线粒体去乙酰化酶Sirt3在骨腱连接点衰老和损伤修复中的作用及相关机制研究

Bone-tendon Junction (BTJ) healing has been a challenge in clinics, especially in old population. Mitochondrial dysfunction is a hallmark for aging. It is still unknown how the cellular metabolism declines during aging in multiple cell types at the interface. Sirt3 is the major mitochondrial deacetylase . It masters multiple metabolic pathways by mediating post-translational-modification of key enzymes among these pathways. Our preliminary data has shown that knockdown of Sirt3 leads to global hyperacetylation of mitochondrial proteins in chondrocytes, suggesting multiple metabolic pathways are regulated by Sirt3. We are going to further study how Sirt3 affects both chondrocytes and tenocytes mitochondrial protein acetylation, phenotypic maintenance, cellular metabolism, and stress response. We will also determine the expression changes of Sirt3 in BTJ during aging and injury. Finally, we will study how activation of Sirt3 by a natural compound Honokiol improves the healing of BTJ in an aged mice BTJ injury model.

骨腱连接点一旦损伤很难愈合，具有较高的致残率，尤其在老年人群中更为常见。骨腱连接点多种类型的细胞如何在衰老过程中代谢功能退化，以及如何通过调节代谢通路提高骨腱连接点损伤修复效果鲜有报道。Sirt3是线粒体中最主要的去乙酰化酶，其通过调控线粒体蛋白翻译后的乙酰化修饰来调控蛋白酶活性，参与线粒体代谢信号通路。本项目的预实验结果表明软骨细胞中Sirt3敲除可导致多个线粒体蛋白乙酰化水平升高，提示多个代谢通路受Sirt3调控。本项目拟体外通过siRNA和过Sirt3表达质粒研究Sirt3对于肌腱细胞和软骨细胞线粒体蛋白的乙酰化修饰、表型维持、细胞代谢和应激反应的影响；体内检测Sirt3在衰老和骨腱连接点损伤过程中的表达变化，并建立衰老小鼠肩袖损伤模型，验证Sirt3小分子激动剂Honokiol对于肩袖损伤后的修复作用。本研究有潜力为提高衰老个体骨腱界面损伤修复提供新思路。

肩袖损伤后很难愈合，具有较高的致残率，尤其在老年人群中更为常见。肩袖损伤常发生在骨腱连接点，纤维软骨层愈合困难是造成骨腱界面修复困难的关键因素。骨腱连接点纤维软骨层中的软骨细胞如何在衰老过程中代谢功能退化，以及如何通过调节代谢通路提高骨腱连接点损伤修复效果鲜有报道。Sirt3是线粒体中最重要的去乙酰化酶，其通过调控线粒体蛋白翻译后的乙酰化修饰来调控蛋白酶活性，参与线粒体代谢信号通路。本项目体外通过siRNA和Sirt3过表达质粒研究Sirt3对软骨细胞线粒体稳态、表型维持的影响；体内检测Sirt3对衰老骨腱界面组织退变的影响，并建立衰老小鼠肩袖损伤模型，验证Sirt3小分子激动剂和厚朴酚对肩袖损伤的修复作用。研究结果显示，老年小鼠肩袖生物力学性能减弱，纤维软骨层退化。同时，衰老小鼠软骨细胞中线粒体数量减少，伴随Sirt3表达水平下降。此外，Sirt3被证明可缓解衰老相关的线粒体功能障碍、软骨表型破坏和纤维软骨层退变。Sirt3激动剂和厚朴酚也被证明可通过激活Sirt3改善衰老软骨细胞的功能，CASP1是和厚朴酚影响Sirt3介导的衰老软骨细胞凋亡的下游调控因子。最后，和厚朴酚被证明可促进Sirt3介导的老年小鼠肩袖损伤愈合。本研究有潜力为促进衰老个体骨腱界面损伤修复提供新思路。