GDF11通过调控软骨细胞TNF-α/NF-κB/NLRP3炎性信号系统减轻骨关节炎的作用机制研究
批准号:
82072478
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
赵云鹏
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:
赵云鹏
中文摘要
骨关节炎是临床常见退变性疾病,与软骨细胞的炎性反应等过程密切相关。在骨关节炎中,TNF-α/TNFR炎性信号系统可激活NF-κB通路并活化NLRP3炎性小体,从而加速软骨细胞老化。生长分化因子GDF11可抑制TNF-α/NF-κB信号通路激活并降低NLRP3表达水平。另外,我们发现GDF11在炎症疾病中具有保护功能,并在退变软骨中表达降低。然而,GDF11是否在骨关节炎中发挥作用尚有待探索。本课题拟构建软骨组织特异性GDF11基因敲除及转基因小鼠,明确GDF11的缺失及过表达对于骨关节炎发生的影响。同时,借助骨关节炎动物模型及体外细胞实验,阐述GDF11对于软骨退变的作用。另外,阐明GDF11对于软骨细胞线粒体功能及NLRP3炎性小体的调节机制,并探索GDF11对TNF-α/TNFR信号系统及下游NF-κB通路的调控模式。此课题可能为进一步探究骨关节炎发生机制及治疗策略提供线索。
英文摘要
Osteoarthritis is a common degenerative disease in clinic, which is closely associated with inflammatory reaction of chondrocyte. TNF-α/TNFR inflammatory signalling system is known to activate NF-κB pathway and NLRP3 inflammasome in osteoarthritis, which accelerates aging of cartilage. GDF11 antagonizes TNF-α/NF-κB signalling pathway and reduces expression level of NLRP3. We found that GDF11 plays a protective role in inflammatory conditions, and exhibits decreased expression level in degenerative cartilage. However, whether GDF11 is invovled in osteoarthritis development still remains to be elucidated. In the present study, we plan to establish cartilage tissue-specific GDF11 knockout and transgenic mice to clarify the role of endogenous GDF11 in development of osteoarthritis. Besides, animal models and cellular experiments will be performed to testify the association between GDF11 and cartilage degeneration. Moreover, we plan to illustrate the effect of GDF11 in mitochondrial function as well as NLRP3 inflammasome activity, and illuminate the regulatory function of GDF11 on TNF-α/TNFR/ NF-κB signalling pathway, through chondrocyte aging. This study might shed light on underlying mechanism as well as therapeutic strategy for osteoarthritis.
骨关节炎作为临床常见的退行性疾病,伴随全球老龄化,患者数量持续攀升,其发病机制不明导致治疗困境。本项目聚焦此难题,深入探究 GDF11 对骨关节炎的作用机制,意义重大。研究发现,骨关节炎患者负重区退变软骨及小鼠模型中 GDF11 表达降低。体内实验构建软骨组织特异性 GDF11 基因敲除与转基因小鼠骨关节炎模型,以及野生型小鼠腺相关病毒载体注射模型,经 Micro - CT、组织学分析及分子生物学检测,表明 GDF11 过表达可减轻关节软骨退变与骨赘形成,缺失则反之,且影响软骨细胞代谢、炎性及凋亡相关分子水平。体外细胞实验对骨关节炎患者及不同基因型小鼠原代软骨细胞培养并刺激,检测发现 GDF11 可抑制 TNF -α诱导的炎症反应,使 iNOS、COX - 2 等炎性标记分子表达降低,减少 IL - 1β、IL - 6 分泌;调节代谢平衡,抑制 ADAMTS - 5、MMP - 13 等分解代谢分子,促进二型胶原、蛋白多糖等合成;还能减少软骨细胞凋亡,如降低 Caspase 家族蛋白表达。在信号通路调控方面,体内外实验证实 GDF11 与 TNFR 相互作用,影响 TNF -α/TNFR 信号系统,进而抑制 NF -κB 通路活化,减少 p - IκBα、p65 转核等过程;改善线粒体功能,缓解线粒体肿胀、分裂及膜电位降低等损伤,调节相关蛋白表达;抑制 NLRP3 炎性小体激活,降低 NLRP3 表达及 IL - 1β、IL - 18 分泌。本项目明确 GDF11 在软骨细胞中的功能及对骨关节炎的保护作用,阐述其与 TNF -α/TNFR 等信号系统的调控关系,揭示对线粒体和 NLRP3 炎性小体的调节机制,为骨关节炎发病机制研究提供新视角,有力推动该领域发展,为治疗策略创新奠定基础,有望改善患者预后,带来新希望。
生长因子Progranulin通过TNFα-TNFR信号系统调控软骨分化再生的功能与机制研究
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批准号:81501880
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2015
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负责人:赵云鹏
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依托单位:
国内基金
海外基金