补肾法靶向Sclerostin/β-catenin信号通路调控BMSCs治疗骨质疏松性骨折的研究

Osteoporotic fracture is characterized by a decrease in bone mass and bone strength, leading to increase bone fragility, which is closely related to osteogenic differentiation. β-catenin may play a key role in the osteogenic differentiation of BMSCs. Knockout of the Sclerostin in mice can accelerate the healing process of fracture by activating the β-catenin signaling pathway. Sclerostin monoclonal antibody can promote bone formation to increase bone density on aged rat. Traditional Chinese Medicine tolds that Kidney dificiency is a principal pathogensis depression.The serum expression of Sclerostin has already apparently declined at the early stage of the senile osteoporotic fracture. So we supposed that the activated Sclerostin/β-catenin signaling pathway may promote BMSCs to take part in osteoporotic fracture healing , and it may be the target spot of tonifying kidney herb. ① This topic adopt some clinical samples to investigate the relation of Sclerostin and osteoporotic fracture. ② Lentivirus cloing technique could be used to study the possible mechanism which Sclerostin/β-catenin signaling pathway activate the osteogenic differentiation of BMSCs and the tonifying kidney herb’s influences on bone formaiton.③ To observe the effect of treatment of frature by transplantation of BMSCs which activated by tonifying kidney herb on OPF rats model.

骨质疏松性骨折(OPF)是因骨量丢失、骨强度下降导致骨脆性增强所致，与成骨细胞(OB)分化密切相关。β-catenin在骨髓基质干细胞(BMSCs)向OB分化中起重要作用。Sclerostin基因敲除鼠通过激活β-catenin加速骨折愈合。Sclerostin单克隆抗体可改善老年大鼠低骨量状态。中医认为肾虚为OPF的主要病机。我们发现老年OPF患者早期血清Sclerostin水平下降。故推测OPF患者存在Sclerostin/β-catenin通路调控BMSCs参与骨折修复，且可能是补肾药作用靶点。本课题①拟采用临床样本检测Sclerostin/β-catenin通路与OPF的关联性；②采用慢病毒克隆技术研究Sclerostin/β-catenin通路调控OPF患者BMSCs向OB分化中的作用及补肾药干预机制；③采用老年OPF大鼠模型研究补肾药作用的BMSCs移植到骨折断端观察愈合效果。

骨质疏松性骨折（Osteoporotic fracture, OPF）因骨量丢失、骨强度下降导致骨脆性增加，骨质疏松症的发病机制仍不明确。研究表明，骨质疏松症发生与成骨细胞分化密切相关，Wnt/β-catenin 信号通路在 BMSCs 增殖和向成骨细胞分化中起重要作用，SOST基因是调节骨吸收的关键因素之一。本项目首先通过收集OPF与非OPF患者骨折断端骨组织标本，通过RT-PCR 技术检测比较两组之间各因子 mRNA 的表达差异，采用Western blotting 技术检测比较两组之间各因子蛋白的表达差异 ，探明Wnt/β-catenin 通路RANKL/LGR4 破骨信号通路与OPF发生的关联性。通过实验用双能x线吸收法对骨质疏松性骨折患者骨密度进行测量，提取总RNA后,采用定量实时PCR检测OPG和RANKAL的相对表达水平以及SOST的相对表达水平；采用亚硫酸盐改性法治疗非骨质疏松性骨折骨组织和骨质疏松性骨折骨组织的基因组DNA, 并通过DNA测序测定CPG岛CPG位点的甲基化状态。研究表明，OPF 与 Wnt /β-catenin 成骨信号通路中 LRP5、β-catenin 、Runx2、C-myc 因子成骨抑制或减弱有关， 与 RANKL/LGR4 破骨信号通路中 RANKL因子破骨增强、LGR4 因子破骨抑制有关。可通过调控各因子的表达干预 OPF 的发生和治疗。 探明DNA甲基化影响SOST基因的转录表达,这可能在原发性骨质疏松症的发病机制中发挥重要作用。老年OPF患者早期血清Sclerostin水平下降，推测ER与经典Wnt通路调控BMSCs参与骨折修复，可能是补肾重要淫羊藿作用靶点，然后收集OPF患者骨髓间充质干细胞，通过慢病毒高表达和沉默技术研究Sclerostin 对OPF患者BMSCs细胞成骨分化的影响；通过qPCR检测sclerostin等基因、WB检测Sclerostin等蛋白、免疫荧光检测Sclerostin和β-catenin ，探明淫羊藿素通过ER与经典Wnt通路crosstalk调控人骨髓间充质干细胞成骨能力的机制。以大鼠为对象构建骨质疏松性模型，并构建老年骨质疏松性股骨骨折动物模型，进一步探讨补肾中药淫羊藿素作用的BMSCs移植到骨折断端后对骨质疏松及局部骨折修复情况。