TMJ髁突浅层软骨细胞异常增殖与分化中CaSR-PTHrP的调控机制研究

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研究背景:颞下颌关节与咬合的关系非常密切,我课题组最新研究结果显示,双侧前牙咬合抬高(Bilateral anterior elevation,BAE)可促进小鼠髁突软骨细胞增殖、软骨增厚。甲状旁腺相关蛋白(Parathyroid hormone-related protein,PTHr P)是髁突浅层软骨细胞分泌的大分子蛋白,在促进细胞增殖活动中发挥着重要的作用。钙离子敏感受体(Cal Cium sensing receptor,Ca SR)是广泛表达于细胞膜上的受体蛋白,对钙信号非常敏感,Ca SR可激活一系列下游信号,发挥重要的生物学功能。本研究的目的是利用包括特异性敲除髁突浅层软骨细胞Ca SR或PTHr P基因等技术在内的分子生物学研究方法,探索BAE刺激下髁突浅层软骨细胞Ca SR、PTHr P信号的激活情况,并结合离体加载实验,论证髁突浅层软骨细胞对BAE刺激的反应规律及其Ca SR-PTHr P信号调控机制。材料与方法:1.将36只6周龄雌性C57BL/6J小鼠随机等分为3周、7周以及11周组,每个时间点又分为对照组(Contral,CONT)与BAE组(n=6)。所有BAE组均在小鼠6周龄给予BAE刺激,CONT组小鼠除了给予BAE刺激外,其余操作均与BAE组相同。分别在造模3周、7周以及11周末进行取材并进一步检测小鼠髁突软骨的形态学改变。2.显微镜下分离3周SD大鼠髁突浅层软骨细胞并进行体外培养。利用Si RNA以及激动剂抑制或激活体外培养细胞的Ca SR和PTHr P的表达,并对细胞施加2h强度为16dyn/cm~2的流体剪切力(fluid flow shear stress,FFSS)刺激,然后收集加力后的细胞,用蛋白免疫印记技术(Western blotting,WB)检测细胞增殖与分化相关分子的表达。3.利用条件鼠Ca SRflox/flox与工具鼠Prg4-Cre ERT2杂交得到可由它莫西酚(Tamoxifen,Ta M)诱导的并能够在髁突表达Prg4的浅层软骨细胞中特异性敲除Ca SR基因的转基因小鼠(Ca SRflox/flox;Prg4-Cre ERT2)。用同样的方法得到特异性敲除PTHr P基因的转基因小鼠(PTHr Pflox/flox;Prg4-Cre ERT2)。小鼠6周龄时腹腔注射Ta M,连续注射5天,注射第二天给予BAE刺激,9周龄时关节周注射Ca SR激动剂(cinacalcet Hcl,Cina)或PTHr P激动剂(PTHr P87-139片段)。13周末取材并用化学染色和免疫组织化学染色观察小鼠髁突浅层软骨形态学变化以及细胞增殖与分化相关分子的表达。主要结果:1.对野生型小鼠施加BAE刺激,可见小鼠髁突浅层软骨细胞明显增多,软骨增厚,并且与对照组相比,从第3周开始BAE组髁突浅层软骨Ca SR阳性细胞率明显增加,PTHr P阳性细胞率也从第3周开始增加(所有P<0.05)。2.体外实验结果显示,FFSS能够诱导髁突浅层软骨细胞的增殖与早期分化,表现为Ca SR、PTHr P、Ki67以及印度刺猬因子(Indian hedgehog,Ihh)蛋白表达水平增高(所有P<0.05)。Cinacalcet或PTHr P87-139片段会进一步加强FFSS对髁突浅层软骨细胞的促增殖、促早期分化作用(所有P<0.05),而对Ca SR或PTHr P进行Si RNA转染后则会抑制FFSS对髁突浅层软骨细胞的促增殖、促早期分化作用(所有P>0.05)。更加重要的是,激动Ca SR或敲低Ca SR的表达,对PTHr P的表达分别具有促进和抑制作用(所有P<0.05),而激动PTHr P或敲低PTHr P则对Ca SR的表达没有明显影响(所有P>0.05)。3.转基因小鼠体内实验结果显示,敲除Ca SR或PTHr P基因后,均可阻止BAE诱导的髁突浅层软骨细胞的增殖与早期分化(所有P>0.05)。4.在体实验表明,当敲除PTHr P基因的同时关节周注射Ca SR的激动剂Cinacalcet,也可阻止BAE诱导的髁突浅层软骨细胞的增殖与早期分化(所有P>0.05)。但是,当敲除Ca SR基因的同时关节周注射PTHr P87-139片段,则不会阻止BAE诱导的髁突浅层软骨细胞的增殖与早期分化(所有P<0.05)。结论:1.髁突浅层软骨细胞中,Ca SR可以作为PTHr P的上游分子,发挥促进髁突浅层软骨细胞的增殖与早期分化的作用。2.Ca SR-PTHr P信号通路在BAE及FFSS促进髁突浅层软骨细胞的增殖与早期分化的调控过程中,发挥着重要作用。
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