《軟骨細胞中Wnt/β-catenin信號通路調節骨量的分子機制》是依託天津醫科大學，由王寶利擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：軟骨細胞中Wnt/β-catenin信號通路調節骨量的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王寶利
- 依託單位：天津醫科大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在前期工作中申請人於小鼠2周齡時條件性敲除軟骨細胞β-catenin基因，X-ray和Micro-CT檢查發現3月齡模型鼠長骨生長板下乾骺端骨量嚴重丟失，提示軟骨細胞Wnt/β-catenin信號通路對乾骺端骨量具有重要調控作用。本項目在此基礎上進一步研究其細胞和分子機制，擬採用Micro-CT三維重建、組織形態學方法、骨組織形態計量學技術、免疫組織化學技術、分子生物學技術等探討軟骨細胞β-catenin條件性缺失鼠和條件性激活鼠乾骺端骨量、軟骨和骨顯微結構、骨吸收和骨形成功能以及軟骨和骨相關基因表達情況等的變化；採用細胞共培養技術等探討模型鼠軟骨細胞對破骨細胞分化和成骨細胞分化增殖等的影響，初步確定介導β-catenin通路調節骨吸收/骨形成的下游分子。通過本研究，初步闡明軟骨細胞Wnt/β-catenin通路對小鼠乾骺端骨量和骨再建的調節機制，為骨生長和骨再建的理論提供新的補充。
結題摘要
軟骨細胞是參與機體軟骨內骨形成的作用機制還沒有完全闡明。在本項目中我們將Col2a1-CreER轉基因鼠與報告基因鼠mT/mG進行交配而證明Col2a1-CreER轉基因能夠很好地靶向軟骨細胞而不影響成骨細胞或骨髓基質細胞。接下來我們製備了可誘導條件性基因敲除鼠Col2a1-CreERT2;β-cateninfx/fx，2周齡時誘導β-catenin的條件性缺失（β-catenin cKO）進行生物表型研究。3月齡β-catenin cKO鼠乾骺端骨量顯著降低，而 1月齡β-catenin cKO鼠骨組織的抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色顯示脛骨幹骺端破骨細胞增多。相反，3月齡β-catenin 基因過表達鼠（β-catenin cAct）乾骺端骨量增加；1月齡β-catenin cAct鼠脛骨幹骺端TRAP染色陽性的破骨細胞減少。我們分離了3日齡β-catenin cKO鼠和β-catenin cAct鼠胸肋骨軟骨細胞進行原代培養，證實β-catenin cKO鼠軟骨細胞Rankl表達增加而Opg表達下降且促進正常脾細胞向破骨細胞分化，相反，β-catenin cAct鼠軟骨細胞Rankl表達下降而Opg表達上升且抑制破骨細胞生成。繼而我們證明軟骨細胞β-catenin缺失或過表達突變的小鼠骨形成率與陰性對照鼠比較均無顯著性差異。β-catenin cKO鼠及其陰性對照鼠的骨髓細胞的成骨分化能力、礦化能力和成骨細胞特異性基因表達均無顯著減少，提示β-catenin 基因突變鼠乾骺端骨量改變是由於破骨細胞改變造成的，與成骨細胞和骨細胞無關。既往關於β-catenin信號通路調節Rankl表達的分子機制還不清楚，我們通過探討β-catenin信號對Rankl啟動子活性的影響，並通過染色質免疫共沉澱等研究證實β-catenin信號通路通過抑制GR表達而抑制RANKL基因轉錄。我們製備了軟骨細胞特異性Opg轉基因鼠，其表現為長骨幹骺端破骨細胞分化減少而骨量增加。將其與β-catenin cKO鼠交配可以阻止後者的骨丟失；採用重組OPG治療β-catenin cKO鼠也可以明顯增加骨量。 本研究揭示軟骨細胞內β-catenin信號通過影響Rankl/Opg基因表達水平而調節破骨細胞生成，進而影響軟骨內骨化而影響長骨骨量。該研究對進一步闡明軟骨內骨化的機制具有重要補充。
