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脂氧素A4介导滑膜巨噬细胞M2极化调控软骨细胞焦亡在运动治疗骨关节炎中的作用及机制研究

批准号:
82102613
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
杨岳
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:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨岳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
前期研究发现,脂氧素A4(LXA4)具有快速生成及分解的特点,在骨关节炎(OA)运动疗法中发挥重要保护作用。LXA4不仅降低全身及局部的慢性炎症,还抑制外周神经敏感性从而缓解疼痛。据此特点,测定体内LXA4含量变化有望成为一种监测合理运动的指标。结合生物信息学分析及预实验验证,本课题重点聚焦于LXA4介导滑膜巨噬细胞M2极化调控软骨细胞焦亡途径,进一步剖析LXA4在OA运动疗法中的作用机制。本研究将在在体OA模型上,研究跑台运动与LXA4生成及软骨损伤的关系,明确LXA4介导滑膜巨噬细胞M2极化在OA运动疗法中发挥的作用。同时应用Transwell小室技术,将滑膜巨噬细胞和软骨细胞共培养。通过Flexcell细胞应力加载系统,观察LXA4及力学刺激调控滑膜巨噬细胞M2极化对软骨细胞焦亡的影响,明确此信号通路在运动治疗OA中的作用,阐明OA运动疗法的分子机制,为OA运动疗法提供理论基础。
英文摘要
Previous studies have found that lipoxin A4 (LXA4) has the characteristics of rapid synthesis and decomposition, which plays an important protective role in exercise therapy for osteoarthritis (OA). LXA4 can not only reduce systemic and local chronic inflammation, but also inhibit peripheral nerve sensitivity to relieve pain. According to this feature, LXA4 is expected to be an effective index to monitor the exercise for curing OA. Combined with bioinformatics analysis and pre-experimental verification, the research focuses on LXA4 mediated M2 polarization of synovial macrophages regulating chondrocyte pyrosis pathway, and further analyzes the mechanism of LXA4 in exercise therapy of OA. In the beginning, we will study the relationship among treadmill training and LXA4 synthesis and cartilage injury on OA model in vivo, and clarify the role of LXA4 mediated M2 polarization of synovial macrophages in exercise therapy of OA. Furthermore, synovial macrophages and chondrocytes are co-cultured through Transwell chamber technology. Using Flexcell system, the effect of LXA4 and mechanical stimulation on chondrocyte pyroptosis by regulating M2 polarization of synovial macrophages are investigated. Moreover, the signal pathway in the process of OA exercise therapy is clarified, and the molecular mechanism of OA exercise therapy is elucidated, and a theoretical basis for OA exercise therapy is provided.
膝骨关节炎(Knee Osteoarthritis,KOA)作为一种全关节疾病,其病理变化除关节软骨的退变外,还包括由滑膜、软骨下骨、髌下脂肪垫等组成的微环境异常。本课题主要探究KOA运动疗法通过调节微环境来发挥保护作用的机制,首次揭示一类具有炎症消退特性的脂质介质——脂氧素A4(Lipoxin A4, LXA4)——在运动干预下呈现动态代谢平衡,进而调控由脂质代谢紊乱所引起的慢性炎症,改善膝关节内的微环境,减缓KOA的进展。. 本课题(1)通过整合滑膜组织疼痛区与非疼痛区的基因芯片数据及单细胞转录组测序技术,本研究首次构建了KOA病程中滑膜炎性反应与疼痛演进的关键基因调控网络。(2)研究揭示:滑膜巨噬细胞通过M1/M2表型极化动态调控炎症介质分泌,运动诱导的关节液LXA4浓度升高可显著促进巨噬细胞向M2抗炎表型转化,进而有效抑制软骨细胞焦亡及炎性微环境形成。(3)在机制研究层面,本课题创新性地发现LXA4通过靶向激活LPAR3受体,显著抑制滑膜成纤维细胞铁死亡进程。通过构建铁死亡相关基因互作网络,结合免疫荧光共定位及分子对接技术,成功验证雌激素受体β(ESR2)与LPAR3形成信号转导轴,该调控轴的激活可通过调节谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达水平,维持滑膜成纤维细胞氧化还原稳态。进一步研究发现,滑膜成纤维细胞铁死亡的抑制可显著降低基质金属蛋白酶(MMPs)的分泌,从而有效延缓软骨细胞外基质的降解进程。. 本研究首次从"器官-组织-微环境-细胞亚群-分子网络"多维度解析了运动疗法改善KOA的分子机制:(1)在组织层面证实关节液LXA4浓度可作为评估运动疗效的动态生物标志物;(2)在细胞层面阐明滑膜巨噬细胞表型转换与软骨细胞铁死亡的交互作用;(3)在分子机制层面揭示ESR2/LPAR3/GPX4信号轴的核心调控作用。研究构建的"运动-LXA4-滑膜微环境-软骨稳态"调控网络,不仅为KOA运动疗法的机制研究提供了新范式,更为精准医疗时代个体化运动处方的制定及新型镇痛靶点的开发奠定了理论基础。
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