槲皮素通过调节软骨细胞内质网应激和自噬治疗骨关节炎的研究

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背景和目的:多种因素可引起骨关节炎(Osteoarthritis,OA)患者的软骨细胞内发生氧化应激(Oxidative stress,OS),氧化应激所导致的软骨细胞凋亡增加与细胞自噬程度的降低和内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)的激活紧密相关。槲皮素(Quercetin,QUE)作为一种在日常饮食中普遍存在且含量丰富的黄酮类物质,具有抗炎和抗氧化功能,能够通过激活自噬和减少氧自由基的产生对细胞发挥保护作用。然而,槲皮素对软骨细胞内氧化应激的保护作用尚未有报道。本实验拟通过体外实验对槲皮素对软骨细胞内氧化应激的作用进行研究,探讨其作用机制是否与自噬和内质网应激有关。同时利用大鼠骨关节炎模型检测槲皮素在体内对骨关节炎的治疗作用。方法:本实验选用叔丁基过氧化氢(TBHP)刺激大鼠软骨细胞模拟骨关节炎中软骨细胞的病理过程。CCK-8试剂盒检测槲皮素和TBHP对细胞增殖的影响,并选出用于后续试验的合适浓度。TUNEL染色和流式细胞技术检测软骨细胞凋亡。MDC染色和透射电镜(TEM)观察软骨细胞自噬。实时定量PCR和Western blot检测凋亡相关标志物(Cleaved caspase3,Cleaved PARP,Bcl-2)、内质网应激相关标志物(CHOP,GRP78,ATF6,PERK,p-PERK,IRE1α,p-IRE1α)、自噬相关标志物(Beclin1,LC3,P62)及AMPK/SIRT1通路相关标志物的表达。构建大鼠内侧半月板切除模型(DMM)来检测槲皮素在大鼠体内是否能够延缓关节软骨退变。结果:TBHP处理后的软骨细胞,细胞凋亡增加,自噬相关标志物(Beclin1,LC3)表达下调,内质网应激相关标志物(CHOP,GRP78等)表达增加。而在应用槲皮素后,细胞凋亡显著下降,自噬相关标志物表达(Beclin1,LC3)上调,内质网应激相关标志物(CHOP,GRP78等)表达降低。此外,槲皮素还可以促进SIRT1和磷酸化AMPK的表达。而SIRT1抑制剂(EX527)和AMPK磷酸化抑制剂(Compound C)处理软骨细胞后,软骨细胞凋亡增多,自噬相关标志物(Beclin1,LC3)表达下降,内质网应激标志物(CHOP,GRP78等)表达上调。同时,动物实验结果显示,槲皮素的应用能够降低DMM大鼠膝关节软骨细胞的凋亡,促进自噬标志物(Beclin1,LC3)、SIRT1和磷酸化AMPK的表达,降低内质网应激标志物(CHOP,GRP78等)的表达,并呈剂量依赖性。结论:本实验结果证实槲皮素能够通过抑制内质网应激和激活自噬降低TBHP诱导的软骨细胞凋亡,通过激活AMPK/SIRT1通路来抑制内质网应激和促进自噬水平上调发挥软骨细胞保护作用;槲皮素还可以在DMM大鼠中通过激活自噬和抑制内质网应激,延缓关节软骨退变,对骨关节炎的治疗有一定的应用价值。
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