吡咯喹啉醌对软骨细胞线粒体的调节及其软骨保护作用机制

软骨细胞线粒体在OA病程中起有重要作用，我们尝试应用线粒体调节剂防治OA，将具有促线粒体生成及功能调节作用的吡咯喹啉醌（ PQQ）作用于OA动物模型及体外培养的软骨细胞，观察到了其OA防治效应及对软骨细胞CREB磷酸化的调节现象。为阐明其具体作用机制，本项目拟观察PQQ对软骨细胞线粒体数量、形态、分布与移动、线粒体膜电位、mtDNA以及线粒体功能的影响；筛选出其对线粒体呼吸复合体作用的位点；探讨CREB及CREB磷酸化在PQQ软骨细胞线粒体调节效应中的作用及PGC-1α与该效应间的关联，并明确其具体作用的转录因子种类；验证PQQ体内效应过程存在一条PQQ- - CREB磷酸化 - - PGC-1α激活- - 线粒体生成及功能调节- - 关节软骨结构保护的作用途经，以及PQQ通过线粒体（效应细胞器）和PGC-1α（效应分子）两个关键调节点发挥其软骨结构保护作用的假设；为PQQ药物开发奠定前期理论基础。

本课题通过探究吡咯喹啉醌（Pyrroloquinoline Quinone，PQQ）对软骨细胞内线粒体的调节作用,发现：（1）无论是在细胞层面或是动物组织层面，PQQ均表现出有维持线粒体结构完整性、保护软骨细胞的作用；（2）PQQ能抑制关节软骨内软骨细胞的凋亡和II型胶原的降解，延缓骨关节炎（动物模型）的发展；（3）线粒体在软骨细胞中含量极少，通过有氧代谢所生成的三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate）占总体比例很少，但这一细胞器仍对软骨细胞凋亡、骨关节炎的发生有重要影响；（4）胰岛素样生长因子结合蛋白-3（Insulin-like growth factor binding protein-3，IGFBP3）能在动物组织水平上诱导软骨细胞凋亡，其机制依赖线粒体途径；（5）IGFBP3诱导软骨细胞凋亡的效果能被PQQ所阻断。上述结果可以说明：（1）尽管线粒体对软骨细胞内ATP总量的贡献很少，但其对维持软骨细胞的存活仍有重要作用；（2）线粒体超微结构完整性的破坏能启动内源性Caspase凋亡途径诱导软骨细胞凋亡；（3）以往报道的骨关节炎患者关节腔内高表达量的IGFBP3极有可能是此疾病的始发因素；（4）PQQ通过维持线粒体结构的完整性，保护软骨细胞。这些结论可以为PQQ或其提取物对骨关节炎的临床发展提供基础理论。