Ghrelin在青少年特发性脊柱侧凸骨骼异常发育中的作用及分子机制研究

Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a disease with unknown aetiology, high rates of morbidity and disability. Previous studies have shown that there are various hormone level disturbances in AIS patients. Ghrelin is one of those hormones which significantly increased in AIS, but its regulation of spinal growth rarely studied. Ghrelin plays an important role in the regulation of bone formation. It can affect the metabolic rate of chondrocytes, osteoblast differentiation and osteoblast function. Our previous study found that primary cells from AIS patients have different response to Ghrelin, compared to normal people. Accordingly, we hypothesize that Ghrelin may play an important role in the pathogenesis of AIS. In this study, we planned to investigate the effects of Ghrelin on chondrocyte metabolism, osteoblast differentiation, osteoblasts and osteoclast function in AIS, by using primary cell lines from AIS patients and healthy controls, knockout mice, bone cell lines. We aim to explore the mechanism of Ghrelin mediated spine abnormal growth in AIS from the whole level.

青少年特发性脊柱侧弯（AIS）发病率、致残率高，其发病机制迄今未明。现有研究显示：AIS患者中存在多种激素水平紊乱，其中，胃饥饿素（Ghrelin）在AIS患者中显著升高，但其对脊柱生长的调控作用鲜有研究；Ghrelin对骨形成起到重要的调控作用，它能够促进软骨细胞代谢，且对成骨细胞分化和细胞功能有影响。我们前期研究发现，AIS患者原代细胞系对Ghrelin反应相比正常人存在差异。据此，我们推测Ghrelin在AIS发病中可能起到重要作用。在本研究中，我们计划从Ghrelin对软骨细胞代谢、成骨细胞分化、成骨细胞及破骨细胞功能的影响入手，应用AIS患者及健康对照的原代细胞系、基因敲除小鼠、成骨细胞系等模型，探索在AIS中，Ghrelin对软骨细胞功能、成骨分化及成骨功能存在差异影响的具体机制，以便从整体水平探讨Ghrelin在AIS中介导脊柱异常发育的机制。

脊柱侧凸是指脊柱在冠状面上椎体向侧方移位并伴有椎体旋转畸形的疾病，其中特发性脊柱侧凸（AIS）约占整个脊柱侧凸的 80%，其发病机制迄今未明。现有研究显示：AIS患者中存在多种激素水平紊乱，其中，胃饥饿素（Ghrelin）在AIS患者中显著升高，但其对脊柱生长的调控鲜有研究；Ghrelin对骨形成起到重要的调控作用，它能够促进软骨细胞代谢，且对骨细胞的分化和细胞功能有影响。我们前期研究发现，AIS患者原代细胞系对Ghrelin反应相比对照组存在差异。据此，我们推测Ghrelin在AIS发病中可能起到重要作用。.在本研究中，我们主要从Ghrelin对AIS患者软骨细胞代谢、成骨细胞分化、成骨细胞及破骨细胞功能的影响入手，应用AIS患者及健康对照的原代细胞系、成骨细胞系等模型，探索AIS中Ghrelin对软骨细胞功能、成骨分化及成骨功能造成影响的具体机制，以便从整体水平探讨Ghrelin对AIS中介导脊柱异常发育的机制。.经过研究，我们发现AIS患者的胶原蛋白Ⅱ（COLⅡ），SOX9，AGGRECAN（ACAN）和GHSR的mRNA和蛋白表达水平高于对照组，GHSR下游信号通路成员p-STAT3(ser727)和p-ERK1/2的蛋白质水平增加。此外，我们用100nM ghrelin 处理了来自AIS患者的软骨细胞，细胞增殖测定和Western印迹显示Ghrelin促进软骨细胞增殖并增强COLⅡ，SOX9，ACAN，p-ERK1/2和p-STAT3表达。而所有这些现象都可以被ghrelinþ-GHRP-6（一种ghrelin受体抑制剂）治疗所消除。RNA和蛋白质分析显示，AIS松质骨中RANKL／OPG较高，RUNX2水平较低，表现出较低的成骨能力。.通过本研究，我们发现AIS患者软骨细胞受Ghrelin影响其代谢及功能发生了相应变化：Ghrelin通过其受体GHSR影响调控RANKL/RANK/OPG信号通路调节成骨细胞增殖及活性，并进一步影响脊柱纵向生长发育；本研究创新性的发现AIS患者中GHSR的表达及Ghrelin调控RUNX2调节成骨分化的具体通路。.在本研究中，我们系统地阐明了Ghrelin在AIS中介导脊柱异常发育的相关机制，这些结果对于全面描述AIS发生发展的机制具有重要意义，而AIS发病机制的阐明，对于AIS的早期发现、进展预警、下一代治疗方式的探寻