《骨改建中HIF-1α對骨細胞凋亡的調控機制研究》是依託蘇州大學，由張連方擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：骨改建中HIF-1α對骨細胞凋亡的調控機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張連方
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低氧誘導因子（HIF-1α）在骨發育和骨再生中將血管生成和骨形成偶聯，但HIF-1α對骨改建的調控作用，及其對骨細胞凋亡的調控作用仍未明了。我們預實驗發現HIF-1α在骨細胞前體細胞的高表達導致骨細胞凋亡增加，但骨細胞網路結構和骨陷窩骨小管結構系統破壞，凋亡的骨細胞未被破骨細胞吸收，致骨改建受限、骨質量的下降。為研究HIF-1α在骨改建中對骨細胞凋亡的調控機制：我們建立骨細胞HIF-1α/VHL基因條件性敲除小鼠；體內檢測HIF-1α/VHL基因缺失後骨細胞的凋亡及其對骨改建和骨質疏鬆發生髮展的影響；體外敲除骨細胞的HIF-1α/VHL基因，研究HIF-1α與β-catenin的相互作用，及其對凋亡相關基因的調控作用。本研究從HIFs對骨細胞凋亡的調控這個新視點為揭示骨改建的發生機制奠定基礎，為骨質疏鬆的防治提供新思路。
結題摘要
低氧誘導因子是迄今發現的組織細胞在低氧狀態下誘生的最直接或唯一的調控因子，也是調節低氧狀態下細胞分化和存活的關鍵性調節因子。在細胞內HIFα的代謝過程中，羥基化的HIFα可被VHL蛋白酶識別並由其降解，從而抑制低氧/HIFs信號通路的傳導。骨細胞來源於成熟的成骨細胞，是間充質幹細胞的終末分化狀態。骨細胞的數量是骨組織中最多的，占骨組織細胞95％以上。骨細胞均勻地分布在礦化的骨基質中，通過細胞膜的多個突觸結構互相連線並與骨基質表面的細胞連線形成網狀的細胞結構。因此骨細胞被認為是一種理想的細胞，在骨組織發育和代謝過程中啟動細胞的生物化學反應。低氧誘導因子（HIF-1α）在骨發育和骨再生中將血管生成和骨形成偶聯，骨軟骨祖細胞中高表達的HIFs可減少高齡給小鼠帶來的骨丟失，成骨細胞中高表達的HIFs能有效地對抗雌激素降低引起的骨缺失，但其具體機制以及HIFs對骨細胞的凋亡調控作用仍未明了。為研究HIFs在骨改建中對骨細胞凋亡的調控作用，我們建立骨細胞HIF-1α/VHL基因條件性敲除小鼠，在體內檢測HIF-1α/VHL基因缺失後骨細胞的凋亡狀況的變化及其對骨改建和骨質疏鬆的發生髮展的影響，體外運用RNA干擾技術抑制小鼠骨樣細胞IDG-SW3的HIF-1和VHL的表達，檢測細胞的凋亡情況，研究HIF-1調控骨細胞生物學行為的具體分子機制。本課題成功構建條件性敲骨細胞HIF-1α和VHL基因敲除動物模型，並驗證條件性敲除的準確性。在此基礎上，研究發現骨細胞條件性敲除HIF-1α 後，骨細胞分化加速，骨細胞網路結構和骨陷窩骨小管結構系統增強，骨改建進程呈現高轉換的加速狀態；相反，激活低氧/HIFs信號通路，骨形成顯著增加，但骨結構異常、膠原排列不規則，生物力學特性有所改變，骨細胞網路結構和骨陷窩骨小管結構系統破壞，骨細胞β-catenin的表達降低、凋亡增加，並且致使骨改建障礙。本研究加深了對骨塑形和骨改建發生機制的認識，對探詢促進骨修復、治療骨丟失性疾病有著重要的指導意義，為篩選與設計以HIF-1α為靶點的調控骨改建的藥物或生物製劑、基因藥物等提供新的科學依據。
