低氧/HIF-α通路在骨细胞参与磨损颗粒诱导假体周围骨溶解中的作用和机制研究

基本信息
批准号:81802141
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:康辉
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蔡明,杨建军,丛锐军,李亘,吴格安,黄冰青
关键词:
磨损颗粒低氧/HIFα通路骨细胞骨溶解关节假体无菌性炎症松动
结项摘要

Wear particle-induced aseptic osteolysis is an important cause of prosthetic loosening after arthroplasty. Currently, studies have showed that it is not effective to improve the abnormality of bone quality and microstructure caused by osteolysis only with use of anti-bone absorption or pro-bone formation drugs. Therefore, it is very necessary to explore a new mechanism that can synergistically regulate bone resorption, bone formation and bone microstructure reconstruction under inflammatory conditions. Osteocytes are important effectors that can regulate bone remodeling and bone microstructure reconstruction under inflammatory conditions during the process of osteolysis. Recently, we found that wear particles could significantly inhibit the expression of HIF-1α and HIF-2α in osteocytes, meanwhile the activation of hypoxia/HIF-α pathway could greatly delay the differentiation of osteocytes, inducing them a change in biological behavior that was contrary to wear particle action. Therefore, we speculated that the wear particles may induce the biological behavior changes of osteocytes and periprosthetic osteolysis by inhibiting the expression of hypoxia/HIF-α pathway in osteocytes. In order to verify our speculation, morphology, molecular biology and other means will be applied in vivo and vitro to clarify the specific process and molecular mechanism that wear particles inhibit the expression of hypoxia/HIF-α pathway in osteocytes and induce periprosthetic osteolysis. This study can not only deepen the understanding of periprosthetic osteolysis, but also hope to provide a theoretical basis for hypoxia/HIF-α pathway as a target, prevention and treatment of osteolysis and promote bone repair.

磨损颗粒诱导的无菌性骨溶解是关节置换术后假体松动发生的重要原因。目前,单纯行抗骨吸收、促骨形成治疗并不能有效改善骨溶解引起的骨质量及显微结构异常,因此,仍需探索能从多层面协同调控炎症性骨吸收、骨形成及骨显微结构重塑的新机制。骨细胞是骨溶解过程中调控炎症性骨改建、骨显微结构重建的重要效应细胞。我们新近的研究发现,磨损颗粒能抑制骨细胞HIF-1α、HIF-2α的表达,激活低氧/HIF-α通路能延缓骨细胞的分化,促使其产生与颗粒作用相反的生物学行为改变。因此,推测磨损颗粒可能通过抑制低氧/HIF-α通路的表达,促使骨细胞生物学行为改变,诱导骨溶解。本研究拟借助形态学、分子生物学等手段,通过体内和体外实验,阐明磨损颗粒抑制骨细胞低氧/HIF-α通路表达诱导骨溶解的具体过程及分子机制。这不仅有助于加深对假体周围骨溶解的认识,还有望为以低氧/HIF-α通路为靶点,防治骨溶解、促进骨修复提供理论依据。

项目摘要

磨损颗粒诱导的无菌性骨溶解是关节置换术后假体松动发生的重要原因。目前磨损颗粒调控骨细胞生物学行为诱导骨溶解的具体机制尚不明确,仍需进一步研究。本课题通过动物模型构建、体外细胞培养、免疫组织化学以及分子生物学实验方法探讨了磨损颗粒对骨细胞生物学行为的影响,进一步阐述了低氧模拟化合物去铁敏(DFO)防治磨损颗粒诱导骨溶解的疗效及作用机制。研究结果显示,与正常骨组织相比,假体松动患者骨组织中Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β表达显著升高,骨细胞焦亡显著激活。UHMWPE颗粒诱导小鼠颅盖骨组织中Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β表达显著升高, UHMWPE颗粒干预后的MLO-Y4 Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β表达显著升高,IL-1β含量显著增多。应用caspase-1抑制剂Ac-YVAD-CMK干预后UHMWPE颗粒诱导的骨溶解改善,破骨细胞生成减少。UHMWPE颗粒能显著上调小鼠颅盖骨组织、骨细胞系MLO-Y4 中LC3B的表达,下调P62的表达,应用自噬抑制剂3-MA干预能显著升高骨细胞焦亡标志物Caspase-1、Cleaved-IL-1β的表达。DFO能时间依赖性上调骨细胞MLO-Y4 LC3B的表达,激活骨细胞自噬,同时下调Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β表达,抑制骨细胞焦亡。UHMWPE颗粒能通过诱导骨细胞焦亡方式促进假体周围骨溶解,作为机体的一种自我保护机制,自噬能减轻UHMWPE颗粒诱导的骨细胞焦亡,DFO能通过活化自噬的方式阻抑UHMWPE颗粒诱导的骨细胞焦亡,防治假体周围骨溶解。本项研究成果进一步阐释了磨损颗粒诱导假体周围骨溶解的发生机制,为以骨细胞焦亡、自噬以及低氧模拟化合物为靶点,设计和构建药物,防治骨溶解储备了科学基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022

康辉的其他基金

相似国自然基金

1

Hedgehog信号通路在磨损颗粒诱导假体周围骨溶解中的作用及机制

批准号:81672238
批准年份:2016
负责人:徐耀增
学科分类:H0611
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
2

SOST/sclerostin在骨细胞参与假体周围骨溶解过程中的作用和机制研究

批准号:81472105
批准年份:2014
负责人:徐炜
学科分类:H0605
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
3

表观遗传学信号分子-BET蛋白在磨损颗粒诱导假体周围骨溶解中的作用和机制研究

批准号:81772329
批准年份:2017
负责人:王昌耀
学科分类:H0604
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
4

雷尼酸锶抑制磨损颗粒诱导小鼠假体周围骨溶解的作用及机制研究

批准号:81460333
批准年份:2014
负责人:金群华
学科分类:H0605
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目