摘要
目的：研究正常和骨性关节炎患者软骨细胞不同亚群功能的同质性及异质性。阐明SPP1阳性软骨细胞在骨性关节炎发生发展中的潜在机制。 方法：本研究利对包含正常软骨和关节炎软骨的单细胞数据集（GSE169454）进行分析。利用irGSEA包对不同细胞亚群的功能进行探究。同时利用正常及骨关节炎患者的转录组测序数据，以及小鼠体外细胞实验基因芯片数据对实验结果进行了验证。利用Monocle3对不同软骨细胞亚群的分化关系进行了探究。通过CellChat包对不同软骨细胞亚群中的细胞通讯中信号通路的变化进行研究。此外，通过构建膝关节半月板失稳模型，探究了SPP1+软骨细胞在正常和模型组中的差异以及空间分布的异质性。并利用白细胞介素1β在小鼠软骨细胞以及SW1353细胞系中构建了体外细胞验证模型。通过RT-qPCR以及用免疫印迹技术研究SPP1的表达水平。利用免疫荧光技术研究了OPN蛋白的表达水平及细胞定位，以及其与二型胶原的关系。 结果：不同软骨细胞亚群间存在同质性及异质性。SPP1+软骨细胞数量在骨关节炎软骨中大量增加并且在所有软骨细胞亚群中具有最高的血管生成以及衰老评分。在转录组测序数据以及三个小鼠体外细胞基因芯片的结果表明在SPP1高表达的软骨细胞中血管生成以及细胞衰老的过程增加。轨迹分析表明存在有前软骨肥大细胞到肥大软骨细胞在到纤维软骨细胞的分化关系。细胞通讯分析表明SPP1+软骨细胞介导的SPP1信号网络在骨关节炎软骨细胞中上调，其中SPP1-CD44配体-受对贡献程度最大。在小鼠半月板失稳模型中，针对OPN的免疫荧光表明SPP1+的软骨细胞在模型组显著增加，并且大部分SPP1+软骨细胞在钙化软骨层。在小鼠软骨细胞以及SW1353细胞系中，白细胞介素1β能刺激SPP1的基因及蛋白（OPN）的上调。免疫荧光提示OPN主要在细胞基质中表达，并与二型胶原存在共定位的关系。 结论：SPP1+软骨细胞相比其他亚群具有更高的血管生成能力和衰老特征，SPP1在小鼠模型中的表达被发现具有空间异质性。
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