绝经后骨质疏松症中NOX4/GPX4影响成骨细胞铁死亡机理研究
批准号:
82072474
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
徐又佳
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织退行性病变
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐又佳
中文摘要
骨质疏松症是绝经后女性骨骼退变一个重要表现,近些年研究认为:体内铁蓄积是一个新发病因素。关于铁蓄积(铁代谢异常)最新研究提出:细胞铁死亡是铁蓄积重要作用机理,因为铁死亡与凋亡、自噬不同,是线粒体改变且有特殊挽救方法。故我们在骨代谢中开展了铁死亡相关预实验:①在人体骨和成骨细胞中均发现铁死亡现象;②在绝经后骨折患者骨组织蛋白质谱分析中发现:线粒体相关蛋白NOX4在骨松和正常两组间存在显著差异;③在细胞实验中发现:NOX4与铁死亡标志蛋白GPX4相互作用,NOX4存在铁反应元件。因此我们推测:铁蓄积可调控NOX4/GPX4导致成骨细胞铁死亡(骨量降低)。本项目拟运用基因编辑方法构建NOX4敲除动物、细胞模型,采用蛋白质谱、CHIP、Co-IP、双荧光报告基因、分子编辑等方法,观察铁蓄积对成骨细胞NOX4和GPX4影响途径,分析铁死亡与骨松之间逻辑关联,探讨铁死亡在绝经后骨质疏松症中的作用机理。
英文摘要
Osteoporosis is an important manifestation of skeletal degeneration in postmenopausal women. In recent years, studies have suggested that iron accumulation in the body is a new factor. The latest research on iron accumulation (iron metabolism abnormality) proposed that cell ferroptosis is an important mechanism of iron accumulation, because ferroptosis is different from apoptosis and autophagy, which is a mitochondrial change and has special rescue methods. Therefore, we carried out pre-experiments related to ferroptosis in bone metabolism: ① Ferroptosis was found in human bone and osteoblasts; ② In the analysis of protein profile of bone tissue of postmenopausal fracture patients, it was found that the mitochondrial related protein NOX4 was significantly different between the osteoporisis and normal groups; ③ It was found in cellular experiments that NOX4 interacts with the ferroptosis marker protein GPX4, and there are iron-responsive elements in NOX4 gene. Therefore, we speculated that iron accumulation can regulate NOX4 / GPX4 and lead to ferroptosis osteoblasts (decreased bone mass). This project intends to use gene editing methods to construct NOX4 knockout animals and cell models, and to use protein profiling, CHIP, Co-IP, dual fluorescent reporter genes, molecular editing and other methods to observe the effects of iron accumulation on osteoblast NOX4 and GPX4, and analyze the logical relationship between ferroptosis and osteoporosis,and to explore the mechanism of ferroptosis in postmenopausal osteoporosis.
研究背景:.骨质疏松症是绝经后女性骨骼退变一个重要表现,近些年研究认为:体内铁蓄积是一个新发病因素。关于铁蓄积(铁代谢异常)最新研究提出:细胞铁死亡是铁蓄积重要作用机理,因为铁死亡与凋亡、自噬不同,是线粒体改变且有特殊挽救方法。.研究目的:.观察铁蓄积对成骨细胞NOX4和GPX4影响途径,分析铁死亡与骨松之间逻辑关联,探讨铁死亡在绝经后骨质疏松症中的作用机理。.研究内容:.本项目首先通过细胞实验,在体外研究验证了铁蓄积可诱导成骨细胞铁死亡发生。然后采用免疫荧光方法、Micro-CT骨参数分析方法、血清骨代谢标志物和铁死亡指标检测方法,在大体水平研究铁蓄积对小鼠和人骨组织铁死亡和骨代谢指标的影响。而后围绕铁死亡详细研究了NOX4/NADPH/GPX4系统在成骨细胞功能下降中的作用,分析了IRE-like/IRP1调控原件促进NOX4表达并导致成骨细胞铁死亡的分子机制。.研究结果:.1、在体外实验中发现铁蓄积诱导成骨细胞死亡中发现细胞内铁死亡标志蛋白GPX4含量减少。2、在“铁蛋白高于正常水平”的人体骨组织、在铁蓄积小鼠骨组织中GPX4含量显著降低现象。3、在成骨细胞铁蓄积时发现:NOX4和脂质过氧化物含量升高、NADPH含量下降。4、发现NOX4启动子区存在类似铁反应原件(IRE)序列,该序列对铁敏感,细胞内的铁会与铁调节蛋白1(IRP1)结合,结合了铁的IRP1会从IRE-like序列解离,因此,NOX4表达启动。对IRE-like序列中的一个碱基进行点突变后,铁不再诱导NOX4的表达。5、线粒体压力实验提示,过多的NOX4不仅可直接催化NADPH产生活性氧,还可激活线粒体有氧呼吸能力,增加活性氧生成,最终导致细胞发生铁死亡;6、成骨细胞中敲降NOX4后,铁的作用消失,细胞铁死亡被逆转。7、“铁蛋白高于正常水平”的人体骨组织、铁蓄积小鼠骨组织中均发现NOX4含量显著升高。.综上,本项目研究发现铁进入成骨细胞并与IRP1相互作用,导致IRP1与IRE样序列解离,从而促进NOX4的表达。增加的NOX4利用NADPH作为底物产生 ROS,引起线粒体功能障碍,促进成骨细胞铁死亡的发生DFO通过降低铁含量抑制铁死亡。Ferr-1通过抑制ROS抑制铁死亡。
基于“人骨组织蛋白质组学”探究Copb1在成骨细胞铁死亡中的作用机制
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批准号:82372455
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:徐又佳
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依托单位:
铁调素通过mTOR/HIF1α调节“骨内H血管生成-骨形成”偶联对骨质疏松影响的机制研究
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批准号:81874018
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2018
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负责人:徐又佳
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依托单位:
骨质疏松中“铁蓄积”对破骨细胞功能改变的分子机制研究
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批准号:81572179
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2015
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负责人:徐又佳
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依托单位:
铁调素降低“铁过载”预防“绝经后骨代谢异常”的机理研究
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批准号:81273090
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:徐又佳
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依托单位:
国内基金
海外基金