ADAMTS-5在腰椎软骨终板退变中的作用和机制研究
结题报告
批准号:
81271971
项目类别:
面上项目
资助金额:
68.0 万元
负责人:
范顺武
依托单位:
学科分类:
H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
周志杰、赵兴、王吉莹、张剑、胡子昂、陈喜君、蔡宏歆、何勇
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中文摘要
腰椎软骨终板退变与腰椎间盘退变及下腰痛密切相关,其发病机制仍不明确。ADAMTS-5是骨关节炎动物模型中最重要的关节软骨细胞外基质蛋白降解酶,也是人关节软骨退变过程中关键的基质蛋白酶,但在腰椎软骨终板退变中的作用未见报道。我们前期研究发现患者退变腰椎软骨终板中ADAMTS-5的表达显著升高,进一步动物模型和细胞学研究表明IL-1β可使ADAMTS-5的表达增加,降解细胞外基质,导致终板退变,提示ADAMTS-5在腰椎软骨终板退变中发挥重要作用。文献表明关节软骨中ADAMTS-5的表达可被IL-1β-NF-kB通路信号调控,并导致关节软骨退变。为此,本研究将以ADAMTS-5条件性基因敲除和基因过表达为基础,从组织、细胞及分子层面分析ADAMTS-5在腰椎终板退变中的作用。并通过NF-kB通路研究IL-1β调节ADAMTS-5的可能机制,为开发以ADAMTS-5为靶点的生物治疗提供理论依据。
英文摘要
Lumbar cartilage endplate degeneration is closely associated with the process of the lumbar intervetebral disc degeneration and may contribute to low back pain. However, its mechanism remains unclear. ADAMTS-5 is the primary aggrecanase responsible for aggrecan degradation in animal models of osteoarthritis, which also plays a key role in human articular cartilage destruction. Yet its role in human lumbar cartilage endplate remains largely unknown. With our efforts on understanding the molecular mechanisms of lumbar cartilage endplate degeneration, we identified upregulation of ADAMTS-5 in degenerated endplate samples. We further successfully generated an lumbar cartilage endplate degeneration animal model by intradiscal injection of IL-1β. And the injection of IL-1β enhanced ADAMTS-5 expression and subsequently caused extracellular matrix degeneration. This observation was further confirmed by our ex vivo data that demonstrated IL-1β induced endplate degeneration via upregulation of ADAMTS-5. Previous study revealed that IL-1β-NF-kB signalling pathway could induce articular cartilage degeneration via upregulation of ADAMTS-5. Based on these findings, we propose to investigate the effect of ADAMTS-5 on lumbar cartilage endplate degeneration using a chondrocyte specific ADAMTS-5 conditional knockout mice, as well as lentivirus mediated ADAMTS-5 gene overexpression. We believe we will have interesting histologic, cytologic and molecuar findings.In addition, we aim to investigate the regulatory mechanism of ADAMTS-5, which may be regulated by IL-1β through the NF-kB signalling pathway. Our study may probably provide a theoretical foundation for targeted biological therapy for the treatment of lumbar cartilage endplate degeneration.
