《成骨細胞BK通道對整合素信號介導骨代謝的分子調控機制》是依託復旦大學，由張雪梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：成骨細胞BK通道對整合素信號介導骨代謝的分子調控機制
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張雪梅
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
整合素是調控骨代謝的關鍵分子，但其作為治療骨代謝疾病的直接靶標有較大副作用。因此，尋找其上下游信號分子作為治療疾病的藥靶至關重要。我們前期研究發現，大電導鈣激活鉀通道（BK）參與成骨細胞功能，並對整合素信號通路有調節作用。鑒此我們推測，BK是影響整合素調控骨代謝的上游信號分子，但具體機制尚不明確。本項目擬通過膜片鉗、免疫共沉澱、螢光能量共振轉移、流式細胞術、micro-CT和免疫組化等方法，從不同角度闡明（1）成骨細胞BK調節整合素受體及其信號通路的分子機制，以及對成骨細胞功能的影響；（2）在成骨細胞BK條件性敲除小鼠模型中，骨表型及骨代謝特點與整合素受體及其信號通路分子之間的聯繫；（3）在骨代謝異常（骨質疏鬆）的動物和細胞模型中，BK與整合素受體及其信號通路的關係，並評價BK通道開放劑的治療作用。本研究豐富了對骨代謝調控機制的認識，為闡明骨代謝疾病的發病機制及探索治療靶點提供理論依據。
結題摘要
整合素是調控骨代謝的關鍵分子，但其作為治療骨代謝疾病的直接靶標有較大副作用如可能增加癌症發生風險。因此，尋找其上下游信號分子作為調控骨代謝的靶標至關重要。BK通道在興奮性細胞中的作用已有較為廣泛且深入的研究，而在非興奮細胞如骨細胞等中的作用近年來才引起重視。我們前期研究發現BK通道在成骨細胞中的轉導途徑與骨功能密切相關，但機制尚不清楚。本課題研究BK通道在成骨細胞上的作用及整合素介導的調節機制。我們通過檢測15周齡的BK基因敲除（BKO）和成骨細胞條件性敲除小鼠的脛骨和腰椎骨，發現其骨密度和骨小梁體積下降，與骨形成和成骨細胞活性相關的指標異常。上調或下調成骨細胞BK通道對成骨細胞增殖、分化有顯著影響。ALP染色、茜素紅染色及CCK-8結果顯示，BK通道被抑制後成骨細胞分化能力下降，增殖能力下調。Western blot 及免疫螢光結果顯示BK上調或下調後，integrin β1也隨之變化，免疫共沉澱及免疫螢光共定位證實成骨細胞中BK與integrin β1之間有蛋白相互作用，且相互作用部位在BK通道的α亞基C-末端與整合素β1蛋白；下調成骨細胞中的整合素並不影響BK的表達量，提示我們BK可能位於integrin β1的上游；調節成骨細胞中BK的表達量，integrin β1下游的FAK, ERK的表達量均隨之改變，並會影響轉錄因子RUNX2的表達；ERK通路被抑制後，BK引起的RUNX2的上升也隨之消失。此外，骨質疏鬆模型動物也顯示BK蛋白及integrin β1蛋白表達量減少。綜上所述，我們發現BK通道對成骨細胞分化及增殖的調節作用是通過整合素介導的，BK通道與整合素受體β 1之間存在蛋白相互作用，當調節BK的活性時，會引起整合素受體下游FAK，ERK的磷酸化，進而影響ERK對成骨轉錄因子RUNX2的磷酸化，最終對成骨細胞相關分化基因的表達產生影響，並且在骨質疏鬆病理狀態下BK及整合素表達均表現異常。本項目為離子通道蛋白與細胞外基質在成骨細胞調節中的相互作用提供了新的見解，並揭示了一種新的糾正骨形成缺陷的潛在策略，為骨質疏鬆等疾病的治療提供潛在靶點。
