软骨细胞作为软骨组织内唯一的细胞类型,表达和分泌大量的细胞外基质(ECM)维持软骨正常功能。然而,当骨关节炎(OA)发生后,软骨细胞合成和分解代谢的平衡被破坏,加速了软骨的破坏。因此,本课题以OA病理过程中软骨细胞的代谢改变为研究对象,分别对肠道微生物通过白介素17A(IL-17A)促进软骨细胞分解代谢以及Kdm6b调控软骨细胞合成代谢的作用和机制进行了相关的研究。首先,我们发现了一类IL-17A表达升高的OA患者,提示了 IL-17A可能参与OA病理过程。通过对不同来源小鼠OA造模,发现肠道内缺少分节丝状菌(SFB)定植的小鼠IL-17A水平下降,OA进展减缓。接着使用抗生素破坏小鼠肠道微生物组成,发现OA造模后滑膜IL-17A表达下降,滑膜炎症和软骨破坏缓解。通过对肠道微生物组成分析后证明SFB的定植与小鼠OA病理中IL-17A水平相关,影响OA进展。进一步通过IL-17A刺激软骨细胞和关节腔注射IL-17A,证明IL-17A促进软骨细胞分解代谢相关的HIF-2α和MMP13表达,抑制COLII表达,加速软骨基质的降解。最后,使用体内IL-17A特异性升高的MINK1-/-转基因小鼠,证实IL-17A升高加速OA进展。炎症因子在OA病理过程中促进软骨细胞分解代谢,破坏软骨稳态,所以加强软骨细胞合成代谢成为治疗OA的可能途径。在这部分研究中,我们发现Kdm6b在成软骨过程中表达升高,通过诱导型软骨细胞特异性敲除Kdm6b小鼠模型(CKO),发现在软骨发育过程中敲除Kdm6b后,抑制软骨细胞增殖和软骨基质合成,软骨发育异常。而且,在软骨发育成熟后敲除Kdm6b,发现CKO小鼠在12月后出现软骨基质丢失与软骨破坏。体外分离原代软骨细胞后通过转录组测序发现,Kdm6b调控软骨细胞一系列合成代谢相关的基因,进一步使用ChIP-qPCR,证明Kdm6b直接作用于Col2a1和Acan启动子区域,调控软骨细胞的合成代谢。接着我们使用内侧半月板不稳(DMM)模型加速软骨细胞代谢紊乱,发现在软骨发育成熟后敲除Kdm6b,加速小鼠OA进展。结合骨软骨缺损修复模型,证明敲除Kdm6b抑制软骨细胞合成代谢,尤其是COLII及AGGRECAN的合成减少,导致OA病理过程中软骨破坏的加剧。分析人软骨样本后,发现Kdm6b与软骨细胞合成代谢相关蛋白表达关系紧密,且Kdm6b在OA患者软骨损伤处的表达明显下降。最后,我们发现Kdm6b在炎症因子刺激后迅速上调,提示可能参与软骨细胞对炎症环境的应答。我们的研究首次发现了肠道微生物通过IL-17A影响OA炎症环境,以及Kdm6b在调控OA病理中软骨合成代谢中的重要作用,为OA的治疗提供了新的思路。