基于软骨下骨微环境失衡中破骨细胞对软骨细胞的调控探讨PTOA软骨退变机制及修复策略研究
批准号:
81930067
项目类别:
重点项目
资助金额:
297.0 万元
负责人:
董世武
依托单位:
学科分类:
运动系统
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
董世武
中文摘要
软骨退变是创伤性骨关节炎(PTOA)的主要病理特征,软骨下骨微环境失衡导致软骨细胞(CC)病理性肥大化和功能降低为其关键。新近显示破骨细胞(OC)可促进软骨细胞分化,而其在CC肥大化及软骨退变中的角色尚不清楚。基于前期破骨谱系、外泌体检测及HDACs对软骨稳态的枢纽作用,结合OA中细胞定位关系,我们认为存在OC-CC耦合,即CC可促进局部微环境中随血管长入的OC前体分化,OC亦可促进CC肥大化。推测OC通过外泌体调控HDACs导致软骨细胞衰老,进而软骨代谢失衡及退变。拟采用共培养体系阐明OC与CC的互作细节,尤其关注融合期OC外泌体通过ceRNA对CC肥大化、衰老及凋亡的影响;利用Cre等模式鼠OA模型,采用病理分析、体内成像等技术,探寻不同软骨区域内OC对软骨细胞代谢行为的效应;并从调控破骨角度,探索组织工程技术对OA软骨退变的修复方法和机理,为寻求防治OA新靶点提供实验依据和理论基础。
英文摘要
Cartilage degeneration is the main pathological feature of post-traumatic osteoarthritis (PTOA). The pathological hypertrophy and functional decline of chondrocyte (CC) caused by the imbalance of subchondral bone microenvironment are critical in the pathogenesis. Recently, osteoclasts (OC) have been shown to promote the differentiation of chondrocytes, but their roles in CC hypertrophy and cartilage degeneration of PTOA are still unclear. Based on the previous osteoclast lineage establishment, exosomal detection, and the pivotal role of HDACs in cartilage homeostasis, combined with the osteoclasts-chondrocytes location relationship in human osteoarthritis samples, we believe that there is osteoclasts-chondrocytes (OC-CC) coupling, ie, chondrocytes can promote the differentiation of osteoclast precursors in local microenvironment, and osteoclasts can also promote chondrocyte hypertrophy and senescence. It is speculated that osteoclast regulates the key molecules HDACs through exosomes, leading to chondrocytes senescence, and then the imbalance of cartilage metabolism and degradation. A co-culture system is planned to clarify the interactions between osteoclasts and chondrocytes, with particular attention to the effect of osteoclast exosomes during the fusion phase on the pathological hypertrophy, aging, and apoptosis of chondrocytes through ceRNA mechanism. In our project, we adopted wild type, Cre mice and techniques of pathological analysis for in vivo imaging. In addition, the osteoarthritis model was established to explore the effect of osteoclasts on chondrocytes metabolism in different cartilage regions, and to explore the effect of tissue engineering technology on OA cartilage degradation from the viewpoint of osteoclasts. This project will provide a novel therapeutic strategy for the prevention and treatment of post-traumatic osteoarthritis.
课题组基于临床病理发现软骨下骨损伤早于软骨退变,尤其是在PTOA发展过程中,软骨下骨微环境改变,成骨-破骨失衡,钙化层被破坏;随着血管的侵入,破骨细胞前体细胞被带入到正常生理状况下不能达到的非钙化软骨层,从而产生了与软骨细胞的接触和相互作用。然而侵入的OC具有何种功能,以及其与软骨细胞之间具有何种关系,尤其是OC对软骨细胞命运的作用,尚无实验报道。拟采用共培养体系阐明OC与CC的互作细节;利用Cre等模式鼠OA模型,采用病理分析、体内成像等技术,探寻靶向OC对软骨细胞代谢行为的效应;并从调控破骨角度,探索组织工程技术对OA软骨退变的修复方法和机理,为寻求防治OA新靶点提供实验依据和理论基础。..课题组建立OC-CC耦合关系,阐明破骨细胞与软骨细胞相互关系及其分子机制在OA软骨基质退化中的作用。首次提出软骨下骨微环境中“OC-CC耦联”新理念,从细胞共培养体系、软骨内成骨体系、骨关节炎体内模型等层面证实破骨细胞与软骨细胞的互动关系,沟通介质包括破骨细胞来源凋亡囊泡和外泌体。证实干预细胞耦合中破骨细胞分化/功能对软骨下骨重塑、OA软骨退化的影响。靶向FXR和以硒微量元素-硒蛋白GPX1轴抑制软骨下骨破骨细胞融合阻碍破骨细胞生成,从而改善OA异常软骨下骨丢失和延缓软骨退化。从软骨细胞GBP5和MEF2D基因表达、糖酵解乳酸/H3K56la/HIF1α正反馈调节环路、AMPK/ACC介导的脂质代谢和铁死亡等角度诠释OA软骨细胞功能失稳及软骨退化的分子机制。探索调控破骨/软骨功能和钙化层结构的复合材料及其对骨软骨缺损的修复效果。构建具有骨传导和ROS清除能力的Mn-TCP生物陶瓷、合成具有pH依赖的酶学活性生物材料CNPs-AL-PEG600特异靶向成熟破骨细胞,以介孔氧化铈纳米材料MCNs整合至软骨钙化层支架中用于软骨缺损再生,发现氧化铈纳米材料能加速软骨缺损再生进程。本研究将为OA防治、再生修复方面提供理论指导。
LncRNA-32598对Sox9转录和转录后调控机制在干细胞来源软骨细胞表型维持中的作用研究
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批准号:31870962
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2018
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负责人:董世武
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依托单位:
lnc-A0介导DC-STAMP/NFATc1负反馈环路调控破骨细胞前体在TEB修复中的作用机制研究
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批准号:81572164
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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:董世武
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依托单位:
miR-29b/miR-145 在HDAC4介导的Sox9-Runx2平衡及其在软骨细胞肥大化中的作用机制研究
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批准号:81271980
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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:董世武
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依托单位:
miR-143/145功能簇对RelA/SOX9轴的调控及在软骨分化中的作用机制研究
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批准号:31070864
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2010
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负责人:董世武
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依托单位:
miR-144/451簇对骨髓MSCs成骨分化中Cadherin-11表达的调控机制研究
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批准号:30872636
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2008
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负责人:董世武
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依托单位:
生物特异性促骨种子细胞粘附新分子的设计与应用
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批准号:30400100
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2004
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负责人:董世武
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依托单位:
国内基金
海外基金