抑制核受体RORα通过调节IL-6/STAT3通路减轻骨关节炎的软骨损伤

Inhibition of nuclear receptor RORα attenuates cartilage damage in osteoarthritis by modulating IL-6/STAT3 pathway.

作者信息Tongzhou Liang, Taiqiu Chen, Jincheng Qiu, Wenjie Gao, Xianjian Qiu, Yuanxin Zhu, Xudong Wang, Yanbo Chen, Hang Zhou, Zhihuai Deng, Pengfei Li, Caixia Xu, Yan Peng, Anjing Liang, Peiqiang Su, Bo Gao, Dongsheng Huang
PMID34584074
发布时间2021-09-28
DOI10.1038/s41419-021-04170-0

实验完整度

包含临床软骨样本分析、ACLT诱导的OA小鼠模型、原代人软骨细胞体外实验和RNA-seq转录组分析,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

人OA软骨标本 ACLT诱导的OA小鼠模型 原代人关节软骨细胞

重点核对

RORα在OA软骨中的表达水平及其与OA严重程度的相关性 关节内注射si-Rora腺病毒对OA小鼠软骨损伤的改善效果 SR3335和SR1078处理对软骨细胞基质合成和分解代谢的影响 IL-6刺激后RORα敲低对软骨细胞基质代谢和STAT3磷酸化的影响 RORα与STAT3蛋白及IL-6启动子区的相互作用

摘要

骨关节炎(OA)的特征是软骨破坏、慢性炎症和局部疼痛。有证据表明,视黄酸受体相关孤儿受体α(RORα)在软骨发育和OA发病机制中至关重要。在此,我们研究了核受体家族重要成员RORα在调节OA病理特征发展中的作用和分子机制。对临床软骨标本的研究表明,RORα表达水平与OA严重程度和软骨损伤呈正相关。在前交叉韧带横断诱导的体内OA模型中,关节内注射si-Rora腺病毒逆转了软骨损伤。RORα阻断后,软骨基质成分II型胶原和聚集蛋白聚糖的表达升高。RNA-seq数据表明,IL-6/STAT3通路显著下调,表现为IL-6和磷酸化STAT3的表达水平均降低。RORα通过两种不同的方式发挥其对IL-6/STAT3信号传导的作用,包括与STAT3和IL-6启动子相互作用。综上所述,我们的研究结果表明RORα/IL-6/STAT3轴在OA进展中的关键作用,并证实RORα阻断改善了OA软骨细胞的基质分解代谢。这些结果可能为OA治疗提供潜在的治疗靶点。

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
RORα在骨关节炎发病中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
RORα通过与STAT3蛋白相互作用并调控IL-6基因转录,增强IL-6/STAT3通路信号,促进软骨基质分解代谢。
主要证据
临床软骨标本IHC和Western blot显示RORα表达与OA严重程度正相关;ACLT小鼠模型中si-Rora敲低改善软骨损伤;体外实验证实RORα阻断抑制IL-6/STAT3通路并恢复基质代谢平衡。
研究意义
研究提示RORα可作为OA治疗的潜在靶点。

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

检测RORα在OA患者和模型小鼠软骨中的表达

验证RORα表达水平与OA严重程度的关系

收集人正常和OA软骨标本,进行IHC和Western blot检测RORα表达;构建ACLT诱导的OA小鼠模型,8周后检测关节软骨中RORα表达。

2

关节内注射si-Rora腺病毒评估RORα敲低对OA小鼠的作用

评估RORα敲低对OA进展的影响

ACLT术后2周开始每周关节内注射si-Rora或si-NC腺病毒,分别于6周和12周后取材,进行组织学染色和评分。

3

体外实验验证RORα对软骨细胞代谢的影响

研究RORα调控软骨细胞基质合成和分解代谢的作用

使用RORα拮抗剂SR3335和激动剂SR1078处理原代人软骨细胞,检测基质相关基因和蛋白表达;用sh-RORA慢病毒敲低RORα验证结果。

4

RNA-seq分析RORα下游通路

鉴定RORα调控的关键信号通路

对SR3335处理的人软骨细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因和富集通路。

5

验证RORα对IL-6/STAT3通路的调控机制

阐明RORα调控IL-6/STAT3通路的具体机制

检测OA患者软骨中STAT3磷酸化水平;体外用IL-6刺激软骨细胞,观察RORα敲低或SR3335对STAT3磷酸化及基质代谢的影响;通过IP、ChIP等检测RORα与STAT3和IL-6启动子的相互作用。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
SR3335MCEHY-14413
SR1078MCEHY-14422
StatticMCEHY-13818
STAT3抗体Cell Signaling Technology9139
p-STAT3 (Tyr705)抗体Cell Signaling Technology9145
SOX9抗体Cell Signaling Technology82630
RORα抗体Santa Cruz Biotechnologysc-518081
GAPDH抗体Abcamab8245
COL2A1抗体Abcamab188570
MMP13抗体Abcamab39012
ADAMTS4抗体Abcamab185722
ADAMTS5抗体Abcamab41037
聚集蛋白聚糖抗体Abcamab3778
HRP标记二抗ProteintechSA00001-2
HRP标记二抗ProteintechSA00001-1
山羊抗兔IgG轻链特异性二抗AbbkineA25022
兔IgGCST2729
胰蛋白酶Thermo Scientific--
II型胶原酶Sigma-Aldrich--
DMEM/F-12培养基HyClone--
胎牛血清Thermo Scientific--
CCK-8试剂盒MCE--
RIPA裂解液Beyotime--
硝酸纤维素膜Millipore--
ECL试剂盒Millipore--
SYBR qRT-PCR SuperMixNovoprotein--
LightCycler 480系统Roche--
IL-6 ELISA试剂盒Neobioscience--
TRIzol----
蛋白A/G磁珠MCE--
si-Rora腺病毒----
sh-RORA慢病毒Genechem--
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software--

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
临床样本分析
样本来源(OA患者和对照组),样本量(n=8),患者年龄、性别,OA严重程度分级(K-L评分)
阅读提示:Materials and methods: Collection of human articular cartilage; Figure 1 legend
小鼠OA模型
小鼠品系(C57BL/6),性别(雌性),年龄(16周龄),样本量(每组12只),ACLT手术操作,观察时间点(8周)
阅读提示:Materials and methods: Mouse OA model; Figure 1 legend
体内RORα敲低
腺病毒注射剂量(1×10^9 PFU),注射体积(10 μl),注射频率(每周一次),治疗时间(6周和12周)
阅读提示:Materials and methods: Intra-articular injection in OA mice model; Figure 2 legend
体外软骨细胞培养与处理
软骨细胞来源(OA患者或正常对照),分离方法(胶原酶消化),培养条件,SR3335/SR1078浓度和孵育时间
阅读提示:Materials and methods: Isolation and culture of primary articular chondrocytes; Figure 3 legend
机制验证
IL-6刺激浓度(50 ng/ml)和处理时间,IP和ChIP实验条件
阅读提示:Materials and methods: Immunoprecipitation, ChIP assay; Figure 6 and 7 legends