CoREST调控骨关节炎软骨细胞终末分化分子机制的研究

骨关节炎（OA）作为老年人最常见的关节疾病，表现为软骨进行性退变、溃疡和缺损。而软骨细胞不能修复软骨缺损的关键原因在于OA软骨细胞发生终末分化，合成软骨基质组分IIB型胶原和蛋白多糖的能力受损，转而合成病理性X型胶原，具体分子机理不明。我们前期研究已经证实神经元分化调控因子CoREST调控OA软骨细胞终末分化。CoREST表达下调诱导II型胶原和aggrecan表达抑制，并促进X型胶原合成。因此，本项目进一步以CoREST为研究对象，应用ChIP-on-chip技术描绘CoREST的靶基因谱，应用CoIP和ChIP技术揭示CoREST蛋白复合体的构成及其下游分子通路，并在此基础上筛选CoREST通路中具有OA治疗意义的分子靶点，探索通过靶点阻断剂阻断CoREST诱导终末分化的生物效应，实现逆转OA软骨细胞终末分化，促进软骨基质合成，为最终解决OA的治疗和软骨缺损修复等问题奠定基础。

原申请书拟通过ChIP－on－CHIP实验寻找CoREST的下游靶点。由于相关研究被文献报道，因此，课题围绕原科研方向做出调整，获得以下三方面成果：.1）阐明peroxiredoxin I（PRX I）与骨关节炎（OA）软骨细胞凋亡的相关性。PRX I作为细胞内活性氧歧化物（ROS）的解毒蛋白，在OA软骨细胞中表达上调。免疫组化进一步发现，PRX I主要分布在OA软骨细胞表层，与ROS和凋亡细胞具有相同的分布特征。高表达的PRX I为何不能有效抑制软骨细胞凋亡？还原凝胶电泳研究发现，OA软骨细胞中平均73.34%的PRX I呈现氧化状态，而正常软骨细胞中该比例仅仅为20.39%，提示氧化后的PRX I难以及时恢复还原状态。受PRX I氧化状态影响的OA软骨细胞在受到ROS刺激时，更早、更多出现断裂的caspase 3和annexin V表达，耐受凋亡能力显著降低，是PRX I的抗凋亡作用无法发挥的关键所在。.2）阐明交叉韧带囊肿（GC）的病因学。GC作为一种罕见疾病，病因不明。创伤后出血的占位效应为假说之一。课题组搜集10例GC，仅1例具外伤史。细胞学研究发现囊液中主要细胞构成为浆细胞、淋巴细胞和间皮细胞，否认了近期创伤出血占位效应导致囊变的可能性。但是，进一步研究发现普鲁士蓝染色发现韧带内和囊液中均存在大量铁蛋白颗粒沉积，提示所有患者均存在导致韧带内出血的膝关节外伤史，只是外伤轻微而被忽略。进一步通过免疫组化寻找囊壁细胞的血源性干细胞标志物，结果在发现大量CD31/CD68（+）和部分CD34（+）细胞，同时表达MC和CK（+）的间皮细胞标志物。以上发现证实GC的病因学与韧带内出血相关，出血向韧带内引入血源性干细胞，分化形成囊壁间皮细胞，是囊肿形成的原因。.3）玻璃酸钠（HA）作为膝关节OA的治疗手段，文献对其疗效观点对立。课题组通过尸体研究发现，随机给药位点不能实现HA对OA缺损软骨病灶的覆盖，很可能是疗效不佳的原因。对于股骨髁宽≤7.5cm的小体型膝关节，髌骨下给药和关节线给药组药物分布大致相当。但是，对于股骨髁宽>7.5cm的中大体型膝关节，髌骨下给药的HA主要分布于髌股关节及前关节腔，关节线给药的HA则主要分布于胫股关节及后关节腔。以上发现为OA治疗选择优化的HA注射位点提供了依据。后续临床随访研究初步证实，改良注射位点可显著提高HA治疗OA的疗效。