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摘要
随着社会老龄化及全民健身的普及,骨性关节炎(OA)的发病增多,其机理及治疗手段越发引起关注。体内、体外实验表明,OA的发病与力学环境的变化密切相关,力学环境影响了关节软骨细胞功能、表型维持等一系列重要的生命活动。本课题组利用压痕实验测定小鼠正常关节软骨弹性模量,并使用包裹胶原的聚丙烯酰胺凝胶制备弹性模量E=105 Pa的硬基质来模拟正常关节软骨的力学环境,制备弹性模量E=500 Pa的软基质模拟早期OA弹性模量显著降低的力学环境。研究发现:与硬基质相比,软基质(E=500 Pa)抑制软骨细胞增殖,并诱导其凋亡。对软硬基质上培养的软骨细胞表达差异基因结果进行分析,发现p53通路下游共有30个功能蛋白的mRNA表达水平发生改变,其中Gadd45基因变化最为显著。利用激光共聚焦显微镜免疫荧光技术和细胞核蛋白提取免疫印迹技术,本课题组对P53蛋白的亚细胞定位进行了检测,发现在软基质上生长的软骨细胞中,p53蛋白的核内分布发生了明显的上调。进一步利用p53的抑制激活剂处理软硬基质上培养的软骨细胞,发现Gadd45基因在软硬基质上的差异表达消失,软骨细胞的凋亡减少。接着,本课题组进一步探索了不同弹性的ECM影响p53蛋白核内聚集的机理。整合素(Integrin)在已知的多数力学信号感知过程中都起到关键作用,是力学信号转导通路的重要起点。作为脚手架的黏着斑蛋白激酶(FAK)具有直接结合p53蛋白的能力,将胞外基质信号传递到细胞核内部影响细胞的增殖和凋亡。利用基因干扰技术本课题组发现Integrin/FAK作为p53的上游影响其入核。综上所述,ECM弹性通过Integrin/FAK/P53/Gadd45调控轴影响软骨细胞增殖、凋亡及OA的早期发生。本研究揭示ECM弹性改变对关节软骨细胞功能的影响,理清了力学环境调控软骨细胞功能的机理,为深入理解OA的病理机制和改善未来的治疗方案提供依据。
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