动物造模,骨关节炎 中国实验动物信息网 2023-04-10 1185

　　骨关节炎是一种以关节软骨退变、软骨下骨异常改建、骨赘形成和关节炎症为主要特征的全关节疾病。65岁以上人群膝关节OA患病率高达50%，75岁以上患病率超过80%。

　　然而OA发病机制复杂不清，目前尚无有效干预药物，晚期以关节置换治疗为主。

　　软骨下骨改变与OA发生进展密切相关：OA软骨下骨早期表现为骨吸收，晚期表现为骨硬化，软骨下骨病变与软骨退变存在紧密时空关联。

　　但其作用机理长期困扰学界：

　　（1）软骨下骨异常骨改建如何导致全关节退变？

　　（2）软骨下骨破骨细胞一过性异常激活作用是什么？

　　（3）介导OA中软骨下骨与软骨对话的关键分子有哪些？

　　2023年4月5日，来自上海大学转化医学研究院的苏佳灿、井莹莹教授团队/长海医院创伤骨科陈晓教授团队在Science Advances发表了题为Maintaining hypoxia environment of subchondral bone alleviates osteoarthritis progression的研究文章。

　　该研究首次实现小鼠活体关节氧分压实时动态测量，证实OA早期软骨下骨过度激活的破骨细胞促进H型血管生成，引起关节氧微环境改变，是OA发生进展的关键环节，维持软骨下骨低氧微环境可有效延缓OA进展。

　　研究的*作者为上海大学转化医学研究院张浩博士后、王立鹏硕士、崔进博士后和王思成博士，通讯作者为上海大学转化医学研究院苏佳灿教授、井莹莹教授和上海长海医院陈晓教授。

　　原文链接：http://doi.org/10.1126/sciadv.abo7868

　　研究团队构建了前交叉韧带切除（ACLT）诱导的创伤性骨关节炎（PTOA）模型和编码L-Plastin（LPL）蛋白的Lcp1基因敲除小鼠。

　　在PTOA小鼠，造模2周后，Micro-CT结果提示骨吸收活动增强，TRAP&LPL免疫荧光提示破骨细胞达到峰值，LPL变化规律与破骨细胞一致。

　　LPL蛋白介导破骨细胞融合及分化，在Lcp1敲除小鼠，TRAP染色结果提示ACLT小鼠软骨下骨破骨形成减少，番红固绿染色结果提示软骨退变明显缓解。

　　血管造影结果提示在Lcp1敲除小鼠，ACLT造模后软骨下骨血管体积明显减少，18F-FMISO显像结果提示OA过程中关节氧分压升高，Lcp1敲除有利于维持关节低氧微环境。

　　通过对OA患者膝关节软骨细胞进行单细胞测序分析，课题组发现一群与OA进展密切相关的肥大软骨细胞，命名为OA相关肥大软骨细胞（OA-HTC），该群细胞OA信号通路明显上调，HIF1信号通路明显受到抑制。

　　在ACLT小鼠进一步证实，OA进展过程中软骨细胞HIF-1α不断降解，而Lcp1敲除能够抑制HIF-1α降解。

　　通过构建Hif-1α敲减AAV，番红固绿染色结果提示Hif1a敲低能够逆转Lcp1敲除对关节软骨的保护作用。

　　基于前述HIF-1α在保护关节软骨的重要作用，团队使用HIF-1α蛋白稳定剂DMOG干预PTOA小鼠，发现DMOG能够延缓软骨降解，维持软骨基质2型胶原表达。

　　基于前述证实抑制破骨细胞LPL表达延缓PTOA进展，该团队使用LPL蛋白靶向抑制剂Oxy A治疗PTOA小鼠，结果表明Oxy A能够延缓关节软骨钙化、抑制软骨基质降解。

　　研究团队系统验证了PTOA过程中软骨下骨破骨细胞一过性活跃、血管化增加、低氧微环境破坏、HIF-1α降解的现象，并通过维持关节低氧环境，延缓OA进展。

　　未来，该团队拟深入探究OA发病机制，并致力于OA治疗策略的改进和开发，从而在骨研究领域提供更多临床转化机会，构建基础研究向临床应用的桥梁。