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骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种常见的退行性疾病。OA可导致严重的关节疼痛与功能丧失,严重威胁人民健康和正常生活,目前其发病机制还尚不明晰。人类SPARC相关模块化钙结合蛋白2(SPARC related modular calcium binding 2,SMOC2)属于 SPARC(Secreted Protein Acidic and Rich in Cysteine)蛋白家族。SMOC2参与人类牙齿早期分化、参与颅面部形成,同时还调控软骨细胞分化。SMOC2还可通过TGF-β通路和NF-κB通路参与调控炎症反应。课题组前期通过对山东省一多发性骨骺发育不良家系进行遗传学分析,初步鉴定SMOC2为该家系的致病基因。鉴于该家系的主要临床症状为早发性骨关节炎(Early-Onset Osteoarthritis,EO-OA),提示 SMOC2 与 OA 的发生发展密切相关。为探究SMOC2在OA进程中的作用,我们使用rhSMOC2外源性作用于人关节软骨细胞C28/I2,同时构建SMOC2过表达C28/I2细胞。之后实时定量PCR、ELISA及WB技术检测发现,外源性和内源性高表达SMOC2可促进C28/I2 细胞中炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-8)、趋化因子(CCL-2、CCL-3、CCL-4、CXCL-13)、基质分解代谢因子(MMP-3、MMP-13、ADAMTS-4、ADAMTS-5)以及细胞外基质主要组成成分(COL2A1、ACAN)的表达。以上结果表明SMOC2参与并促进骨关节炎的发生发展。在明确了 SMOC2对骨关节炎进程的促进作用后,我们对其作用机制进行了探究。TGF-β/SMAD2/3通路抑制还是过度激活均会造成骨关节炎的发生。同时,SMOC2是TGF-β通路的潜在调节剂。因此在使用rhSMOC2外源性作用于C28/I2细胞后,Western blot结果显示,高剂量SMOC2上调SMAD2和SMAD3的磷酸化水平。在SMOC2过表达C28/I2细胞中我们也得到了与以上相同的结果。由此得出SMOC2高表达可活化TGF-β通路,其诱导OA发生的机制与过度活化TGF-β/SMAD2/3信号通路相关。随后,探究了 SMOC2调控TGF-β信号通路的作用机制。TGF-β通路信号传导的过程为TGF-β配体与Ⅱ型受体结合后形成复合物,复合物募集并磷酸化Ⅰ型受体,Ⅰ型受体随之磷酸化R-SMAD,R-SMAD与Co-SMAD结合后入核参与靶基因调控。因而,我们从TGF-β配体、TGF-β Ⅰ型受体及Ⅱ型受体三个方面探讨其作用机制。Western blot结果显示rhSMOC2可上调TβR Ⅰ磷酸化水平。同时使用ALK5特异性抑制剂可抑制TGF-β信号通路,加入rhSMOC2并不能挽救这种抑制作用,以上结果提示SMOC2可激活TGF-β-ALK5信号通路。为探究SMOC2对TGF-β配体表达的影响,我们使用rhSMOC2作用于C28/I2细胞,实时定量PCR结果表明,高表达SMOC2可促进TGF-β配体中ACTA和Nodal的表达。同时,我们在已建立的SMOC2过表达293T细胞中转入TGF-β Ⅱ型受体,采用Co-IP和PLA技术检测发现SMOC2可与Ⅱ型受体中ACVR2B 和 TGFBR2 结合。综上所述,高表达SMOC2既可促进TGF-β配体表达,又可作为配体与TGF-β Ⅱ型受体结合,激活TGF-β-ALK5-SMAD2/3信号通路,促进以上细胞因子的表达,进而诱导OA的发生。