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骨质疏松症是一种全身性代谢骨病,多见于绝经后妇女和老年男性。STAT1是细胞因子信号传导的下游通路,主要利用复杂的信号级联来发挥其生物学作用,例如促进细胞死亡,抑制细胞生长等。本研究室发现STAT1基因和骨质疏松症之间具有关联性,首次明确提出STAT1基因与人类骨质疏松密切相关。人类STAT1基因和斑马鱼stat1基因具有高度同源性,因此本文选择模式生物斑马鱼作为实验生物。本实验室已通过CRISPR/Cas9基因编辑技术分别敲除了斑马鱼的stat1a基因和stat1b基因,得到相对应的突变品系。本文运用所得到的突变品系,筛选并建立stat1a-/-和stat1b-/-突变模型。通过杂交手段获得斑马鱼stat1a/stat1b基因双突变模型,并开展表型观察及相关功能实验。实验发现,敲除stat1a和stat1b基因后的纯合单基因突变型幼鱼早期胚胎死亡率较高,而且其成鱼骨骼表型也有明显变化,主要变化以下颌骨长度增加、脊柱尾部弯曲和尾鳍消失为主。而stat1a/stat1b基因双突变型胚胎死亡率较野生型来说差异并不显著,其成鱼骨骼表型变化也不明显。micro-CT扫描可以更清楚地观察到单基因突变型斑马鱼骨骼发生的变化。通过阿尔新蓝染色发现胚胎发育到7天时,stat1a/stat1b基因双突变型的索侧软骨相比于野生型和单基因突变体来说稍微增宽,颚方软骨也有稍微增长。通过成骨细胞ALP染色和破骨细胞TRAP染色发现stat1a/stat1b基因双突变型和单基因突变型相比,其成骨细胞和破骨细胞的分布有明显的差别,和野生型差别却并不明显。本文研究表明:1)斑马鱼stat1a基因和stat1b基因均参与斑马鱼早期胚胎发育,并影响成鱼成骨细胞和破骨细胞的分布,这两个基因对维持骨骼正常发育具重要意义;2)斑马鱼stat1a基因和stat1b基因均参与骨骼发育过程,且分别敲除这两个基因后的斑马鱼均出现明显的骨骼畸形情况;3)对双基因突变型斑马鱼的研究发现双基因突变型的骨骼表型变化不如单基因突变型明显,说明stat1a基因和stat1b基因之间可能存在某种相互作用或补偿机制,或者这两个基因均缺失影响了一些其他信号通路的表达。本研究为更深层次阐明stat1基因调控斑马鱼骨骼发育相关机制提供了实验依据。