HAS-2/3基因沉默对软骨细胞骨架的影响及其分子机制研究

The cartilage cells composed of microfilament, microtubule and intermediate fiber. Cartilage cells skeleton could maintain important architecture and function of cartilage cells. Hyaluronic acid synthase -2/3(HAS - 2/3) is a kind of specific bifunctional glycosyl transferase, catalytic synthesis of hyaluronic acid in the body, thus play an important role in a series of physiological and pathological process. Recent studies have shown that hyaluronic acid (HA) has a protective effect on cartilage, HA receptor CD44 on the cartilage cell surface can be associated with a variety of membrane cytoskeleton protein interaction, and with a variety of Rho signal pathways in cells and cell metabolism related process. In addition, our previous studies have further confirmed protective function of hyaluronic acid synthetase for cartilage cells, but the mechanism is still unclear. This study takes cartilage cells as the research object, with RNA interference as a platform, through the silence of HAS-2/3 genes, utilizing the means such as morphology, molecular biology, screening possible receptor of HAS -2/3, to explore the cartilage cells skeleton protection of hyaluronic acid synthase in animals and cell level. This research will help to clarify the molecular mechanism of cartilage protection by HAS-2/3, to provide new idea for delaying the cartilage degeneration and early prevention for osteoarthritis.

由微丝、微管及中间纤维组成的软骨细胞骨架是维持软骨细胞形态和功能的重要架构，其破坏是导致软骨细胞发生退变、骨关节炎的重要原因之一。透明质酸合成酶2/3（HAS-2/3）是一类特异性双功能糖基转移酶，在体内催化透明质酸合成, 从而在一系列生理、病理过程中扮演重要角色。近期研究证明透明质酸（HA）对软骨具有保护作用，通过CD44，其可与多种细胞骨架蛋白相互作用，并与细胞内Rho信号通路和多种细胞代谢过程相关。我们的前期研究也进一步证实HAS-2/3对软骨细胞的保护作用，但其作用机制仍不清楚。本研究以软骨细胞为研究对象，以RNA干扰为平台，通过沉默HAS-2/3基因，利用形态学、分子生物学等手段，筛查HAS-2/3可能存在的受体，在动物及细胞水平研究HAS-2/3对软骨细胞骨架的保护作用。上述研究将有助于阐明HAS-2/3软骨保护作用的分子机制，为延缓软骨细胞退变和骨关节炎的早期预防提供新思路。

由微丝、微管及中间纤维组成的软骨细胞骨架是维持软骨细胞形态和功能的重要架构，其破坏是导致软骨细胞发生退变、骨关节炎的重要原因之一。HAS-2/3合成的减少可能会加重软骨细胞骨架的退变，造成其形态及功能障碍，诱发或加重骨关节炎；HAS-2/3的合成减少，可引起软骨细胞CSK的形态改变和表达下调，导致软骨退变，这是骨关节炎的潜在分子机制。本研究成功构建HAS-2、HAS-3两种基因沉默的软骨C28/I2细胞系，并在进一步的细胞和动物实验中发现下调HAS-2/3的表达，会显著促进软骨细胞的凋亡，证明HAS-2和HAS-3对软骨细胞具有保护作用；下调HAS-2/3的表达，Rho-A相关通路关键信号分子核酸水平以及蛋白质水平同时升高，这说明 HAS-2和 HAS-3对Rho-A信号通路的影响是转录水平的影响。同时，软骨细胞骨架受到破坏，其机制可能是HAS-2或者HAS-3的表达下调后激活RhoA/ROCK信号通路。透明质酸合成酶2/3（HAS-2/3）是一类特异性双功能糖基转移酶，在体内催化透明质酸合成, 从而在一系列生理、病理过程中扮演重要角色。本研究以软骨细胞为研究对象，以RNA干扰为平台，通过沉默HAS-2/3基因，利用形态学、分子生物学等手段，筛查HAS-2/3可能存在的受体，在动物及细胞水平研究HAS-2/3对软骨细胞骨架的保护作用。中间纤维（波形蛋白）是OA早期最先受损的CSK蛋白，其次是肌动蛋白丝，而微管蛋白的改变最晚，这将为早期OA的预防、诊治和研究提供新思路；通过从基因或分子水平提高软骨细胞HAS-2/3的表达，改善软骨细胞CSK的形态和功能，同时增加内源性透明质酸的合成，或许是将来治疗软骨退变和骨关节炎的新靶点。