HDAC家族在颞下颌关节骨关节炎中的表达变化及调控机制研究

Temporomandibular joint osteoarthritis (TMJOA) is a common clinical disease in the oral and maxillofacial area. Since its pathogenesis is unclear, the treatment effect is not ideal. Our previous studies showed that TMJOA is a complex disease with multiple genes involved in. In recent years, the relationship between epigenetic regulation and osteoarthritis has become a new spotlight of osteoarthritis pathogenesis. Histone acetylation and histone deacetylation modification are one of the most important histone modifications, which is the main driving force of gene expression. In the present study, the expression status of HDACs family genes will be detected based on our previous TMJOA animal model and the osteoarthritic cell model induced by inflammatory cytokines. The influence of histone deacetylase inhibitors, TSA to the development of TMJOA was observed and the role of HDACx to the downstream gene expression in the osteoarthritic cell model was explored. The further regulation mechanism of DNA methylation, Wnt/ beta -catenin and P38 MAPK signal pathway to HDACx in TMJOA will be conducted. Based on the above study, the role of HDACx in the pathogenesis of TMJOA will evaluated and a new research strategy would be supplied for the treatment of OA.

颞下颌关节骨关节炎(TMJOA)是口腔颌面部领域的常见病，其发病机制尚不明确，治疗效果亦不理想。以往研究表明TMJOA是一种多基因参与的复杂性疾病。近几年来表观遗传调节与骨关节炎关系的研究成为其发病机制研究中的一个新亮点。组蛋白乙酰化及去乙酰化修饰是最重要的组蛋白修饰方式之一, 是基因表达调控的主要驱动力。本研究拟通过已构建的大鼠TMJOA动物模型以及在炎症因子诱导下的髁突软骨细胞模型中，检测组蛋白去乙酰化酶（HDACs）家族的表达情况。利用HDAC抑制剂TSA观察其对大鼠TMJOA发生发展过程的影响；在模拟的骨关节炎细胞模型中探讨HDACx对髁突软骨细胞增殖和下游靶基因表达的影响。针对DNA甲基化调控、信号通路Wnt/β-catenin和MAPK P38，研究HDACx表达变化的调控机制。通过以上研究评价HDACx在TMJOA发病机制中的作用，以期为该病治疗提出新的治疗策略。

颞下颌关节骨关节炎 (temporomandibular joint osteoarthritis, TMJOA)是口腔颌面部的常见病，是由多基因参与的复杂性疾病。表观遗传学在骨关节炎发病机制和治疗方面的研究越来越引起人们的重视，其中组蛋白乙酰化及去乙酰化修饰是最重要的组蛋白修饰方式之一, 是基因表达调控的主要驱动力。本研究主要目的是评价组蛋白去乙酰化酶在TMJOA发病机制中的作用及其调控机制。研究方法通过手术构建的TMJOA动物模型和骨关节炎细胞模型，检测HDACs的表达水平变化，并从中筛选出表达变化差异明显的组蛋白去乙酰化酶4（HDAC4）进行了后续的功能研究。利用大鼠体内敲低HDAC4的方法观察其对大鼠TMJOA发生发展的影响；在骨关节炎细胞模型中分别敲低及过表达HDAC4检测其对基质金属蛋白酶MMP3和MMP13等表达变化的影响。之后通过Wnt/β-catenin和MAPKP38信号通路及DNA甲基化来研究HDAC4的调控机制。实验结果证明，大鼠TMJOA早期HDAC4上调，随着骨关节炎的发展，HDAC4表达水平逐渐下降，在TMJOA早期大鼠体内敲低HDAC4的表达可一定程度加速骨关节炎的发展。在骨关节炎细胞模型中，IL-1β可下调HDAC4的表达，在软骨肉瘤细胞（SW1353）和髁突原代软骨细胞（CC）中敲低HDAC4，可促进下游MMP3和MMP13的表达；而过表达HDAC4可下调细胞中由IL-1β引起的MMP3和MMP13的表达。研究还发现在骨关节炎细胞模型中Wnt3a/β-catenin通路被激活，而激活的Wnt3a/β-catenin通路可下调HDAC4从而促进MMP3和MMP13的表达。在细胞骨关节炎模型中MAPK P38信号通路也同样被激活，磷酸化P38水平上调，抑制P38通路可下调由IL-1β引起的基质降解酶等的表达。本课题深入研究了HDAC4在TMJOA发生发展中的作用，通过体内、体外实验相互印证，发现敲低HDAC4可促进TMJOA的发展，而过表达HDAC4可抑制相关分解基因的表达，并且经典的Wnt/β-catenin通路对HDAC4的表达有调控作用， 从而得出结论HDAC4在骨关节炎的早期具有一定的软骨保护作用。通过HDAC4的表达调控研究，为进一步了解TMJOA的发病机制及探索新的治疗策略提供一定的科学和实验依据。