乏氧状态下HIF1α- Hilpda/FSP27介导的脂质储积在激素性股骨头坏死中的作用

Steroid-induced necrosis of the femoral head (SNFH) is characterized by hyperplasia and hypertrophy of adipose tissue in its early pathologic changes, and recognized to be induced or worsened under ischemia-hypoxia. However, the mechanism of SNFH is not clear and there is less study on hypoxia induced lipid accumulation in SNFH. Hypoxia-inducible lipid droplet-associated (Hilpda) is reported to be a novel lipid droplet protein and a specific target gene of hypoxia-inducible factor-1α (HIF1α), and is involved in triglyceride storage in hepatocytes. Our earlier research proved that the expression of Hilpda increased significantly in fatty infiltration of the bone marrow in SNFH and Hilpda could interact with fat-specific protein of 27KD (FSP27), which played an important role in fusion of lipid droplets (hypertrophy of adipose tissue) and differentiation of adipocytes (hyperplasia of adipose tissue). We initiate the current study to explore the effect of HIF1α-Hilpda/FSP27 pathway on numbers and sizes of lipid droplet, synthesis and hydrolysis of triglycerides and adipic differentiation of bone marrow stromal stem cells (BMSC) under hypoxic condition. Further, we investigate the mechanism of the interaction of Hilpda and FSP27. This study may provide new thinking for the treatment of SNFH.

激素性股骨头坏死（SNFH）早期病理表现为骨髓脂肪化，即骨髓内脂质储积（脂肪组织肥大和增生）；而缺血缺氧是其病程进展及加重的重要因素。目前SNFH发病机制仍不清，其中关于乏氧微环境与骨髓内脂质储积关系的研究较少。研究发现，肝细胞内低氧诱导因子（HIF1α）可激活其下游缺氧诱导脂滴蛋白（Hilpda）的表达，进而促进细胞内脂质储积。我们前期研究显示，SNFH的髓腔组织内Hilpda的表达水平明显升高，且与脂滴特异蛋白27（FSP27）存在相互作用。FSP27可促进脂肪细胞肥大和成脂分化。由此我们推测HIF1α-Hilpda/FSP27通路可能对SNFH骨髓脂肪化的进展发挥作用。本研究拟探索HIF1α-Hilpda/FSP27通路对细胞乏氧状态下脂质含量、脂滴大小、脂代谢及骨髓基质干细胞成脂分化的影响，进而阐明Hilpda与FSP27相互作用的位点、时相等机制，为SNFH防治提供新的思路。

背景：.随着糖皮质激素在临床的广泛应用，近年来激素性股骨头坏死（SNFH）发生率呈上升趋势，现己居非创伤性股骨头坏死的首位。SNFH 的发病机制不清，但大量研究都证实缺血缺氧的微环境和骨髓腔内脂质异常储积为其病理生理学重要特征。然而，乏氧环境对骨髓基质细胞（MSC）成脂分化和细胞内脂滴形态的影响极其机制仍未阐明。本研究通过研究乏氧脂滴相关蛋白通路HIF1α-Hilpda/FSP27的作用，旨在为SNFH的防治提供新思路和新靶点。..主要研究内容：.本项目通过构建SNFH动物模型，研究HIF1α、Hilpda、FSP27在SNFH不同病程中的表达分布情况。通过骨髓组织MSC细胞分离及其在糖皮质激素作用下的诱导分化，分析HIF1α、Hilpda、FSP27在常氧及乏氧状态下的表达分布情况及亚细胞定位。通过FSP27 siRNA的慢病毒感染及HIF1α抑制剂的使用，完成FSP27的沉默和Hilpda表达的下调，评估HIF1α-Hilpda/FSP27在乏氧状态下对脂质储积及脂滴形态的影响。通过Microarray及蛋白质相互作用的研究，探索Hilpda及FSP27影响脂代谢的具体分子机制。开展通过应用高压氧纠正乏氧对SNFH病程进展影响的临床探索。..重要结果、关键数据：.构建SNFH的大鼠模型，优化造模方案。研究发现在SNFH不同病程的骨髓脂肪细胞内FSP27持续阳性表达；在SNFH的早期、中期Hilpda的表达较少，晚期Hilpda的表达增多；SNFH早期HIF1α表达量较高，中期HIF1α表达量较早期有所下降，晚期HIF1α表达转阴。FSP27的沉默可以使MSC细胞内脂滴的增大受到明显的抑制，甘油三酯含量也明显减少，MSC成脂分化受到抑制。乏氧可促进MSC激素诱导下成脂分化。通过HIF1α的失活下调Hilpda的表达，可使MSC细胞内脂滴的增大受到抑制，中止了乏氧促进MSC成脂分化的效应。通过高压氧纠正SNFH早期缺氧对于改善SNFH的早、中期临床症状及影像学改变具有积极意义。..科学意义：.高压氧对SNFH疗效一直存在争议。本研究证实了SNFH的早期缺氧微环境对骨髓脂肪化的重要作用，为高压氧用于SNFH提供新的理论基础，并探讨SNFH应用高压氧干预的时机。同时本研究也为进一步开展紫绀型心脏病等心肌乏氧状态下脂代谢的相关研究提供借鉴和思路。