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血小板源性生长因子受体(platelet-derived growth factors receptors PDGFRs)是存在于细胞膜表面的酪氨酸激酶,特异性应答血小板源性生长因子(platelet-derivedgrowth factors PDGFs)的一类受体。PDGFRs的结构特点是在胞外配位子结合区域有5个免疫球蛋白结构域,一个跨膜序列,胞内有一个酪氨酸激酶结构域。二聚化的PDGFs结合到受体上并促使PDGFRs形成二聚体,胞质结构域内的酪氨酸残疾发生自身磷酸化,通路被激活。PDGFRs包括两种形式,即PDGFR-α与PDGFR·β。PDGFRs可以激活下游三条主要通路:分裂素活化蛋白激酶(themitogen-activated protE1n kinase MAPK)/胞外信号调控激酶(extracellularsignal-regulated kinase Erk)通路,3磷脂酰肌醇激酶(the phosphatidylinositol3-kinase)/Akt通路,及磷脂酶C-Y(the phospholipase C-Y PLC-γ)通路。其中MAPK/Erk通路在成骨分化过程中发挥重要的作用。
PDGFs/PDGFRs信号通路在成骨类细胞的很多功能中都发挥重要的调控作用,然而该通路对成骨细胞分化作用的影响一直存在争议。很多研究资料支持PDGF-BB对骨的形成及重塑有积极作用,Fierro与他的同事也发现当PDGFRs活性受到抑制时,人类骨髓间充质细胞的成骨作用也受到明显抑制:然而还有一些研究却表明PDGFs抑制成骨细胞分化,如体外实验发现当药理学抑制PDGFRs活性时可以提高细胞内矿化基因的表达并促进基质矿化的发生。临床资料也报道慢性髓细胞性白血病患者(chronicmyeloid leukemia CML)在长期服用PDGFRs抑制剂药物时,体内骨量增加。Tokunaga等人在小鼠间充质干细胞中敲除PDGFR-β基因后发现该细胞碱性磷酸酶活性明显增高,矿化标记基因表达量也上升,提示该细胞的成骨分化能力大大增强;然而最近一项使用AG-1296抑制PDGFR活性的研究结果却显示PDGFR信号通路对人类间充质干细胞的成骨分化过程几乎不产生影响。综上所述,目前PDGFR信号通路与成骨分化过程的关系还不明确,该通路调控成骨分化的机制更是知之甚少。
在本研究中,我们首先采用酪氨酸磷酸化抑制剂AG-1295在MC3T3-E1细胞中特异性抑制PDGFR-β,通过测定细胞碱性磷酸酶活性、茜素红染色检测矿化结节及RT-PCR测定矿化标记基因表达量的实验来揭示PDGFR-p通路对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响,其次又采用Western-blot的方法检测PDGFR-p通路是否通过Erkl/2通路来调控成骨分化过程。
第一章PDGFRs抑制剂AG-1295对MC3T3-E1矿化表型的影响
目的:检测PDGFR-p特异性抑制剂AG-1295对MC3T3-E1成骨分化的影响
方法:用PDGFR-p特异性抑制剂AG-1295作用于成骨诱导中的MC3T3-E1细胞,在指定的时间内检测细胞内的碱性磷酸酶活性,茜素红染色观察矿化结节的形成情况,RT-PCR检测矿化标记基因的表达情况。
结果:酪氨酸磷酸化抑制剂AG-1295使得MC3T3-E1细胞在成骨分化前期碱性磷酸酶活性水平升高,后期促进基质矿化,并且大多数矿化标记基因的表达水平均上升。
结论:PDGFRs抑制剂AG-1295增强MC3T3-E1矿化表型,即PDGFR-β通路与MC3T3-E1细胞成骨分化负相关。
第二章PDGFR-p-Erkl/2负调控MC3T3-E1细胞基质矿化
目的:检测PDGFR-p通路是否通过Erkl/2通路调控MC3T3-E1细胞基质矿化
方法:收集诱导分化2天、10天的MC3T3-E1细胞,提取总蛋白,Western-blot检测AG-1295对Erkl/2表达量及其磷酸化水平的影响。
结果:AG-1295对Erkl/2表达量没有影响,但是在第10天,与正常诱导组相比,20μmol/L AG-1295抑制MC3T3-E1细胞的Erkl/2磷酸化水平。
结论:PDGFR-p通过Erkl/2负调控MC3T3-E1细胞基质矿化。