Annals of the Rheumatic Diseases|科学家发现Wnt通路调控骨关节进展新途径

来源: 本网 作者: 本网 日期: 2019-03-14

2019年3月12日,广州再生医学与健康广东省实验室麦经纶团队与香港中文大学秦岭教授团队合作,在国际学术期刊Annals of the Rheumatic Diseases在线发表题为"Wnt16 attenuates osteoarthritis progression through a PCP/JNK-mTORC1-PTHrP cascade"的研究成果。该研究表明Wnt16可以延缓骨关节炎的进展,并揭示了其中起作用的分子通路是PCP/JNK-mTORC1-PTHrP级联反应。


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Wnt通路一直以来就是骨科领域研究的重点,先前已有研究表明Wnt16在骨关节炎软骨中的表达明显上调,并通过平衡经典的Wnt/β-catenin通路的活性来维持关节软骨的正常形态和功能(Yu Usami, et al. Lab Invest. 2016 Feb; 96(2): 186-196; Giovanna, et al. Ann Rheum Dis. 2016;0:1-9),然而Wnt16下游的关键因子和通路尚未完全明确。

本项研究从发育生物学角度入手,构建Wnt16高表达的Col2a1-Wnt16转基因小鼠,发现与野生型小鼠相比,Col2a1-Wnt16小鼠骨骼发育明显受到抑制。组织学切片分析发现软骨内成骨过程中的软骨肥大化、钙化均被抑制。而在幼年小鼠关节腔内注射腺病毒运载的Wnt16高表达质粒,可以导致关节软骨明显增厚。然后通过构建Wnt16fl/fl ,Col2a1-Cre软骨特异性Wnt16基因敲除鼠(Wnt16-cKO),发现Wnt16-cKO小鼠没有明显发育缺陷,以及未出现自发性骨关节炎。然而通过前交叉韧带横断(ACLT)构建手术诱导的骨关节炎后,Wnt16-cKO小鼠产生比野生型更加严重的骨关节炎,并且通过关节腔注射腺病毒质粒载体提高Wnt16表达后,可以明显的延缓骨关节炎进展。分子生物学分析表明Wnt16通过结合Ror2、CD146和AP2b1等配体,特异性地激活下游Wnt/PCP通路,并且通过磷酸化mTORC1中Raptor配体的Ser863位点,上调PTHrP的表达,进而抑制软骨肥大化,维持软骨形态和功能。 


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这项研究结果首次揭示了关节软骨中非经典的Wnt/PCP通路与PTHrP之间的调控关系,并且发现mTORC1是Wnt/PCP通路下游的关键因子。PCP/JNK-mTORC1-PTHrP级联调控的发现为骨关节炎的治疗提供了可能的干预靶点,也为现阶段软骨组织工程提供了提升修复效果的改进策略。但该条通路更加详细的机制需要进一步的研究,而且mTORC1在关节软骨中的作用尚存在争议,经典的PTHrP-IHH负反馈系统在本课题中并未被证实,这一系列问题将被进一步研究。

论文共同通讯作者为麦经纶研究员、秦岭教授。童文学博士、曾晔临博士为论文的共同第一作者。研究工作得到了广州再生医学与健康广东省实验室科研启动基金、香港主题研究计划基金(No T13-402/17-N)、香港中文大学生物医学学院科研启动基金(4620504)、香港研究资助局直接资助基金(2013.2.040)的经费支持。