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Dopamine delays articular cartilage degradation in osteoarthritis by negative regulation of the NF-?B and JAK2/STAT3 signaling pathways - 01/10/19

Doi : 10.1016/j.biopha.2019.109419 
Wei Lu a, 1, Zhenfei Ding a, 1, Fuen Liu a, 1, Wenshan Shan a, Chao Cheng c, Jiegou Xu b, Wei He b, Wei Huang d, , Junting Ma b, , Zongsheng Yin a,
a Department of Orthopaedics, The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, 218#Ji Xi Road, Hefei, 230032, Anhui, China 
b School of Basic Medical Sciences, Anhui Medical University, 81#Mei Shan Road, Hefei, 230032, Anhui, China 
c Department of Orthopaedics, The Fourth Affiliated Hospital of Anhui Medical University, 372#Tun Xi Road, Hefei, 230032, Anhui, China 
d Department of Orthopaedics, The First Affiliated Hospital of USTC, Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China, 17#Lu Jiang Road, Hefei, 230001, Anhui, China 

Corresponding authors.

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Graphical abstract

The chondroprotective effects of dopamine on osteoarthritis were possibly related to its ability to inhibit the NF-κB and JAK2/STAT3 signaling pathways.




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Highlights

Dopamine suppressed matrix-degrading protease production in OA chondrocytes.
Dopamine reduced the activation of the NF-κB pathway induced by IL-1β.
Dopamine exhibits chondroprotective effects by inhibiting the JAK2/STAT3 pathway activation.
Dopamine prevented the development of osteoarthritis in a mouse model.

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Abstract

Background

The progressive loss of cartilage matrix and the breakdown of articular cartilage induced by inflammation play an essential role in osteoarthritis (OA) pathogenesis. Dopamine (DA) is a critical neurotransmitter that is not only involved in controlling exercise, emotion, cognition and neuroendocrine activity but also has anti-inflammatory effects. This study aimed to investigate the effects of DA on OA in vitro and in vivo.

Methods

OA progression was evaluated in a mouse model with surgically induced destabilization of the medial meniscus. Cartilage degradation and OA were analyzed using Safranin O/Fast Green staining. Additionally, qRT-PCR and Western blotting were applied to detect catabolic and anabolic factors involved in cartilage degeneration and underlying mechanisms in OA chondrocytes treated with Interleukin-1β.

Results

In vitro, DA treatment inhibited the production of inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, matrix metalloproteinase (MMP)-1, MMP-3, and MMP-13, while increasing type II collagen and glycosaminoglycan content. Mechanistically, DA reversed IL-1β-treated nuclear factor-kappa B activation and JAK2/STAT3 phosphorylation. Furthermore, DA suppressed the degradation of cartilage matrix and reduced Osteoarthritis Research Society International scores in the surgically induced OA models.

Conclusion

DA may be a novel therapeutic agent for OA treatment.

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Abbreviations : OA, DA, DMM, iNOS, COX-2, MMP, GAGs, NF-κB, NO, PGE2, ECM, IL-1β, IL-6, TNF-α, NSAIDs, OARSI, JAK2, STAT3

Keywords : Osteoarthritis, Dopamine, NF-κB, JAK2/STAT3, Chondrocytes


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Vol 119

Article 109419- novembre 2019 Retour au numéro
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