AMPK activator decelerates osteoarthritis development by inhibition of β-catenin signaling in chondrocytes

doi:10.1016/j.jot.2022.10.005

.2022年11月14日：38:158-166。

doi:10.1016/j.jot.2022.10.005。 eCollection 2023年1月。

AMPK激活剂通过抑制软骨细胞β-catenin信号通路减缓骨关节炎的发展

附属机构

¹中国科学院深圳先进技术研究所计算机辅助药物发现研究中心，深圳，518055，中国。
²中国科学院深圳高级技术研究所药物科学学院，深圳，518055，中国。
^三重庆医科大学附属第一医院骨科，重庆，400016。
⁴美国芝加哥拉什大学医学中心矫形外科。
⁵南方医科大学南方医院骨科，广州，510515，中国。
⁶南方科技大学医学院，深圳，518055，中国。

PMID： 36439631
预防性维修识别码： PMC9668625型
内政部： 10.1016/j.jot.2022.10.005

AMPK激活剂通过抑制软骨细胞β-catenin信号通路减缓骨关节炎的发展

朱正林等。 J正交变换. 2022.

.2022年11月14日：38:158-166。

doi:10.1016/j.jot.2022.10.005。 eCollection 2023年1月。

作者

附属机构

¹中国科学院深圳先进技术研究所计算机辅助药物发现研究中心，深圳，518055，中国。
²中国科学院深圳高级技术研究所药物科学学院，深圳，518055，中国。
^三重庆医科大学附属第一医院骨科，重庆，400016。
⁴美国芝加哥拉什大学医学中心矫形外科。
⁵南方医科大学南方医院骨科，广州，510515，中国。
⁶南方科技大学医学院，深圳，518055，中国。

PMID： 36439631
预防性维修识别码：采购订单号9668625
内政部： 10.1016/j.jot.2022.10.005

摘要

背景：骨关节炎（OA）是一种常见的退行性关节疾病，对生活质量有显著的负面影响。据报道，β-catenin信号异常上调可能导致OA的发展；然而，β-catenin信号传导的上游调控机制尚未确定。

方法：用AKT2刺激原代大鼠软骨细胞和ATDC5软骨细胞系，并用或不用二甲双胍（一种腺苷5'-单磷酸活化蛋白激酶（AMPK）激活剂）处理。Westerrn印迹分析、荧光素酶报告物分析和免疫荧光（IF）染色检测β-连环蛋白的变化^552英镑ATDC5细胞和初级软骨细胞中的磷酸化和β-连环蛋白核移位。

结果：我们发现二甲双胍抑制β-catenin^552英镑ATDC5细胞和初级软骨细胞中的磷酸化呈时间依赖性。二甲双胍抑制β-连环蛋白核移位和β-连环素报告活性。此外，二甲双胍还减弱了β-catenin下游靶基因的表达。我们还证明二甲双胍抑制β-catenin^S552页小鼠关节软骨中的磷酸化。

结论：这些发现表明，二甲双胍可能通过抑制软骨细胞中的β-连环蛋白信号发挥其软骨保护作用，至少部分是这样。

本文的翻译潜力：本研究证明了软骨细胞中AMPK和β-catenin信号之间的相互作用，并确定了治疗OA疾病的新分子靶点。

关键词：AMPK；软骨细胞；二甲双胍；骨关节炎；骨关节炎；磷酸化；β-连环蛋白。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系似乎会影响本文报道的工作。

