低强度脉冲超声通过叉头框蛋白O1抑制骨关节炎软骨细胞凋亡的机制研究

Osteoarthritis has the highest incidence in orthopedic degenerative diseases and its mechanism remains unclear. There is no safe, economical and effective treatment except surgical intervention. Clinical trials found that low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) could relieve symptom of osteoarthritis and reduce joint effusion. Our previous research found that LIPUS could decrease the activity of FoxO1, and inhibit chondrocyte apoptosis. This study hypothesizes that LIPUS could regulate the activation of FoxO1 via integrin β1, PI3K/Akt and JNK signaling pathway, and then inhibit the chondrocyte apoptosis. This study designs procedures in vitro and in vivo, to investigate the mechanism of LIPUS influencing the transcriptional activity and phosphorylation of FoxO1 via PI3K/Akt and JNK signaling pathway. Finally, this study aims to reveal the possible mechanism of LIPUS inhibiting chondrocytes apoptosis, to provide new therapeutic targets for chondrocyte apoptosis, and to be potentially valuable in the therapy of osteoarthritis.

骨关节炎是目前发病率最高的骨关节退行性疾病，但其发病机制尚不明确，目前治疗依赖于手术，缺乏经济、安全、有效的治疗手段。目前的临床研究发现，低强度脉冲超声(LIPUS)可以缓解骨关节炎患者的症状，减少关节腔积液，但其中的分子机制尚不明确。我们的前期实验发现：LIPUS抑制了FoxO1的活性，也抑制了软骨细胞凋亡相关蛋白的表达。据此我们提出假说：LIPUS通过整合素β1以及PI3K/Akt及JNK通路调控FoxO1的激活，抑制软骨细胞凋亡。本研究着重围绕LIPUS对FoxO1的功能影响，通过体内外实验阐明LIPUS经软骨细胞整合素β1/PI3K/Akt及JNK通路对FoxO1蛋白转录活性、磷酸化水平的作用，探索LIPUS对凋亡相关蛋白的影响，揭示LIPUS通过FoxO1相关信号通路抑制软骨细胞凋亡的具体机制，为软骨细胞凋亡提供新的干预靶点，为LIPUS用于骨关节炎的康复治疗提供科学依据。

骨关节炎（osteoarthritis, OA）是老年人健康的主要威胁之一，临床研究证实，OA软骨中炎症水平导致细胞功能障碍和细胞外基质（extracellular matrix, ECM）降解，进一步加剧OA的发生。近年来研究表明，长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）是OA的潜在治疗靶点。我们发现lncRNA-POU3F3的异常表达已在多种癌症中发现，然而，POU3F3在OA中的作用尚不清楚。本研究通过生物信息学预测平台发现lncRNA-POU3F3/miR-29a-3p以及miR-29a-3p/FOXO3可能存在靶向关系，通过文献检索进一步发现miR-29家族在骨关节炎期间软骨ECM调节中起着关键作用，并有叉头转录因子（forkheadboxclass, FOXO）转录因子家族在包括OA在内的自噬相关损伤中发挥关键作用。然而，目前尚不清楚它们在OA发生中是否直接相关。本文拟在生物信息学平台预测靶点以及文献研究基础上，进一步验证lncRNA-POU3F3/miR-29a-3p/FOXO3之间的靶向性，并通过临床、体外和体内实验，深入探讨lncRNA-POU3F3/miR-29a-3p/FOXO3信号轴能否调节软骨细胞的损伤过程进而影响OA的发生发展，有望为OA的早期诊断以及个性化治疗提供临床基础和理论依据。