褪黑素通过MTNR1B/Gαi2/YAP调控炎症微环境下髓核细胞基质代谢的作用及机制研究
批准号:
82072473
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
黄东生
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:
黄东生
中文摘要
如何调控炎症微环境下髓核细胞代谢紊乱是延缓椎间盘退变(IDD)的重点、难点问题。申报人前期开展系列研究,发现褪黑素可作为防治骨软骨退变性疾病的候选药物(已发表5篇 J Pineal Res. IF:15.221)。本项目预实验结果显示,IDD患者中存在血清褪黑素水平及褪黑素信号通路异常,在大鼠IDD模型中给予褪黑素治疗可显著改善IDD;进一步发现褪黑素可通过膜受体MTNR1B调控炎症微环境下髓核细胞基质代谢,该作用与募集Gαi2蛋白,维持YAP蛋白活性,并抑制NF-κB通路有关。本项目拟在前期研究基础上,通过临床标本利用多组学测序分析等明确褪黑素相关通路与椎间盘退变的相关性;并通过体外细胞实验及体内动物模型研究系统阐明褪黑素通过MTNR1B/Gαi2/YAP调控炎症微环境下髓核细胞基质代谢的作用及具体机制,为褪黑素作为防治IDD的候选药物提供必要的理论依据,为IDD的防治提供新的靶点。
英文摘要
How to regulate the metabolic disorder of nucleus pulposus cells in the inflammatory microenvironment is the key and difficult issue in delaying intervertebral disc degeneration (IDD). The applicant has carried out a series of previous studies and found that melatonin can be used as a candidate drug for the prevention and treatment of osteochondral degenerative diseases. Preliminary experiment of our project found that there were abnormal levels of serum melatonin and melatonin signaling pathway in IDD patients. Treatment with melatonin in rat IDD models can significantly ameliorate the IDD process. Further study showed that melatonin can regulate the matrix metabolism of nucleus pulposus cells in the inflammatory microenvironment through the membrane receptor MTNR1B. This effect may be related to the recruitment of Gαi2 protein, maintenance of YAP protein activity and inhibition of the NF-κB pathway. Based on the previous research, our project intends to determine the correlation between melatonin and its membrane receptor-related pathways and intervertebral disc degeneration through clinical specimens using multi-omics sequencing analysis; systematically clarify the role and specific mechanism of melatonin in regulating matrix metabolism of nucleus pulposus cell through MTNR1B / Gαi2 / YAP axis by cell experiments and animal models. It can provide the necessary theoretical basis for melatonin as a candidate drug for IDD prevention and treatment. It can also provide new therapeutic targets for the prevention and treatment of IDD.
椎间盘退变(Intervertebral disk degeneration , IDD)是引起腰痛的主要原因之一,目前仍缺乏直接有效的治疗手段延缓或者逆转椎间盘退变。褪黑素(Melatonin,MLT)在骨软骨损伤修复及防治运动系统退变性疾病中具有重要作用,是延缓IDD的重要候选药物之一,但具体作用机制不明。本项目对于褪黑素延缓IDD的效应及具体分子机制进行了深入探讨,利用临床样本、动物模型及细胞模型研究发现褪黑素及其膜受体MTNR1B、其胞内配体RORα通过不同分子机制调节在炎症环境下髓核细胞基质代谢紊乱,从而达到延缓IDD进展的效果。我们研究发现,MTNR1B在IDD患者髓核组织中表达明显下调;褪黑素在体外通过MTNR1B/Gαi2/YAP信号通路调节炎症环境下髓核细胞的基质代谢紊乱,从而延缓大鼠体内IDD的进展。另外,我们还发现RORα在IDD患者髓核中表达显著升高,RORα的反向激动剂通过调节YAP的磷酸化来逆转炎症环境下髓核细胞基质代谢紊乱及凋亡。在此基础上,我们还研究发现抑制RORα可以下调STAT3磷酸化水平,进而逆转软骨细胞基质代谢紊乱及失衡。除此之外,基于髓核细胞基质代谢紊乱IDD发生发展的重要病理改变,在本项目资助下我们还发现肌源性细胞因子鸢尾素通过LATS/YAP/CTGF轴、自然界小分子化合物山楂酸通过PI3K/AKT和NF-κB通路也可逆转炎症导致的髓核细胞基质代谢紊乱,缓解髓核细胞衰老和凋亡效应。本项目支持的研究主要结论如下:1、褪黑素与其膜受体MTNR1B结合,进而通过Gαi2/YAP信号通路逆转炎症环境下髓核细胞基质代谢紊乱,进而延缓IDD的进展;2、抑制褪黑素胞内核受体RORα可以调节髓核细胞及软骨细胞基质代谢。3、鸢尾素及山楂酸也可通过不同机制延缓炎症环境下髓核细胞的基质代谢紊乱。至此,在本项目的开展与资助下,我们基本阐明了褪黑素及其受体在IDD中的作用效应以及分子机制,为褪黑素作为IDD的候选药物提供了必要的理论依据,还为IDD的发病机制的研究提供了新的思路,为新治疗靶点的寻找奠定了基础。随着本项目的顺利开展,我们将上述研究成果整理成文,截至目前共发表SCI论文6篇,总影响因子34.4。
髓核细胞特异性mtnr1b基因敲除通过上调PI3K-AKT/NF-κB/NLRP3信号轴加重小鼠椎间盘退变的机制研究
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批准号:82372432
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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:黄东生
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依托单位:
MTNR1B基因缺失导致髓核细胞基质代谢失衡的作用与机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:黄东生
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依托单位:
褪黑素在维持软骨细胞表型、防治骨性关节炎中的作用及分子机制研究
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批准号:81572134
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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:2015
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负责人:黄东生
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依托单位:
Ⅱ型胶原的信号调节功能:通过DDR2/整合素α2β1介导调控软骨内成骨的研究
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批准号:81371907
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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:2013
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负责人:黄东生
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依托单位:
褪黑素通过孤儿核受体RORalpha激活Wnt/beta-catenin信号通路在人BMSCs成脂肪和成骨分化中的作用机制研究
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批准号:81171674
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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:2011
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负责人:黄东生
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依托单位:
II型胶原基因(COL2A1)p.G1170S突变致髋关节病变的发病机理研究
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批准号:30971587
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2009
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负责人:黄东生
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依托单位:
遗传性股骨头坏死的基因定位与机理研究
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批准号:30772212
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项目类别:面上项目
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资助金额:29.0万元
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批准年份:2007
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负责人:黄东生
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依托单位:
国内基金
海外基金