GC/GRα与ROS偶联在大鼠激素性股骨头坏死中的机制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
81672154
项目类别：
面上项目
资助金额：
57.0万
负责人：
彭昊
依托单位：
武汉大学
学科分类：
H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
结题年份：
2020
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
陈森；周建林；李建平；方洪松；邓爽；孙凯；聂志刚；周观金；鲁强；
关键词：
氧化应激成骨细胞凋亡糖皮质激素股骨头坏死

项目摘要

Our preliminary study indicated that the osteoblast apoptosis was the primary pathological changes in glucocorticoid induced osteonecrosis of the femoral head in rat. The binding of glucocorticoid (GC) and glucocorticoid receptor (GRα) would activate GSK3β. GSK3β contributes to the activation of the mitochondria oxidative stress which leading to the osteoblast apoptosis. However, the coupling mechanism of GC/GRα and ROS remains unclear. Therefore, a series of intro and in vivo experiments were designed. The agonist and inhibitors of special proteins would be applied. The target substrates of GSK3β would be captured by co-immunopreciptation method. The expression of signaling molecules and cell apoptosis will be examined. The histological changes of the femoral head in different groups will be examined. We try to elucidate the coupling mechanism of GC/GRα and ROS in the osteoblast apoptosis in glucocorticoid induced osteonecrosis of the femoral head in rat.

我们的前期研究证实成骨细胞凋亡是大鼠激素性股骨头坏死的病理实质。给予激素（GC）后，糖皮质激素受体α（GRα）活化，进而活化GSK3β，引发线粒体膜上bcl-2家族分子的分布及膜电位的改变，触发ROS的生成，最终导致成骨细胞凋亡。然而，在激素诱导的成骨细胞凋亡的信号途径中，GC/GRα/GSK3β向ROS信号传导的这一过程尚不明了。因此我们设计了细胞实验和动物实验，拟通过多种手段上调或下调相应信号蛋白的表达，寻找GSK3β的下游分子，观察相关信号分子表达的改变情况，观察成骨细胞(骨细胞)和股骨头骨组织病理形态学改变，检测细胞凋亡和骨坏死与修复相关的信号分子的表达，阐明激素诱导的成骨细胞凋亡和激素性股骨头坏死的分子机制。可望为早期激素性股骨头坏死的防治和更深入研究提供新的思路和策略，造福广大患者。

结项摘要

背景：自激素问世及广泛应用以来，激素性股骨头坏死患者逐渐增多，患者自然病程显示，多数患者未经过有效治疗会逐渐发展至终末期，MRI检查结果表现为髋关节关节炎和股骨头塌陷，具有关节活动受限、关节疼痛等表现，病情严重的患者往往需要人工关节置换。因此，探究激素性股骨头坏死发病机制及治疗对于改善预后显得尤为重要。对于发病机制，国内外学者尚未统一观点，存在骨质疏松、凝血障碍、脂质代谢紊乱等多种假说。.研究内容：我们的前期研究证实成骨细胞凋亡是大鼠激素性股骨头坏死的病理实质。给予激素（GC）后，糖皮质激素受体α（GRα）活化，进而活化GSK3β，引发线粒体膜上bcl-2家族分子的分布及膜电位的改变，触发ROS的生成，最终导致成骨细胞凋亡。然而，在激素诱导的成骨细胞凋亡的信号途径中，GC/GRα/GSK3β向ROS信号传导的这一过程尚不明了。因此我们设计了细胞实验和动物实验，拟通过多种手段上调或下调相应信号蛋白的表达，寻找GSK3β的下游分子，观察相关信号分子表达的改变情况，观察成骨细胞(骨细胞)和股骨头骨组织病理形态学改变，检测细胞凋亡和骨坏死与修复相关的信号分子的表达，阐明激素诱导的成骨细胞凋亡和激素性股骨头坏死的分子机制。可望为早期激素性股骨头坏死的防治和更深入研究提供新的思路和策略，造福广大患者。.重要结果和关键数据：.1. 发现了GSK3β偶联ROS介导了地塞米松引起的原代成骨细胞和MC3T3-E1成骨细胞凋亡。.2. 发现了地塞米松可促使GSK3β Ser-9磷酸化降低，诱导大鼠成骨细胞凋亡。.3. 地塞米松通过PI3K/AKT/GSK3β信号通路，调控凋亡相关基因, 诱导成骨细胞的凋亡。.4. 发现了地塞米松通过ROS/JNK/c-Jun信号通路诱导成骨细胞自噬与凋亡。.5. 基于ROS/JNK/c-Jun信号通路利用藏红花素防治激素性股骨头坏死效果和机制。.科学意义：证实ROS与GSK3β信号通路是如何偶联的，并得到GSK3β下游的调控因子，阐明糖皮质激素是如何通过GC/GRα/ROS/GSK3β这一信号通路影响成骨细胞和骨细胞的凋亡，可望为早期激素性股骨头坏死的分子治疗奠定基础，也为新的分子治疗靶标的寻找和早期诊断技术提供依据。