自噬在氟骨症發病機制中的作用

《自噬在氟骨症發病機制中的作用》是依託湖州師範學院，由李希寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：自噬在氟骨症發病機制中的作用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李希寧
• 依託單位：湖州師範學院

項目摘要

氟中毒時成骨細胞如何被激活、細胞凋亡如何產生，是氟骨症發病機制中亟待解決的關鍵問題。前期工作發現，氟骨症大鼠骨組織和染氟成骨細胞中內質網應激相關基因BiP、PERK、ATF6和IRE1表達增多，且染氟成骨細胞中自噬相關基因p62和LC3-Ⅱ的表達上調，提示自噬可能介導氟骨症的發生髮展。本項目擬體外培養成骨細胞染氟並結合整體氟中毒動物實驗，觀察自噬相關基因p62、LC3-II的表達變化，分析其與成骨細胞增殖、分化和凋亡的相互關係，探討自噬在氟作用下成骨細胞增殖和凋亡中的作用；檢測與成骨細胞增殖、分化等相關的調控因子的變化，闡明自噬通過哪些因素介導氟中毒骨病變的發生、發展。本項目的完成有助於發現以往氟骨症機制研究從未涉及的新的因子和信號通路的重要作用，為氟骨症防治策略提供新的思路和理論依據。

結題摘要

慢性氟中毒時成骨細胞功能如何異常、因何導致骨質疏鬆，是地方性氟中毒發病機制中亟待解決的關鍵問題。本項目通過複製氟骨症大鼠動物模型和成骨細胞株染氟體外模型，觀察自噬在氟骨症發生機制中的作用。通過灌胃給氟在體內成功複製大鼠氟骨症病變，成骨因子ALP、osterix和Runx2與破骨因子TRACP和RANKL在股骨和血清中表達明顯升高，呈現骨轉換加速的特徵，晚期骨密度降低表現為骨質疏鬆。投氟之後大鼠股骨p62降低而LC3-II升高，表明自噬明顯增強，與成骨活性增強變化方向一致。腹腔注射雷帕黴素抑制mTOR誘導自噬，發現在自噬增強的同時，成骨轉錄因子的活性也明顯增強，表明氟骨症出現的骨轉換加速與骨組織內引發的自噬尤其是mTOR信號通路有著密切聯繫。體外實驗採用MC3T3-E1成骨細胞系進行雷帕黴素、氯喹、染氟和染氟聯合雷帕黴素條件下自噬與成骨相關因子的變化研究。結果顯示雷帕黴素靶向抑制mTOR的磷酸化，增強成骨細胞內自噬，同時早期即可促進成骨細胞內標誌物ALP、osterix和Runx2的表達，晚期導致明顯礦化結節的形成。氯喹作為自噬抑制劑明顯減弱了成骨細胞內自噬，同時細胞增殖和分化能力也明顯下降，說明自噬與成骨細胞的增殖和分化能力變化具有同向性。染氟早期表現為在低濃度時促進細胞增殖、自噬和分化而高濃度時抑制。染氟條件下添加雷帕黴素，可協同低氟條件對成骨細胞自噬和分化活性的誘導，同時拮抗高氟對細胞的抑制，通過靶向阻斷mTOR激活自噬，抑制凋亡基因Bax和Pro-caspase-3活化,促進抗凋亡基因Bcl-2的表達保證細胞周期順利進行，同時促進細胞的分化和成熟。研究成果表明自噬尤其mTOR信號通路在氟誘導成骨細胞活性和功能方面的重要作用，在過量氟早期和晚期誘導成骨活躍機制中扮演著重要角色。本項目的完成對闡明氟骨症的發病機制具有一定的意義，為氟骨症防治策略提供新的思路和理論依據。