基质蛋白Periostin在绝经后骨质疏松发病过程中的调控作用及相关机制

The research of osteoporosis have deeply reached to the level of molecular biology, the regulatory role of matricellular protein is one of the hot research. Several studies have analyzed that periostin is a novel matricellular protein secreted by osteoblasts and is associated with bone metabolism, bone development and repair, despite its initial identification in bone, investigations of periostin functions in metabolic bone diseases like osteoporosis are less abundant. In our previous study, over-expression of periostin can significantly corrected bone loss. Therefore, we hypothesize that periostin may be an important regulator in the pathogenesis of osteoporosis and osteoporotic bone fracture repair process. To confirm this hypothesis, we will investigate the impacts of periostin in bone remodeling and bone repair and possible mechanisms at the organ and the level of cellular and molecular biology, use of PCR, immunohistochemistry, ELISA, gene silencing and RNA interference technologies, from tissue, cells, molecules, and animals explore the important role of periostin in bone remodeling and bone repair. This study lay emphasis on the impacts of periostin, providing the theoretical and experimental evidence for pathogenesis of osteoporosis, and raising a new idea for the prevention and treatment of osteoporosis.

骨质疏松的研究已深入到分子生物学水平，其中基质蛋白的调控作用是研究热点之一。 研究表明成骨细胞分泌的胞外基质蛋白Periostin与骨代谢发生、发展及骨修复关系密切，而骨质疏松症作为一种发病率较高的骨代谢异常疾病，Periostin与骨质疏松的相互作用关系尚不清楚。我们预实验结果提示Periostin与骨质疏松关系密切并且其过表达后可显著纠正骨量丢失。故我们提出假说：Periostin在骨质疏松发病过程及骨质疏松骨折骨修复过程中可能起重要作用。为验证假说，本课题着重从器官与细胞分子生物学水平研究Periostin在绝经后骨质疏松发病过程中的调控作用及可能机制，应用PCR、免疫组化、血清学ELISA、基因沉默及RNA干扰等技术，从组织、细胞、分子以及动物体内多层次探讨Periostin在骨重建及骨修复中的重要作用及可能机制。本项目试图进一步阐明骨质疏松的发病机制，为其防治提供新途径和新理念。

骨膜蛋白（Periostin，Postn）作为一种反映骨膜活性、骨质量的生物标记物，其是否参与了骨质疏松的发病过程目前尚不清楚。目前的研究表明，老年女性髋部骨折发生后血清骨膜蛋白水平较高。升高的骨膜蛋白与骨密度丢失有关，但骨折本身可能在早期愈合阶段增加骨膜蛋白水平。本研究旨在量化骨膜蛋白水平与骨密度丢失及其可能的影响骨折愈合。同时探讨骨膜蛋白Postn对骨质疏松大鼠骨代谢的影响及其在骨质疏松发生过程中的调控作用。本研究发现骨折后骨膜蛋白的初始水平有显著性差异，表现为患者高于对照组。骨膜蛋白与股骨颈骨密度显著负相关，与β-ctx显著正相关，与PINP显著性正相关。经过多因素变量分析，骨膜蛋白仍然是一个独立的股骨颈骨密度的危险因素，可解释骨密度变异的19.1%。7天内取样的骨膜蛋白骨折后从第2天开始急剧增加，360天时下降并维持在略高水平。骨膜蛋白的百分比变化与骨折后第7天β-ctx显著性正相关和PINP的变化呈显著性正相关。动物实验发现骨质疏松发生后血清Postn表达明显增加，BMSCs成骨分化过程中Postn基因表达及骨组织中Postn蛋白表达均明显降低。本研究还证实尽管骨膜蛋白促进了成骨细胞的增殖和分化。本实验同时也证实了骨膜蛋白的变化可明显引起Wnt信号传导通路的变化, 而Wnt信号传导通路激动与阻滞可改变骨膜蛋白的成骨作用。综上所述，骨膜蛋白可能是通过Wnt信号传导通路参与了骨质疏松发病过程。急性髋部骨折的老年女性股骨颈骨密度升高后血清骨膜蛋白水平是一个独立的预测因子。在早期愈合过程中增加的骨膜蛋白水平提示骨膜蛋白在骨修复中起一定作用。