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DMP1通过FGF-23/Pi/β-catenin功能轴调控下颌骨髁突软骨细胞成骨分化的机制研究

批准号:
82100961
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李蕙
依托单位:
学科分类:
口腔颅颌面组织器官生长发育相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李蕙

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
下颌骨髁突是颞下颌关节重要的组成部分,对于咀嚼、发音及颌面部生长发育具有重要作用,其具体调控机制仍未清楚。DMP1对骨生长发育及矿物质代谢调节具有重要调控作用。申请人前期研究发现Dmp1KO小鼠明显升高血清FGF-23及低血磷、下颌骨髁突发育畸形且过表达β-Catenin,提示Dmp1KO小鼠下颌骨髁突发育与Wnt/β-catenin信号通路密切相关,但具体作用机制尚不清楚。因此,本项目拟在前期工作的基础上,建立两组转基因小鼠模型探究DMP1对于下颌骨髁突成软骨及软骨细胞成骨分化的作用。另外,通过体外下颌骨髁突组织培养、Wnt/β-catenin信号通路抑制剂及FGF-23中和抗体挽救实验,在细胞及分子水平深入探究DMP1对下颌骨髁突软骨细胞成骨分化的调控作用及相关机制。本研究成果将对阐明DMP1对下颌骨髁突发育的调控机制具有重要意义,为临床上治疗牙颌面畸形提供新的靶点。
英文摘要
Mandibular condyle is considered to be crucial part of temporomandibular joint, playing a key role in mastication, pronunciation and the development of maxillofacial development. However, the underlying mechanism is still unknown. DMP1 protein is highly expressed in mineral tissue, which is critical for normal bone formation and mineral metabolism. Our previous study found that Dmp1KO mice displayed significant increased FGF23,low serum Pi level, a drastically malformed TMJ condyle phenotype and β-catenin over-expression,implying that the development of mandibular condyle in Dmp1KO mice is closely related to Wnt/β-catenin signaling pathway. However, the specific role and mechanism of DMP1 in mandibular condylar development are still unknown. Thus, compound transgenic mouse models are used for exploring the role of DMP1 on the cell transdifferentiation from mandibular condylar chondrocytes into bone cells.Moreover,mandibular condyle culture in vitro experiment, administrations of Wnt/β-catenin signaling inhibitor and anti-FGF23 neutralizing antibodies rescue studies analyze the specific molecular mechanism of the role of DMP1 in mandibular condylar chondrogenesis and cell transformation from chongdrocytes to bone cells. This study will help to reveal the regulatory role and mechanism of DMP1 for mandibular condylar development,thus supplying gene targets for treatment of dento-maxillofacial deformity.
本课题通过建立Dmp1 KO小鼠模型并采用多种技术阐明Dmp1基因对于下颌骨髁突发育的影响及其作用机制。.首先研究出生后10日龄、3周龄、7周龄及1年龄的Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突表型。另外,阐明Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突是否存在软骨内成骨过程的改变。其次,探索Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突表型的作用机制。最后,本课题组通过FGF-23中和抗体或高磷饮食挽救Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突表型实验进行探索Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突发育畸形的作用机制。为了深入了解Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突发育异常是否与Wnt/β-catenin 信号通路有关,进行β-catenin免疫组织化学染色实验。此外,通过软骨及骨标记的免疫荧光组织化学染色结合Col10a1-Cre-R26RTomato示踪实验分析Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突ECM分泌情况。此外,利用Acan-CreERT2; β-catenin flox(Ex3)/flox(Ex3); R26RTomato 小鼠模型在软骨细胞过表达β-catenin阐明β-catenin的过表达是否抑制ECM分泌。.本课题的研究结果显示:.1..Dmp1 KO小鼠出生后10日龄Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突逐渐出现膨大的肥大软骨层、喇叭形下颌骨髁突头、粗短下颌骨升支及骨矿化不全。.2..Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突软骨内成骨改变,即出现软骨形成及肥大软骨细胞转分化为成骨细胞过程加速。.3..Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突软骨及骨细胞中出现β-catenin过表达及ECM分泌抑制情况。.4..高磷饮食显著改善Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突中β-catenin的过表达及ECM分泌抑制情况。.5..通过Acan-CreERT2; β-catenin flox (Ex3)/flox (Ex3); R26RTomato 小鼠模型证实软骨细胞内β-catenin的过表达抑制下颌骨髁突ECM分泌。.综上所述,本研究证实Dmp1 KO小鼠下颌骨髁突生长及发育畸形,并阐明其作用机制。Dmp1 KO小鼠的下颌骨髁突软骨及骨发育畸形,并出现下颌骨髁突软骨内成骨形成过程改变。主要归因于敲除Dmp1基因后引起FGF-23/Pi/β-catenin/ECM途径的相应改变,而不是由于肥大软骨细胞中DMP1的缺乏。通过注射FGF-23中和抗体或高磷饮食两种治疗方式显著改善Dm
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