数字

图1
**激活AMPK信号抑制β-catenin**^552系列**磷酸化**（A–C）ATDC5细胞转染LKB1或AKT2或两者。Western blot（WB）分析检测AMPK、p-AMPK和β-catenin^S552页不同组蛋白表达，β-肌动蛋白作为参考蛋白（n= 3）（D–F）ATDC5细胞转染AKT2或AKT2加AICAR或二甲双胍治疗。WB分析检测AMPK、p-AMPK、β-连环蛋白和p-β-连环蛋白^552英镑不同组蛋白表达，β-肌动蛋白作为参考蛋白（n= 3). 二甲双胍显著抑制β-catenin^552系列磷酸化（G）ATDC5细胞转染TOP-flash报告子和LKB1（1μg/ml）或用AICAR处理（125μM），然后培养24h.用空载体转染LKB1和AICAR抑制的荧光素酶活性（h–K）的ATDC5细胞（第1组），或用AKT2转染未经二甲双胍治疗的细胞（第2组）或用二甲双酮治疗的细胞转染细胞（第3组），或者联合转染AKT2和AMPK siRNA（第4组）= 3). 数据以平均值表示± SD，*P＜0.05，*P＞0.01，***P＜0.001，***P＜0.0001，ns，不显著。

图2
**二甲双胍抑制β-连环蛋白磷酸化**^552系列**在ATDC5细胞中。**用AKT2转染ATDC5细胞或用二甲双胍处理（0.5、1、2和4mM），并培养2（A–D）、4（E–H）、6（I–L）、12（M–P）小时。实验结束时，收集细胞裂解物并进行Western blot分析（n= 3). 二甲双胍显著抑制β-catenin^552英镑磷酸化、细胞周期蛋白D1和Axin2表达。细胞周期蛋白D1和Axin2是β-catenin的下游靶基因。二甲双胍抑制β-连环蛋白^552英镑磷酸化但对总β-catenin水平没有显著影响。数据表示为平均值±SD，*P＜0.05，*P＞0.01，***P＜0.001，***P＜0.0001和ns，不显著。

图3
**二甲双胍抑制β-连环蛋白磷酸化**^552英镑**在原代小鼠软骨细胞中**（A–D）用AKT2转染原代软骨细胞或用二甲双胍处理（0.5、1、2和4mM）并孵育6h.实验结束时，收集细胞裂解物并进行Western blot分析（n= 3). 二甲双胍显著抑制β-catenin^S552页磷酸化和细胞周期蛋白D1表达。细胞周期蛋白D1是β-连环蛋白（E–H）的下游靶基因。用AKT2转染原代软骨细胞或用二甲双胍（0.5、1、2和4mM）并孵育12小时（n= 3). 二甲双胍抑制β-连环蛋白^552英镑磷酸化但对总β-catenin水平没有显著影响。数据表示为平均值± SD，*P＜0.05，*P＞0.01，***P＜0.001，***P＜0.0001和ns，不显著。

图4
**二甲双胍抑制β-catenin信号传导体外**用TOP-flash报告基因转染ATDC5细胞（A）或原代小鼠软骨细胞（B），并用二甲双胍（2mM）用于24小时（n= 5）（C）用TOP-flash报告基因转染ATDC5细胞，并用二甲双胍（0.5、1、2和4mM）用于24小时（n= 5）。荧光素酶活性的变化通过双核糖核酸酶分析试剂盒进行分析。二甲双胍显著抑制荧光素酶活性（D），用AKT2转染ATDC5细胞或二甲双胍的处理，免疫荧光（IF）检测β-catenin核转位，DAPI染色细胞核，比例尺：50微米。数据表示为平均值±SD，*P＜0.05，*P＞0.01，***P＜0.001，***P＜0.0001，ns，不显著。

图5
**二甲双胍抑制β-连环蛋白磷酸化**^552英镑体内（A）用免疫组织化学（IHC）检测DMM模型中二甲双胍对β-catenin的影响，比例尺：200β-catenin阳性染色的μm（B–C）细胞^552英镑并对总β-连环蛋白进行定量（n= 3). 采用双向方差分析（ANOVA）进行统计分析，然后进行Tukey–Kramer检验。数据表示为平均值± SD，*P＜0.05和ns，不显著。

图6
**拟议的行动模式。**AMPK激活剂通过抑制软骨细胞中的β-catenin信号来减缓骨关节炎的发展。

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