Zbtb20调控肥大软骨细胞终末分化的机制研究
软骨内成骨是体内大部分骨骼包括四肢骨、脊椎骨等的主要发育形式，其基本过程涉及软骨细胞有序增殖、分化形成肥大软骨细胞。肥大软骨细胞进一步成熟并进入终末分化阶段，通过表达多种分子如Vegfα来诱导软骨膜外血管、成骨细胞和破骨细胞侵入，并对成骨细胞和破骨细胞分化成熟具有重要调控作用。因此，肥大软骨细胞成熟和终末分化是软骨内成骨过程中的关键阶段，也是骨化的前提和必要条件。肥大软骨细胞终末分化的缺陷会导致初级骨化中心(POC)和次级骨化中心(SOC)形成延迟和进展障碍。 肥大软骨细胞的终末分化是一个受严格调控的过程，其中转录因子Sox9被报道具有负向调控肥大软骨细胞终末分化的作用。Sox9高表达于软骨生长板的静息区、增殖区和前肥大区，但在肥大区其mRNA水平显著下调。Sox9能抑制肥大软骨细胞的进一步成熟，并能直接抑制Vegfα的转录。因此，Sox9在正常生长板的肥大区下调表达，是血管侵入、骨髓形成等软骨内成骨过程中必不可少的条件。然而，目前对于该分子在肥大软骨细胞中下调表达的调控机理并不清楚。 锌指蛋白Zbtb20是一个在多系统和器官中具有重要功能的转录因子。课题组前期工作发现该分子表达于肥大软骨细胞，为了研究该分子对软骨发育的调控作用，课题组利用Col2a1-Cre小鼠和Zbtb20Floxp小鼠建立了Zbtb20软骨细胞特异性基因敲除小鼠(简称为Col-ZB20KO)，初步分析发现该小鼠模型成骨延迟，肥大区延长，提示Zbtb20对软骨发育具有重要的调控作用。在此研究基础上，对Zbtb20在软骨发育中的时空表达特征、Col-ZB20KO的表型进行更为系统、深入的分析，并对其调控软骨发育的分子机制进行了深入研究。本研究成果主要包括以下几个方面： 一、Zbtb20在软骨发育中的时空表达特征：免疫组化显示Zbtb20蛋白最早在胎鼠E14.5天表达于软骨雏形的肥大软骨细胞。出生后除了肥大软骨细胞外，软骨生长板的静息区也开始上调表达该分子，并且增殖区也出现弱阳性表达。这种表达模式一直持续到成年(小鼠的生长板不会完全骨化)，提示该分子可能参与软骨发育并与成年后骨的稳态维持和重塑相关。 二、Zbtb20缺失后导致肥大软骨细胞终末分化障碍，从而引起软骨内成骨延迟。我们发现Zbtb20缺失后不会影响软骨细胞的肥大，但会导致肥大软骨细胞终末分化障碍，主要表现为Vegfα表达下调，使得Col-ZB20KO小鼠在成骨过程中血管侵入延迟、肥大区延长。 三、Zbtb20至少部分通过抑制Sox9表达来正向调控Vegfα表达。本研究发现Col-ZB20KO肥大区异常高表达Sox9mRNA和蛋白，而且采用RNA干扰在体外抑制Col-ZB20KO肥大软骨细胞中的Sox9表达水平后，能有效矫正其Vegfα的表达缺陷，提示Zbtb20至少部分通过抑制Sox9的表达来正向调控Vegfα表达。经染色质免疫共沉淀实验和体外报告基因检测系统分析，发现Zbtb20可能通过间接的方式调控Sox9的表达。 由此，提出Zbtb20通过抑制肥大软骨细胞中Sox9的表达，促进Vegfα的表达、诱导血管侵入，从而调控软骨内成骨的新学术观点。
肥大软骨细胞;终末分化;转录因子;锌指蛋白
中国人民解放军海军军医大学;第二军医大学
硕士
基础医学
章卫平
2015
中文
R329.471
79
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）