ω-3/ω-6脂肪酸调控mTORC1信号介导终板软骨细胞自噬的机制研究
批准号:
81672228
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
张忠民
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织退行性病变
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄敏军、王亮、陈天宇、刘则征、汤嘉军、王雪莲、廖海明、鄢博、陈煜辉
中文摘要
软骨细胞是维持软骨终板稳态的关键成分,其功能衰退及凋亡是椎间盘退变的根源。自噬是调控细胞代谢、存活及凋亡的关键途径,对维持终板软骨细胞功能及稳态尤为重要。既往认为ω-3/6脂肪酸主要参与调节体内炎症过程.本课题组研究发现ω-3/ω-6还可参与调节细胞自噬,ω-3脂肪酸可促进细胞自噬,维持其存活,而ω-6脂肪酸则与之相反,且mTORC1信号通路可能在此过程中发挥重要调控作用,但其具体分子机制尚不明确。课题组预实验发现:fat-1转基因小鼠可将椎间盘终板软骨中omega-6转变成omega-3,为研究其作用及机制提供了重要基础。因此,本课题在前期研究工作基础上,旨在动物和分子水平,进一步深入研究omega-3/6脂肪酸调控终板软骨细胞mTORC1信号通路活性的机制,并探讨其直接和(或)间接调控终板软骨细胞自噬、存活及功能的分子机制。为明确椎间盘退变的发病机制及其防治策略提供新理论和新靶点。
英文摘要
Endplate chondrocyte play a key role in maitaining the homastasis of cartilage endplate. Loss of function and apoptosis of endplate cartilage chondrocyte are considered as the root of disc degeneration. Autophagy is a critical pathway that regulates cell metabolism, survival and apoptosis, which is particularly important maintaining of cartilage endplate homeostasis. Previous studies commonly suggested ω-3 and ω-6 faty acid involve in the regulation of inflammatory processes in vivo. Our team has found that ω-3 / ω-6 could involve in the regulation of autophagy. In our previous study, we found that: increasing ω-3 fatty acid content and reducing ω-6 fatty acid content, can promote cartilage autophagy to maintain its survival, and delay osteoarthritis in fat-1 transgenic mice model. Besides mTOR singaling pathway probably involving these activity, but the mechanism is unclear. Our preliminary experiments found: there were significantly increased ω-3 fatty acid and decreased ω-6 fatty acid in the intervertebral disc, which suggest ω-3 / ω-6 fatty acids in endplate cartilage may be involved in disc degeneration. This study intends to further study the role and mechanism of ω-3 and ω-6 fatty acids involving in endplate chondrocyte autophagy via mTORC1 singaling pathway, which could provide new perspective in the awareness and prevention of endplate cartilage degeneration.
椎间盘退变相关的下腰痛是骨科最常见疾病之一,也是导致劳动力丧失和残疾的重要原因,给患者及社会带来沉重的经济负担。研究表明,细胞衰老在椎间盘退变进程中发挥重要作用。研究结果显示,从第二个十年开始,椎间盘退变的发生率显著升高,且与年龄呈正相关。细胞衰老与饮食密切相关,多聚不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)与细胞衰老的关系是近来研究的热点[10]。PUFAs是重要的营养物质,主要被分为n-3及n-6两大类,前者包括DHA、EPA等,在体内主要发挥抗炎作用;后者包括LA、AA等,主要发挥促炎作用。饮食中多聚不饱和脂肪酸(PUFAs)含量构成与多种疾病的发展、转归密切相关,但其与椎间盘退变的关系尚不明确。因此,本研究旨在研究内源性n-3和n-6 PUFAs对椎间盘退变的作用并探讨其调控细胞衰老的分子机制。.本研究利用前期研究中引进的fat-1转基因(TG)小鼠(该TG能将内源性n-6脂肪酸转变为n-3脂肪酸)。随机选取18月龄TG小鼠与对照野生型(WT)小鼠。研究结果显示,与WT小鼠相比,TG小鼠椎间盘组织内n-3 PUFAs含量显著升高,n-6/n-3脂肪酸比例显著降低(p<0.001)。椎间盘组织检测结果显示,TG组小鼠小鼠椎间盘退变程度较WT组显著减轻。表现为:椎间盘高度指数更高,软骨终板高度更高, 椎间盘退变评分显著降低(3.2±0.45 vs 5.8±1.09,p<0.001),纤维环MMP-13(33.46%±2.94% vs 53.96%±4.53%,p<0.001)、OCN(29.07%±1.82% vs 41.49%±9.02%,p=0.021)与P16IKN4A(45.61%±4.11% vs 73.10%±3.78%,p<0.001)阳性细胞率显著降低。体外实验显示,DHA与EPA能够促进小鼠髓核与纤维环细胞增殖,并可下调Wnt/β-catenin信号通路活性,抑制细胞衰老标志物表达(P16IKN4A,P53,P21,p-RB);而AA作用与之相反。Wnt通路激活剂(CAS 853220-52)能够有效拮抗n-3脂肪酸对椎间盘细胞的上述作用。本研究证实,增加内源性n-3脂肪酸的含量,优化n-6/n-3脂肪酸的构成比,可通过下调Wnt/β-catenin信号通路活性,有效延缓小鼠椎间盘细胞衰老与退变。
