TGFβ-ACVR1/BMPR1A-P16轴诱导骨关节炎干细胞衰老促进骨关节炎形成的机制研究
批准号:
82102617
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:
刘文光
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:
刘文光
中文摘要
越来越多的研究证实软骨组织中存在不只一类细胞,但极少有研究将多种细胞分开研究。申请人前期研究明确阐释了TGFβ对骨关节炎软骨组织中软骨细胞及干细胞存在相反的调控机制。因此,将两类细胞合并研究会导致结果的不准确。骨关节炎与细胞衰老密切相关,杀死P16(衰老相关基因)阳性细胞可抑制骨关节炎,而敲除软骨细胞中P16基因并不会改变骨关节炎的进程。申请人研究发现位于骨关节软骨组织内的骨关节炎干细胞是一类衰老细胞,其高表达P16并分泌大量炎症因子,显著高于骨关节炎软骨细胞。另外,骨关节炎干细胞中存在TGFβ信号的异常激活,能够通过与ACVR1/BMPR1A结合激活下游信号进而诱发骨关节炎。本项目拟在此工作基础上,证实骨关节炎干细胞及其P16基因的表达是诱发骨关节炎的关键,而激活此通路需要借由骨关节炎干细胞中TGFβ-ACVR1/BMPR1A异常响应途径完成。这为骨关节治疗提供了全新的靶细胞与靶分子。
英文摘要
Recently, although more and more evidences proved that chondrocyte was not the only type of cell in cartilage, rare studies investigated the different types of cells in cartilage separately. We clarified that the different mechanism of TGFβ response in chondrocyte and osteoarthritis stem cell located in osteoarthritis cartilage. Moreover, the function of TGFβ in the two types of cells was totally opposite. Therefore, investigating the cells combined would bring some inaccurate results. Osteoarthritis was related with cell senescence according lots of literatures. Deletion of P16 positive cells could attenuate osteoarthritis. However, deletion of P16 in chondrocyte could not prevent the process of osteoarthritis. We proved that osteoarthritis stem cells were senescence cells in osteoarthritis cartilage, which was with higher level of P16 expression and inflammation than chondrocyte. In addition, there was the lateral signaling activation in osteoarthritis stem cell. That is, TGFβ could bind ACVR1/BMPR1A to active downstream signals and contribute to osteoarthritis progression. This project plans to clarify that the osteoarthritis and its P16 expression are the key factors of osteoarthritis formation. The lateral signaling TGFβ-ACVR1/BMPR1A-P16 in osteoarthritis stem cell is the underlying mechanism, which provide the target cell and target gene for osteoarthritis therapy.
骨关节炎,是一种慢性退行性疾病,常伴有软骨降解及骨刺的生成。病变的关节使患者长期受到疼痛的困扰,带来行动的不变,且存在致残的风险,严重影响着中国超过1亿人口的正常生活,临床上尚未出现治疗骨关节炎行之有效的方法。细胞衰老可导致骨关节炎的发生,然而对软骨细胞中衰老基因敲出并不会缓解骨关节炎的进程。长期以来人们认为软骨组织中只存在软骨细胞一种细胞,然而我们发现骨关节炎软骨组织的干细胞表现出衰老特性,我们通过对小鼠和人的骨关节炎软骨组织定位染色,发现组织中的衰老细胞是软骨干细胞而不是软骨细胞。随后我们对TGFβ-ACVR1/BMPR1A-P16轴的上下游关系展开研究,我们发现P16会阻碍软骨干细胞的代谢,包括软骨生成及软骨降解以及TGFβ引起的TGFβ受体上调。随后,我们构建了CD166 tm1(cre/ERT2) iDTR转基因小鼠、CD166 tm1(cre/ERT2) tdTomato小鼠和CD166 tm1(cre/ERT2) DTA小鼠探究CD166阳性细胞在骨关节炎发生中的作用。结果显示,无论在雌鼠还是雄鼠中,杀死CD166阳性细胞可一定程度上缓解骨关节炎的进程。本研究的主要意义在于将软骨组织中的两类细胞分开研究,明确了骨关节炎软骨组织中的衰老细胞为骨关节炎干细胞,而非软骨细胞,为针对衰老细胞的研究指明了方向,证实了TGFβ与衰老的关系,与此同时,也证实了骨关节炎干细胞在骨关节炎进程中的重要作用。
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