HDAC4通过下调ATF4调控Acan-CreERT2;HDAC4d /d骨关节炎小鼠的细胞凋亡。

HDAC4 regulates apoptosis in Acan-CreERT2;HDAC4d /d mice with osteoarthritis by downregulating ATF4.

作者信息Jingrui Huang, Yukun Xu, Yujia Li, Yiming Pang, Xueting Ding, Raorao Zhou, Dan Liang, Xianda Che, Yuanyu Zhang, Chunfang Wang, Wenjin Li, Pengcui Li
PMID39895575
发布时间2025-05
DOI10.1002/2211-5463.13965

实验完整度

包含转基因动物模型构建、DMM手术诱导OA、影像学与组织学评估、免疫组化、RT-PCR和TUNEL等多层级验证,且包含功能与机制验证。

主要模型

Acan-CreERT2;HDAC4fl/fl条件性基因敲除小鼠 DMM手术诱导的创伤性骨关节炎小鼠模型

重点核对

小鼠基因型:Acan-CreERT2;HDAC4fl/fl 他莫昔芬注射剂量与时间:100 μg/g/day,连续5天 DMM手术时间:3月龄 评估时间点:术后8周(5月龄) 组织学评分系统:OARSI评分

摘要

先前的研究表明,组蛋白去乙酰化酶4(HDAC4)可通过激活转录因子4(ATF4)/CAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)信号通路调节内质网应激诱导的细胞凋亡,从而影响骨关节炎(OA)的进展。本研究使用Acan‐CreERT2;HDAC4fl/fl基因敲除小鼠探讨了HDAC4在OA软骨细胞凋亡中的调控机制。将40只小鼠分为四组:TM‐DMM组[2月龄注射他莫昔芬(TM),3月龄行内侧半月板失稳(DMM)手术]、TM‐sham组(2月龄注射TM,3月龄行假手术)、无TM‐DMM组(2月龄注射玉米油,3月龄行DMM手术)和无TM‐sham组(2月龄注射玉米油,3月龄行假手术)。通过影像学、组织学分析、免疫组织化学、逆转录酶聚合酶链反应和末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记染色评估细胞凋亡和软骨损伤。HDAC4敲低导致骨赘形成增加、关节间隙显著变窄和关节软骨损伤加重。此外,TM组中关键的凋亡相关标志物ATF4、CHOP、caspase‐3和caspase‐9的表达水平显著高于各自的对照组。综上,我们的结果表明HDAC4缺乏通过ATF4/CHOP信号通路在OA发病机制中导致凋亡增加。因此,上调HDAC4可能是一种潜在的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
HDAC4在骨关节炎中如何调节软骨细胞凋亡及其机制。
核心机制
HDAC4缺失通过上调ATF4/CHOP信号通路促进软骨细胞凋亡。
主要证据
在Acan-CreERT2;HDAC4fl/fl基因敲除小鼠中,DMM手术后HDAC4敲低导致关节间隙狭窄、骨赘形成、软骨损伤加重,并且ATF4、CHOP、caspase-3和caspase-9表达升高,TUNEL阳性细胞增多。
研究意义
上调HDAC4可能成为骨关节炎的潜在治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建条件性HDAC4敲除小鼠

验证HDAC4在软骨细胞中的特异性敲除是否成功建立。

将Acan-CreERT2小鼠与HDAC4fl/fl小鼠杂交获得Acan-CreERT2;HDAC4fl/fl小鼠,通过尾活检鉴定基因型,并通过注射他莫昔芬激活Cre重组酶实现HDAC4基因敲除,然后通过RT-PCR确认敲除效率。

2

DMM手术诱导OA模型

模拟创伤性骨关节炎,评估HDAC4敲低对OA进展的影响。

对3月龄小鼠行右膝关节DMM手术或假手术,术后常规饲养,于5月龄处死。

3

影像学与组织学评估

评估关节结构改变和软骨损伤程度。

使用X射线成像观察关节间隙和骨赘,通过Safranin O-Fast Green染色评估软骨损伤,并按OARSI评分系统评分。

4

凋亡相关蛋白表达检测

检测HDAC4敲低对凋亡标志物表达的影响。

使用免疫组织化学和RT-PCR检测HDAC4、ATF4、CHOP、caspase-3和caspase-9的表达水平。

5

TUNEL染色检测细胞凋亡

直接评估软骨细胞凋亡率。

对石蜡切片进行TUNEL染色,荧光显微镜观察并定量分析凋亡细胞阳性率。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证细胞功能变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
他莫昔芬----
小动物X光机Faxitron Inc.--
番红O-固绿Sigma-Aldrich--
抗HDAC4抗体AbclonalA0179
抗ATF4抗体Proteintech10835-1-AP
抗CHOP抗体Proteintech15204-1-AP
抗caspase-3抗体BIOSSbs-0081R
抗caspase-9抗体BIOSSbs-0050R
辣根过氧化物酶标记二抗ZSGB-BIOPV-9001
DM6B显微镜Leica--
TRIzol试剂Invitrogen--
NanoDrop OnecThermo Fisher Scientific--
PrimeScript™ RT预混液Takara--
SYBR Green™ Premix Ex Taq™ II扩增试剂盒Takara--
TUNEL细胞凋亡检测试剂盒-CY3BosterMK1016
SPSSIBM Corp.--
Prism 9.0版本GraphPad Software Inc.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠基因型:Acan-CreERT2;HDAC4fl/fl
阅读提示:Materials and methods - Transgenic mice
药物处理
他莫昔芬剂量:100 μg/g/天,连续5天
阅读提示:Materials and methods - Transgenic mice
手术模型
DMM手术时间:3月龄
阅读提示:Materials and methods - DMM surgery
观察时间
处死时间:5月龄(DMM术后8周)
阅读提示:Materials and methods - Transgenic mice
组织学评估
OARSI评分系统
阅读提示:Materials and methods - Histological evaluation