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Locally Produced IGF-1 Promotes Hypertrophy of the Ligamentum Flavum via the mTORC1 Signaling Pathway
本地产生的 IGF-1 通过 mTORC1 信号通路促进黄韧带肥大
DOI:
10.1159/000491729
发表时间:
2018
期刊:
CELLULAR PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
影响因子:
--
作者:
[Yan Bin, Huang Minjun, Zeng Canjun, Yao Na, Zhang Jie, Yan Bo, Jiang Huaji, Tian Xinggui, Ao Xiang, Zhao Huiyu, Zhou Wen, Chu Jun, Wang Liping, Xian Cory J., Zhang Zhongmin, Wang Liang]
通讯作者:
Wang Liang
Neurotrophin-3 acts on the endothelial-mesenchymal transition of heterotopic ossification in rats
Neurotropin-3 作用于大鼠异位骨化的内皮-间质转化
DOI:
10.1111/jcmm.14150
发表时间:
2019-04-01
期刊:
JOURNAL OF CELLULAR AND MOLECULAR MEDICINE
影响因子:
5.3
作者:
[Zhang, Jie, Wang, Liang, Zhang, Zhongmin]
通讯作者:
Zhang, Zhongmin
Development and Characterization of a Novel Bipedal Standing Mouse Model of Intervertebral Disc and Facet Joint Degeneration
新型双足站立小鼠椎间盘和小关节退变模型的开发和表征
DOI:
10.1097/corr.0000000000000712
发表时间:
2019-06-01
期刊:
CLINICAL ORTHOPAEDICS AND RELATED RESEARCH
影响因子:
4.2
作者:
[Ao, Xiang, Wang, Liang, Huang, Minjun]
通讯作者:
Huang, Minjun
Characterization of a Novel Calcific Achilles Tendinopathy Model in Mice: Contralateral Tendinopathy Induced by Unilateral Tenotomy
小鼠新型钙化跟腱病模型的表征:单侧跟腱切断术诱发的对侧肌腱病
DOI:
10.1007/s00223-018-0465-6
发表时间:
2018-12-01
期刊:
CALCIFIED TISSUE INTERNATIONAL
影响因子:
4.2
作者:
[Lin, Xuemei, Huang, Minjun, Wang, Liang]
通讯作者:
Wang, Liang
Casticin Attenuates Osteoarthritis-Related Cartilage Degeneration by Inhibiting the ROS-Mediated NF-κB Signaling Pathway in vitro and in vivo
Casticin 通过抑制体内外 ROS 介导的 NF-κB 信号通路来减轻骨关节炎相关的软骨变性
DOI:
10.1007/s10753-019-01167-y
发表时间:
2020-01-03
期刊:
INFLAMMATION
影响因子:
5.1
作者:
[Chu, Jun, Yan, Bo, Zhang, Zhongmin]
通讯作者:
Zhang, Zhongmin
共 6 条
Clusterin通过TGF-β1/ALK5轴调控机械应力介导黄韧带肥厚的机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:53万元
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批准年份:2022
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负责人:张忠民
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依托单位:
一种新型特异性聚集诱导发光(AIE)材料用于可视化监测成骨细胞转化程度和骨折不愈合的早期诊断研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:55万元
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批准年份:2020
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负责人:张忠民
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依托单位:
一种新型特异性聚集诱导发光(AIE)材料用于可视化监测成骨细胞转化程度和骨折不愈合的早期诊断研究
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批准号:82072520
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2020
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负责人:张忠民
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依托单位:
新型椎间盘退变动物模型的构建及其应力生物学的机制研究
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批准号:81874013
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张忠民
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依托单位:
基于柠檬酸的新型生物支架修复大段骨缺损及其促进骨矿化的机制研究
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批准号:31370985
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张忠民
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依托单位:
国内基金
海外基金