昼夜节律紊乱通过Clock/Bmal1-PDGFA轴调控PI3K/Akt和Erk1/2信号通路诱导小鼠骨关节炎的机制研究

　　本研究揭示昼夜节律紊乱（CRD）通过抑制核心时钟基因Clock/Bmal1异二聚体，下调Pdgfa转录活性，进而抑制PI3K/Akt和Erk1/2信号通路，加剧软骨细胞凋亡和细胞外基质降解，最终诱发骨关节炎（OA）。靶向调控该轴心机制或为CRD相关OA治疗提供新策略。

　　

Highlight

昼夜节律紊乱（CRD）可诱发小鼠骨关节炎样病变，其机制与核心生物钟基因Clock和Bmal1的表达失调密切相关。Clock/Bmal1异二聚体可直接结合于Pdgfa基因启动子上游的增强子区域并促进其转录。Pdgfa的敲低会通过抑制PI3K/Akt和Erk1/2信号通路逆转Clock与Bmal1的保护作用，而Pdgfa过表达则可减轻软骨细胞损伤，该效应可被PI3K抑制剂LY294002阻断。

CRD induces OA-like symptoms in mice, accompanied by a decrease in Bmal1 and Clock expression

为探究昼夜节律调节因子在OA进展中的作用，我们构建了昼夜节律紊乱（CRD）小鼠模型（图1A）。经过70天CRD诱导后，小鼠血清中炎症细胞因子（IL-1β和IL-6）水平显著升高（图1B）。番红O-固绿染色显示，CRD组小鼠膝关节切片出现明显软骨侵蚀与丢失，OARSI评分显著上升，同时伴有Col2a1和Aggrecan蛋白表达下降，而Mmp13表达上升（图1C–E）。此外，CRD小鼠膝关节中Clock与Bmal1的蛋白与mRNA水平均显著降低（图1F–G）。以上结果表明，CRD可成功诱导OA样表型，并伴随Clock与Bmal1表达下调。

Discussion

已有报道指出，多种细胞死亡模式（包括凋亡）在OA软骨细胞死亡中起关键作用。本研究证实CRD可在小鼠中诱发OA样病变，而恢复Clock与Bmal1的表达可缓解软骨侵蚀、丢失以及软骨细胞凋亡。这种保护作用可能归因于生物钟基因对Pdgfa的表观遗传上调及其对PI3K/Akt和Erk1/2信号通路的激活。我们通过实验证明，Clock:Bmal1异二聚体可直接结合至Pdgfa启动子上游的增强子区域，从而促进其转录；而Pdgfa的缺失则会抵消Clock与Bmal1对软骨细胞的保护效应。值得注意的是，Pdgfa过表达所带来的益处可被PI3K/Akt通路抑制剂LY294002所逆转，表明该通路在其中的必要性。综上所述，本研究阐明了一条由CRD触发、经由Clock/Bmal1–Pdgfa–PI3K/Akt/Erk轴调控的分子通路，为CRD相关OA的治疗提供了潜在靶点。