17β-エストラジオールは、PI3K/AKT/FOXO3経路を介してMMP3発現をダウンレギュレートすることにより、細胞外マトリックス分解を防ぎます

研究デザイン：17β-エストラジオール（E2）の役割と、椎間板変性（IDD）におけるその可能な標的のin vitro研究。 目的：IDDにおけるE2の規制の役割と潜在的なメカニズムを定義する。 背景データの概要：IDDには、複数のリスク要因の影響を受ける複雑な病因があります。ただし、IDDの発生と進行の根本的な分子メカニズムはあまり解明されていません。細胞外マトリックス（ECM）の分解は、IDDで広く観察されています。E2は、ヒトヌルウス脊髄細胞（HNPC）のECM分解を阻害することがわかったが、分子メカニズムは測定されたままである。 方法：HNPCの標的タンパク質の発現を定量化するために、ウエスタンブロットとQPCRを実行しました。ルシフェラーゼレポーター遺伝子アッセイを適用して、マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）-3プロモーター活性に対するE2およびフォークヘッドボックスO-3（FOXO3）の効果を検出しました。クロマチン免疫沈降アッセイは、FOXO3のMMP-3への結合と、このプロセスに対するE2の効果を分析しました。 結果：時間と濃度に関係なく、E2によるCollagen IIとAggrecanのアップレギュレーションを特定しました。E2は、ヒト脊髄細胞におけるMMP-3発現をダウンレギュレートしました。FOXO3のリン酸化により、MMP-3プロモーター活性が低下しました。さらに、17βエストラジオール誘発性FOXO3リン酸化には、PI3K/AKT経路の活性化が必要です。 結論：E2は、HNPCでのMMP-3発現を減らすことにより、コラーゲンIIとアググレカン発現を上方制御することによりECMの分解を防ぎ、MMP-3がダウンレギュレートするにはPI3K/AKT/FOXO3経路が分配されることを防ぎます。したがって、E2はECM分解を防ぐことによりIDDから保護します。 証拠のレベル：3。

STUDY DESIGN: In vitro studies of the role of 17β-estradiol (E2) and its possible targets in intervertebral disc degeneration (IDD). OBJECTIVE: To define the regulatory role of E2 in IDD and the potential mechanisms. SUMMARY OF BACKGROUND DATA: IDD has intricate etiology that is influenced by multiple risk factors. However, the underlying molecular mechanisms of occurrence and progression of IDD are not well elucidated. The degradation of extracellular matrix (ECM) has been extensively observed in IDD. E2 was found to inhibit ECM degradation in human nuleus pulposus cells (HNPCs), but the molecular mechanism remained to be determined. METHODS: Western blot and qPCR was performed to quantify the expression of target proteins in HNPCs. Luciferase reporter gene assay was applied to detect the effects of E2 and forkhead box O-3 (FOXO3) on matrix metalloproteinases (MMP)-3 promoter activity. Chromatin immunoprecipitation assay analyzed the binding of FOXO3 to MMP-3 and the effect of E2 on this process. RESULTS: We identified the upregulation of collagen II and aggrecan by E2 independent of time and concentration. And E2 downregulated MMP-3 expression in human nucleus pulposus cells. The phosphorylation of FOXO3 led to the reduction of MMP-3 promoter activity. Furthermore, 17β-estradiol-induced the activation of PI3K/Akt pathway is required for FOXO3 phosphorylated. CONCLUSION: E2 prevents the degradation of ECM by upregulating collagen II and aggrecan expression via reducing MMP-3 expression in HNPCs, and PI3K/Akt/FOXO3 pathway is dispensable for MMP-3 downregulated. Therefore, E2 protects against IDD by preventing ECM degradation. LEVEL OF EVIDENCE: 3.