响，本研究旨在探究该作用轴在OA进展及LOS疗效中的功能，为OA的药物开发和防治工作提供新的思路和证据。

背景：既往研究已报道洛沙坦和激活过氧化物酶体增殖物激活受体-γ (PPARγ) 可缓解骨关节炎 (OA) 的进展。然而，洛沙坦和PPARγ在OA中相互作用的尚未明确。因此，我们旨在研究洛沙坦在OA背景下调节PPARγ的机制。.研究内容：我们收集了OA患者的临床样本，进一步分离软骨细胞，通过IL-1β诱导构建OA软骨细胞模型。OA小鼠模型是通过内侧半月板不稳定手术(DMM)来开发的。OA软骨细胞用洛沙坦、PPARγ siRNA和PPAR- γ激动剂GW1929单独或组合处理。此外，OA小鼠用不同剂量的洛沙坦治疗以确定最佳给药方式和治疗剂量。随后，用洛沙坦和GW9662治疗DMM小鼠。Western blot分析PPARγ、转化生长因子-β1（TGF-β1）信号通路关键蛋白和OA变性标志物的表达，ELISA检测对OA炎症因子的影响。.结果：在OA软骨组织和软骨细胞中检测到PPARγ的下调和TGF-β1信号通路的上调。洛沙坦治疗或PPARγ激活有助于降低 IL-6、IL-1β、TNF-α 和COX-2 的水平，以及TGF-β1、MMP-13、ADAMTS-4、ADAMTS-5、HtrA1和iNOS 的表达，随着Smad2和Smad3磷酸化降低，但在体内和体外PPARγ和胶原蛋白 II 表达升高。此外，洛沙坦膝关节关节腔内注射被证明是最佳给药方式，10mg/mL是最佳治疗浓度。.科学意义：洛沙坦可以通过上调PPARγ表达和抑制TGF-β1信号通路来阻止OA的进展。明确该作用轴在OA进展及洛沙坦疗效中的功能，为OA防治的新型药物开发提供新思路和实验依据。