小鼠软骨细胞中的生物钟调节控制软骨稳态关键方面的基因

目的：描述小鼠软骨组织中的生物钟，识别特定于组织的生物钟靶基因，研究在老化或软骨退化过程中生物钟是否发生变化，使用实验性小鼠骨关节炎（OA）模型。方法：从经过生物钟融合蛋白报告基因PER2::luc转导的老年和年轻成年小鼠获取软骨培养物，使用实时生物发光记录来描述生物钟的特性。对小鼠软骨组织进行时序基因芯片分析，以识别以昼夜节律表达的基因。通过定量逆转录聚合酶链反应确认节律性基因，采用小鼠组织、原代软骨细胞和人软骨细胞系进行验证。通过削弱内侧半月板（DMM）诱导小鼠实验性OA，并对关节软骨样本进行显微解剖和基因芯片分析。结果：发现小鼠软骨组织和人软骨细胞系具有内源性的分子生物钟。软骨生物钟可被温度信号重置，而生物钟周期对温度进行补偿。PER2::luc生物发光显示老年小鼠软骨中的生物节律振幅显著低于年轻小鼠。小鼠组织的时序基因芯片分析识别出软骨中的第一个生物节律转录组，显示615个基因（约3.9%的表达基因）呈现昼夜节律表达模式。这些基因涉及软骨稳态和生存，以及在OA发病机制中可能重要的基因。在DMM小鼠OA模型的早期阶段，多个生物钟基因在软骨退化过程中发生了破坏。结论：这些结果揭示了软骨细胞中的自主生物钟，可能与软骨生物学和病理学的关键方面有关。因此，生物节律的干扰（例如在老化过程中）可能损害组织稳态，并增加关节损伤或疾病的易感性.