腰椎软骨终板是椎间盘的营养通道门户,其退变与腰椎间盘退变及下腰痛密切相关,其发病机制仍不明确。我们在课题申报时提出关节软骨细胞外基质蛋白降解酶ADAMTS-5在腰椎软骨终板退变中也起着重要的作用,且其表达可能受到炎性因子IL-1β及其下游NF-kB 信号通路调节。我们收集了60例人腰椎软骨终板标本,通过组织学染色和RT-PCR验证了带有Modic改变的退变软骨终板和正常软骨终板基质表达和组织学差异,通过RT-PCR和免疫组化检测ADAMTS-5、ADAMTS-4和IL-1β表达,发现退变组织中ADAMTS-5表达显著升高,ADAMTS-4表达未见明显改变,IL-1β的表达明显升高。在腰椎软骨终板细胞中,我们建立了ADAMTS-5过表达细胞模型,通过RT-PCR和Western blot检测终板软骨细胞合成代谢和分解代谢的改变,发现分解代谢明显上调,而合成代谢基本下调,TIMPs也显著上调。我们在体外培养的大鼠腰椎间盘模型中,应用IL-1β促进其退变,以2μM和10μM的ADAMTS-5抑制剂114810同时应用,发现抑制ADAMTS-5的活性可以保护腰椎软骨终板。在腰椎软骨终板细胞中,我们通过Western blot、RT-PCR和免疫细胞化学均发现IL-1β刺激可以浓度依赖和时间依赖性地促进ADAMTS-5的表达,而对ADAMTS-4作用不明显。而应用NF-kB 信号通路抑制剂SN50可减弱IL-1β对ADAMTS-5的刺激作用。Western blot 实验验证IL-1β可以激活NF-kB 信号通路。染色质免疫共沉淀(ChIP)进一步验证NF-kB与ADAMTS-5启动子的相应区域结合。该课题研究结果证明了ADAMTS-5在腰椎软骨终板退变中的重要作用且IL-1β可以通过NF-kB信号通路调节ADAMTS-5表达。ADAMTS-5及其上游信号通路可作为治疗腰椎软骨终板退变的靶点,具有转化应用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Intra-articular delivery of sinomenium encapsulated by chitosan microspheres and photo-crosslinked GelMA hydrogel ameliorates osteoarthritis by effectively regulating autophagy
关节内递送壳聚糖微球和光交联 GelMA 水凝胶包裹的青藤,通过有效调节自噬改善骨关节炎
DOI:10.1016/j.biomaterials.2015.12.006
发表时间:2016-03-01
期刊:BIOMATERIALS
影响因子:14
作者:Chen, Pengfei;Xia, Chen;Fan, Shunwu
通讯作者:Fan, Shunwu
DOI:--
发表时间:2013
期刊:中华骨科杂志
影响因子:--
作者:周志杰;范顺武;赵凤东;方向前
通讯作者:方向前
Gambogic acid inhibits osteoclast formation and ovariectomy-induced osteoporosis by suppressing the JNK, p38 and Akt signalling pathways
藤黄酸通过抑制 JNK、p38 和 Akt 信号通路抑制破骨细胞形成和卵巢切除引起的骨质疏松
DOI:10.1042/bj20150151
发表时间:2015-08-01
期刊:BIOCHEMICAL JOURNAL
影响因子:4.1
作者:Ma, Jianjun;Ma, Yan;Fan, Shunwu
通讯作者:Fan, Shunwu
PHD/HIF-1 upregulates CA12 to protect against degenerative disc disease: a human sample, in vitro and ex vivo study
PHD/HIF-1 上调 CA12 以预防退行性椎间盘疾病:人体样本、体外和离体研究。
DOI:10.1038/labinvest.2016.32
发表时间:2016-05-01
期刊:LABORATORY INVESTIGATION
影响因子:5
作者:Chen, Shuai;Fang, Xiang-Qian;Fan, Shun-Wu
通讯作者:Fan, Shun-Wu
Percutaneous balloon kyphoplasty of osteoporotic vertebral compression fractures with intravertebral cleft.
经皮球囊后凸成形术治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折伴椎体内裂
DOI:10.4103/0019-5413.125498
发表时间:2014-01
期刊:Indian journal of orthopaedics
影响因子:1
作者:Chen B;Fan S;Zhao F
通讯作者:Zhao F
CM-NTUs通过表观遗传修饰改写代谢编程以重塑谷氨酰胺代谢在骨关节炎中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82330077
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    220万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    范顺武
  • 依托单位:
骨质疏松易感基因Msx1和Fbxo6的表观遗传调控在骨代谢失衡中的作用机制及靶向治疗研究
  • 批准号:
    U21A20351
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    260万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    范顺武
  • 依托单位:
二甲基精氨酸二甲胺水解酶1在破骨细胞中的作用和机制研究
  • 批准号:
    81972089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    范顺武
  • 依托单位:
仿生光交联凝胶调控整合素αvβ6-TGF-β轴促进脂肪基质细胞修复椎间盘的效应及机制研究
  • 批准号:
    81772387
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    范顺武
  • 依托单位:
细胞周期蛋白依赖性激酶9(CDK9)在腰椎后路术后多裂肌损伤性萎缩中的作用和机制
  • 批准号:
    81472064
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    范顺武
  • 依托单位:
国内基金
海外基金