骨關節炎軟骨HS6ST2基因功能失調及其分子機制的研究

《骨關節炎軟骨HS6ST2基因功能失調及其分子機制的研究》是依託西安交通大學，由王偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：骨關節炎軟骨HS6ST2基因功能失調及其分子機制的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王偉
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

我們前期研究發現HS6ST2參與維持軟骨細胞表型。為了全面揭示該基因在骨關節炎（Osteoarthritis, OA）發病過程中的作用，本項目擬採用Taqman探針螢光定量PCR、基因重組、RNAi等技術，首先分析HS6ST2與OA病情嚴重程度關係、OA人群HS6ST2遺傳易感性、HS6ST2高表達的OA軟骨細胞表型，以明確HS6ST2與OA表型的相關關係；繼而封閉人軟骨細胞系與HS6ST2作用的受體及抑制關鍵蛋白表達，以確定該基因發揮作用的下游信號轉導通路；然後構建低硒誘導的大鼠模型、細胞因子處理軟骨細胞、預測並驗證HS6ST2相關上游miRNAs，通過沉默關鍵基因、阻斷特定信號轉導通路，揭示HS6ST2的上游調控機制。該研究不僅從新的角度闡明OA發病機制，更重要的也為臨床發現OA新分子標記物及治療靶點奠定堅實的理論基礎。

結題摘要

我們前期研究發現HS6ST2參與維持軟骨細胞表型。本課題在前期研究基礎上，對於骨關節炎相關分子HS6ST2上下游的分子調控機制進行深入研究。我們通過檢測HS6ST2在DA大鼠各器官組織內的分布，了解該分子表達於軟骨、腦、心、腎等組織中。通過分析HS6ST2在DA大鼠三個生長發育時間點的表達及其與蛋白聚糖表達間的相關關係，發現HS6ST2和聚集蛋白聚糖在股骨頭軟骨中表達均隨大鼠天齡的增長呈上升趨勢，且兩基因表達呈正相關關係。通過在BMG誘導的DA大鼠軟骨形成模型中檢測HS6ST2的表達，發現BMG誘導後第2周的新生軟骨細胞及第3W，4W骨形成時期的軟骨細胞胞漿均有HS6ST2的表達，提示HS6ST2參與了軟骨的生成及軟骨骨化過程。通過HS6ST2高表達載體pcDNA3.1-HS6ST2或HS6ST2敲低表達LV-shHS6ST2載體分別轉染入FGF-2誘導下的前軟骨細胞ATDC5 細胞系，闡明了HS6ST2能影響FGF-2誘導的軟骨細胞增長、分化，影響Sox9基因表達，並初步證實了該作用是通過Wnt 信號通路實現的。通過比較兩代DA大鼠硒缺乏或硒補充飲食下骨和軟骨生長發育指標及軟骨膠原及ADAMTSs的表達，證實硒缺乏可引起DA大鼠骺板損害，可使在F0及F1代DA大鼠GPx1、GPx4 及COLⅡ表達均顯著降低；F1代DA大鼠ADAMTS4表達顯著上調。缺硒飲食也可致使大鼠骨關節軟骨和骺板組織中HS6ST2表達降低。通過對影響HS6ST2的表達的細胞因子篩選，發現TNFα刺激人C28/I2軟骨細胞48h，HS6ST2的表達呈顯著降低。從而確定對HS6ST2表達影響最大的細胞因子是TNFα。通過對miRNA23a和miRNA23b與HS6ST2的miRNA與靶基因關係驗證證實HS6ST2為miRNA23a和miRNA23b的靶基因。總之，本研究闡明了 HS6ST2參與DA大鼠軟骨生長發育及骨化過程。通過Wnt 信號通路調控FGF-2誘導的軟骨細胞增長、分化。缺硒飲食可引起骺板損害，並致骨關節軟骨和骺板組織中HS6ST2表達降低；在軟骨細胞水平上，HS6ST2的表達受TNFα及Hsa-miR-23a、Hsa-miR-23b的調控。本課題以新的角度闡明了與HS6ST2相關的骨關節炎的分子發病機制。