本文關(guān)鍵詞： 骨關(guān)節(jié)炎 AMPK 骨硬化蛋白 合成代謝 分解代謝和凋亡　出處：《南京大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)是一種退行性骨關(guān)節(jié)病,該病的發(fā)生率隨著年齡增高而增多。由于目前沒有很好的預(yù)防和治療骨關(guān)節(jié)炎的藥物,所以進(jìn)一步的闡明該疾病的發(fā)生發(fā)展的機(jī)制,對(duì)于開發(fā)新的藥物有重要意義。第一部分:軟骨特異性敲除AMPK加重成年小鼠關(guān)節(jié)不穩(wěn)和老年自發(fā)性的骨關(guān)節(jié)炎AMPK是一種進(jìn)化上保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,包含一個(gè)催化亞基(α1和α2)和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基。正常的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞表達(dá)AMPK。已有研究表明軟骨細(xì)胞中AMPK活性下降與OA和衰老相關(guān)。在小鼠膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)OA模型和人OA膝關(guān)節(jié)軟骨中均發(fā)現(xiàn)AMPKα的磷酸化水平降低。在老年的小鼠膝關(guān)節(jié)軟骨中AMPKα 的磷酸化水平也降低。Interleukin-1β(IL-1β)和 tumor necrosis factor αα(TNFα)都可以下調(diào)軟骨細(xì)胞中AMPK活性。體外上調(diào)AMPK活性會(huì)減輕IL-1β或TNFα介導(dǎo)的分解代謝。此外,研究也發(fā)現(xiàn)了 AMPK激活劑在體內(nèi)具有軟骨保護(hù)作用。但是最近的一項(xiàng)研究卻發(fā)現(xiàn)軟骨特異性敲除AMPKα1在手術(shù)誘導(dǎo)的小鼠OA模型中不會(huì)影響骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)程。在本項(xiàng)研究中,我們利用Cre-Loxp技術(shù),獲得了軟骨特異性敲除AMPK的小鼠(AMPKα1 cKO,AMPKα2 cKO和AMPKα cDKO小鼠)來研究其在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生發(fā)展中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),和同窩野生小鼠相比,AMPK敲除小鼠創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎加重,特別是AMPKα cDKO小鼠。此外,雄性的AMPKα cDKO小鼠在老年自發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎模型中關(guān)節(jié)損傷也加重。非常有意思的是,雌性老年AMPKαcDKO小鼠關(guān)節(jié)損傷不嚴(yán)重。進(jìn)一步的體外研究發(fā)現(xiàn)小鼠原代軟骨細(xì)胞中敲除AMPK會(huì)增強(qiáng)IL-1β刺激后的分解代謝。體內(nèi)研究表明AMPKα cDKO小鼠關(guān)節(jié)面上MMP-3,MMP-13,phospho-NF-KB和凋亡標(biāo)記物的表達(dá)增高。綜上所述,我們的結(jié)果發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞中的AMPK活性對(duì)于維持關(guān)節(jié)軟骨穩(wěn)態(tài)具有重要作用。第二部分:小鼠高表達(dá)SOST蛋白會(huì)加重內(nèi)側(cè)半月板不穩(wěn)定造成的骨關(guān)節(jié)炎Wnt/β-catenin信號(hào)通路在維持骨和軟骨穩(wěn)態(tài)中扮演重要角色。骨關(guān)節(jié)炎患者的軟骨損傷與Wnt/β-catenin信號(hào)通路異常有關(guān)。Sclerostin(SOST)是一種可溶的Wnt信號(hào)通路的抑制劑,可以調(diào)節(jié)骨穩(wěn)態(tài)。SOST最初被認(rèn)為只是骨細(xì)胞分泌的多肽,但是最近的研究表明肥大軟骨細(xì)胞也可以分泌SOST蛋白。小鼠和綿羊手術(shù)誘導(dǎo)的OA關(guān)節(jié)軟骨和人晚期OA關(guān)節(jié)軟骨中SOST的表達(dá)也增多。此外,Interleukin-1α(IL-1α)會(huì)上調(diào)SOST的mRNA水平。最近的研究表明上調(diào)的SOST在關(guān)節(jié)損傷中具有保護(hù)作用。體外實(shí)驗(yàn)表明SOST可以劑量依賴性的抑制IL-1α介導(dǎo)的分解代謝,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明Sost敲除會(huì)加速手術(shù)介導(dǎo)的關(guān)節(jié)損傷。在本項(xiàng)研究中,我們利用SOST轉(zhuǎn)基因(SOST Tg)小鼠來研究它在維持關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,SOST Tg小鼠創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)損傷沒有減輕,反而加重。此外,SOST Tg小鼠非手術(shù)側(cè)的軟骨下骨厚度均比對(duì)照組小,但是術(shù)后8周,SOST Tg小鼠的手術(shù)組的軟骨下骨厚度比非手術(shù)組有顯著性增厚。SOST Tg小鼠骨關(guān)節(jié)炎加重可能與β-catenin信號(hào)通路下調(diào)和軟骨細(xì)胞凋亡增多有關(guān)。高表達(dá)SOST會(huì)加重關(guān)節(jié)不穩(wěn)誘導(dǎo)的OA。我們的結(jié)果進(jìn)一步表明關(guān)節(jié)軟骨的穩(wěn)態(tài)需要精密調(diào)控的Wnt信號(hào)通路。
[Abstract]:Osteoarthritis (Osteoarthritis, OA) is a degenerative joint disease, the incidence of the disease increases with age increased. Because the drugs are not currently well the prevention and treatment of osteoarthritis, the occurrence and development mechanism so that further clarify the disease, have important significance for the development of new drugs. The first part: the cartilage specific knockout AMPK mice increased joint instability and senile spontaneous osteoarthritis AMPK is an evolutionarily conserved serine / threonine protein kinase that contains a catalytic subunit (alpha 1 and alpha 2) and two regulatory subunits. Articular cartilage cells expression of AMPK. has been studied the activity of AMPK in cartilage cells decreased with OA and aging related normal. In the mouse knee instability