盘状结构域受体1抑制通过增强自噬缓解骨关节炎

Discoidin Domain Receptors 1 Inhibition Alleviates Osteoarthritis via Enhancing Autophagy.

作者信息Hsin-Chaio Chou, Chung-Hwan Chen, Liang-Yin Chou, Tsung-Lin Cheng, Lin Kang, Shu-Chun Chuang, Yi-Shan Lin, Mei-Ling Ho, Yan-Hsiung Wang, Sung-Yen Lin, Chau-Zen Wang
PMID32977456
发布时间2020-09-23
DOI10.3390/ijms21196991

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK8)和体内小鼠ACLT模型,但未包含类器官、患者样本或组学数据,功能验证及机制验证仅通过组织学、免疫组化和TUNEL进行。

主要模型

人关节软骨细胞(HAC)细胞系 ACLT诱导的OA小鼠模型(C57BL/6小鼠)

重点核对

7 rh浓度:6.9 nM和13.8 nM 给药方式:关节内注射 给药频率:前2周每周3次,后4周每周1次 OA诱导方式:右膝ACLT手术 小鼠品系、性别、周龄:C57BL/6雄性8周龄

摘要

我们最近报道,软骨细胞特异性敲除盘状结构域受体1(Ddr1)通过减少软骨细胞肥大终末分化和凋亡,延迟了生长板的软骨内成骨(EO)。骨关节炎(OA)关节软骨中软骨细胞的生物学和表型变化与EO过程中观察到的现象相似。此外,自噬可以促进软骨细胞存活并防止OA中关节软骨的降解。在此基础上,我们探讨了Ddr1抑制对OA预防的作用,并进一步研究了自噬在用Ddr1抑制剂(7 rh)治疗OA中的作用。采用前交叉韧带横断(ACLT)-OA模型研究7 rh在体内的作用。将40只8周龄小鼠随机分为四组,包括假手术组、ACLT组和两个治疗组(ACLT加7 rh 6.9 nM或13.8 nM)。根据研究设计,将生理盐水或7 rh关节内(IA)注射到研究膝关节,每周3次,持续2周,然后每周1次,持续4周。结果表明,7 rh治疗显著改善了功能表现(负重能力和跑步耐力),减少了软骨降解,并降低了终末分化标志物(X型胶原、印度刺猬蛋白和基质金属蛋白酶13)的表达。此外,7 rh通过降低哺乳动物雷帕霉素靶蛋白的表达并增强轻链3和beclin-1的表达,调节软骨细胞自噬,从而减少软骨细胞凋亡。这些结果表明,IA注射7 rh可以减少软骨细胞凋亡并促进软骨细胞自噬,从而减轻软骨降解。我们的观察提示,IA注射7 rh可能代表一种潜在的疾病修饰疗法,以预防OA进展。

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
抑制Ddr1是否通过调节自噬来减轻ACLT诱导的骨关节炎(OA)进展?
核心机制
Ddr1抑制通过降低mTOR表达、增强LC3和beclin-1表达来促进软骨细胞自噬,从而减少软骨细胞凋亡和终末分化,减轻软骨降解。
主要证据
在ACLT诱导的OA小鼠模型中,关节内注射7 rh(6.9 nM和13.8 nM)改善了负重能力和跑步耐力,降低了OARSI评分,减少了Col X、IHH、MMP13的表达和TUNEL阳性细胞率,同时降低了磷酸化mTOR、增加了LC3和beclin-1的表达。
研究意义
研究表明关节内注射7 rh可能代表一种潜在的疾病修饰疗法,用于预防OA进展。

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

体外细胞毒性评估

确定7 rh的安全浓度及其对IL-1β刺激的软骨细胞活力的影响

采用CCK8实验检测7 rh(6.9 nM和13.8 nM)处理及与IL-1β共培养后的人关节软骨细胞活力。

2

OA模型建立与给药

建立ACLT诱导的OA小鼠模型并给予7 rh治疗

对8周龄C57BL/6小鼠进行右膝ACLT手术,并关节内注射7 rh或生理盐水,评估治疗效果。

3

膝关节功能评估

评估7 rh对OA诱导后膝关节负重能力和跑步耐力的影响

通过负重分布测试和跑步机测试评估小鼠后肢功能。

4

组织学评估

评估7 rh对OA软骨降解的影响

通过Safranin O-Fast Green染色和OARSI评分评估软骨结构及GAG含量。

5

免疫组化检测标志物

评估7 rh对软骨细胞终末分化、凋亡和自噬相关蛋白表达的影响

通过免疫组化检测Col X、IHH、MMP13、活化caspase-3、磷酸化mTOR、LC3和beclin-1的表达。

6

凋亡检测

评估7 rh对软骨细胞凋亡的影响

通过TUNEL染色检测软骨细胞凋亡率。

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

产品清单

实验环节名称品牌货号
Dulbecco改良Eagle培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
CCK-8试剂ElabscienceE-CK-A361
多功能酶标仪BioTekSynergy H1
C57BL/6小鼠Jackson laboratory--
双通道重量测量仪Singa Technology Corporation--
Columbus Instruments啮齿动物跑步机----
番红O-固绿Sigma--
HRP/DAB检测试剂盒Abcamab64264
抗X型胶原抗体Abcamab58632
抗IHH抗体Abcamab52919
抗MMP13抗体Abcamab39012
抗活化caspase-3抗体Abcamab2302
抗磷酸化mTOR抗体Cell Signaling4858s
抗LC3抗体Proteintech14600-1-AP
抗beclin-1抗体Proteintech11306-1-AP
TissueFAXS显微镜TissueGnostics GmbH--
HistoQuest分析软件TissueGnostics--
TUNEL检测试剂盒Roche12156792910
Leica免疫荧光系统Leica MicroImaging--

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
体外细胞实验
细胞系(HAC)的来源;7 rh浓度(6.9 nM和13.8 nM);IL-1β浓度(10 ng/mL);处理时间(48小时);重复次数(四次重复,重复三次)。
阅读提示:Methods 4.1和4.2;Figure 1 legend
动物模型
小鼠品系、性别、周龄(C57BL/6雄性8周龄);OA诱导方式(右膝ACLT);分组(sham, ACLT, 治疗组);给药剂量、频率和体积(10 μL,前两周每周3次,后四周每周1次)。
阅读提示:Methods 4.3
功能评估
负重测试仪器和频率;跑步测试参数(起始速度8.5 m/min,每3分钟增加2.5 m/min,最大速度25 m/min,时间限制15分钟)。
阅读提示:Methods 4.4和4.5
组织学评估
固定、脱钙、包埋、切片厚度;染色方案(Safranin O-Fast Green);OARSI评分系统。
阅读提示:Methods 4.6
免疫组化
抗原修复、阻断、抗体浓度和稀释比例(未明确);定量方法(HistoQuest,背景阈值5-255);样本量(每组12个)。
阅读提示:Methods 4.7
凋亡检测
TUNEL染色步骤;定量方法(TUNEL阳性细胞百分比)。
阅读提示:Methods 4.8