miRNA-140调控软骨Local RAS对骨关节炎中骨-软骨复合单元血管增生和交互作用影响的研究

Bone-cartilage compound unit, which is composed of cartilage and subchondral bone tissue, is the structural and functional center of joint and plays an important role in the pathomechanism of osteoarthritis. The new researches showed, dependently local renin-angiotensin pathway (Local RAS) expressed in bone and cartilage tissues. The activation of Local RAS pathway participate vascularization and cartilage destroy process in bone-cartilage compound unit. Aspartyl aminopeptidase (DNEPE), the direct targeting transcript of miRNA-140, can inhibit angiotensin II expression and block RAS pathway. Under the research idea of “miRNA-140→Local RAS pathway→bone-cartilage compound unit vascularization and cross talk”, our program plans to study miRNA-140, RAS proteins expression and bone cartilage compound unit vascularization and their relativity in different osteoarthritis stages; by over expressing miRNA and specific blocking RAS pathway, we hope to observe whether bone-cartilage compound unit vascularization and cross talk can be inhibited, and chondrocyte hypertrophic differentiation can be reversed. New research direction and potential therapeutic target are expected to provide for osteoarthritis research.

由关节软骨和软骨下骨构成的骨-软骨复合单元位于关节结构和功能的中心，在骨关节炎发病中扮演重要角色。最新发现，骨-软骨内均存在相对独立的局部肾素-血管紧张素通路（Local RAS），该通路的激活参与骨-软骨复合单元血管形成和软骨破坏。miRNA-140作为目前公认的软骨保护因子，其直接靶转录物天冬氨酰氨肽酶（DNPEP）可抑制血管紧张素II生成，进而阻断RAS激活。本项目拟在“miRNA-140→Local RAS通路→骨-软骨复合单元血管形成和交互作用”的思路下，明确骨关节炎不同发病阶段中miRNA-140、Local RAS通路、骨-软骨复合单元血管形成的相关性；通过上调miRNA-140表达和特异性拮抗Local RAS通路，观察能否抑制骨-软骨复合单元血管形成和骨-软骨界面交互作用，并逆转软骨细胞肥大分化，保护关节软骨。本项目有利于为骨关节炎提供新的研究方向和潜在治疗靶点。

骨关节炎（OA）是最常见的关节退行性疾病，其主要病理特征是关节软骨的破坏。近年来，相关证据表明RAS相关因子包括Renin、ACE、AT1R及VEGF等在OA软骨组织和滑膜中异常高表达，与OA发生、发展密切相关。同时，课题组先前的研究已经证实miRNA-140参与软骨细胞分化、维持软骨细胞正常功能，并调控软骨基质的合成和降解。但是，目前尚无研究报道OA软骨细胞中miRNA-140与软骨组织Local RAS的关系。因此，本项目主要研究miRNA-140是否可以抑制Local RAS通路的相关靶点，进而抑制软骨组织中血管形成，延缓OA的病理进展。本项目分别从临床研究、体外与体内实验证实：① 与正常软骨相比，OA患者软骨组织中RAS相关因子Renin、ACE、AT1R及VEGF的表达量随着OA程度加重呈上升趋势；相反，AT2R的表达量呈下降趋势。同时，与正常软骨相比，OA患者关节液中Renin、ACE、VEGF和MMP-13的表达明显增加，Pearson相关系数发现关节液中MMP-13的表达水平与OA患者的Renin、ACE和VEGF具有正相关性。②本研究成功构建了IL-1β诱导OA软骨细胞肥大分化的模型，鉴定出OA软骨细胞RAS表达的最佳浓度及最佳检测时间。其次，向OA软骨细胞转染miRNA-140 mimics可以延缓OA软骨细胞的肥大分化。③ 本研究证实miRNA-140 mimics可以调控IL-1β诱导的OA软骨细胞Local RAS相关因子的表达，抑制血管形成。同时，通过双荧光素酶报告基因实验证明DNPEP 3’-UTR与miRNA-140核苷酸序列存在靶向结合位点，miRNA-140可干预OA软骨细胞中DNPEP的表达，进而降低RAS相关因子的表达，延缓OA进展；④ 本研究通过MMT、凋亡蛋白和流式细胞术检测发现，过表达miRNA-140能够逆转IL-1β诱导的OA软骨细胞凋亡、促进OA软骨细胞的增殖。⑤ 本研究发现外源性关节腔注射miRNA-140 agomir和拮抗ACE 和AT1R后，并可显著下调OA大鼠软骨组织中ACE、AT1R 及VEGF等RAS相关因子表达，同时抑制软骨基质降解酶MMP13及ADAMTS-5的表达，从而延缓OA软骨的退变。因此，以上结果表明RAS 相关靶点蛋白可能是治疗OA的潜在机制，为将来OA的治疗提供了新的理论依据。