model of OA and OA in articular cartilage of knee joint were found in AMPK alpha decreased phosphorylation levels in mice. Articular cartilage in elderly AMPK alpha phosphate The level of.Interleukin-1 decreased beta (IL-1 beta) and tumor necrosis factor alpha alpha (TNF alpha) can reduce the activity of AMPK in cartilage cells. In vitro upregulation of AMPK activity will reduce the IL-1 or TNF alpha beta mediated catabolism. In addition, the study also found that the AMPK activator with cartilage protective effect in vivo but. A recent study found that cartilage specific knockdown of AMPK alpha 1 not in mouse OA model induced by surgery of osteoarthritis process. In this study, we used Cre-Loxp technology to obtain the cartilage specific AMPK knockout mice (AMPK alpha 1 cKO, AMPK cKO and AMPK alpha cDKO alpha 2 mouse) to study its role in the development of osteoarthritis. The results showed that compared with littermate wild-type mice, AMPK knockout mice and posttraumatic arthritis increased, especially AMPK alpha cDKO mice. In addition, the male AMPK cDKO mice alpha in elderly osteoarthritis In the model of joint injury also increased. Interestingly, female cDKO mice aged AMPK a joint injury is not serious. In vitro studies further show that knockdown of AMPK can enhance the catabolism of IL-1 beta stimulated mouse primary cartilage cells. In vivo studies showed that MMP-3, AMPK alpha cDKO mouse articular surface MMP-13 expression increased. Phospho-NF-KB and apoptosis markers. In summary, our results suggest that the cartilage cells in AMPK activity has an important role in maintaining the homeostasis of articular cartilage. The second part: the high expression of SOST protein in mice will aggravate the medial meniscus instability caused by osteoarthritis Wnt/ beta -catenin signaling pathway plays an important role in maintaining the homeostasis of bone and cartilage in patients. Osteoarthritis cartilage damage and Wnt/ beta -catenin signal pathway on.Sclerostin (SOST) is a soluble inhibitor of Wnt signaling pathway can regulate the bone Steady state.SOST initially considered only polypeptide osteoblasts, but recent studies have shown that hypertrophic chondrocytes can secrete SOST protein. The expression of SOST induced mouse and sheep surgery OA articular cartilage and articular cartilage in late OA also increased. In addition, Interleukin-1 alpha (IL-1 alpha) can up regulate SOST mRNA levels. The study shows that upregulation of SOST has protective effect on the joint damage. In vitro experiments showed that SOST can inhibit the catabolism of IL-1 alpha induced dose-dependent manner, in vivo experiments show that knockdown of Sost could accelerate joint damage mediated by surgery. In this study, we use SOST (SOST Tg) transgenic mice to study it is in the maintenance of homeostasis in the role of joint. The results showed that compared with the control group, SOST Tg mice after trauma joint injury not reduced, but increased. In addition, SOST Tg mice non operative side of the thickness of subchondral bone Were lower than control group, but after 8 weeks, SOST Tg mice group thickness of subchondral bone non surgical group were significantly thickened.SOST Tg mice osteoarthritis may aggravate down-regulation and beta -catenin signaling pathway and apoptosis of cartilage cells increased. The high expression of SOST will increase the joint instability induced by our OA. the results further showed that Wnt signaling pathway requires precise regulation of articular cartilage homeostasis.

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R684.3

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