南方医科大学两篇Nature子刊文章:敲除模型发现血管生成调节机制

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年1月6日 来源:生物通

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  来自南方医科大学第三附属医院的研究人员利用成骨细胞特异基因敲除的小鼠与细胞模型,揭示了骨内血管生成的调节的新机理,提示靶向Cxcl9是防治骨丢失相关疾病的新策略。通过减少骨内Cxcl9含量,增加骨内血管生成,可能有助于加速骨折愈合。

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  生物通报道:来自南方医科大学第三附属医院的研究人员利用成骨细胞特异基因敲除的小鼠与细胞模型,揭示了骨内血管生成的调节的新机理,提示靶向Cxcl9是防治骨丢失相关疾病的新策略。通过减少骨内Cxcl9含量,增加骨内血管生成,可能有助于加速骨折愈合。

这一研究成果公布在Nature Communications杂志上,文章的通讯作者是南方医科大学第三附属医院(广东省骨科研究院)白晓春教授和金大地教授,白晓春教授主要从事mTOR信号调节机制,骨代谢调控等方面的研究,曾在Science杂志发文鉴定了TSC信号通路的一个重要成员(FKBP38蛋白)作为肿瘤抑制蛋白的重要机制。

今年4月,这一研究组也同样在Nature Communications上发文,发现雷帕霉素靶蛋白复合物1能通过甲状旁腺激素相关肽调控软骨细胞的生长、增殖与分化,为软骨发育过程中细胞增殖与分化的协调机制提供新的观点,为临床使用雷帕霉素影响儿童骨骼发育提供理论解释。

正常的软骨发生发育过程对于儿童四肢骨骼的发育、良好体形的维持具有重要作用。软骨发育进程受阻或异常,会导致软骨营养不良、软骨发育不全等儿童骨骼疾病的发生,多表现为躯体四肢比例失常的侏儒症。

白晓春教授等人发现雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)的活性在软骨细胞分化发育过程中存在规律性动态变化,过度激活mTORC1通路能够促进软骨细胞增殖,抑制其肥大分化及终末分化,引起小鼠软骨发育不全;深入研究发现其分子机理是mTORC1通过改变其下游激酶S6K1活性,干预转录因子Gli2入核转录过程,激活其下游重要的软骨发育分子PTHrP的表达,最终影响软骨细胞的肥大分化进程。

最新研究中,课题组则是利用成骨细胞特异基因敲除的小鼠与细胞模型,首次发现作为骨髓微环境重要组分的成骨细胞,其可分泌趋化因子Cxcl9(MIG,干扰素-γ诱导单核细胞因子),后者与VEGF相互作用并阻止其与血管内皮细胞膜上的受体(VEGFR)结合,从而抑制血管生成。

骨髓是一种高度异质性、血管化的组织,骨髓血管运输的氧气、营养物质、生长因子与激素等对于骨的发育及其稳态维持至关重要。这项研究还发现mTORC1可通过上调转录因子STAT1表达,增强STAT1与Cxcl9基因启动子区的结合,增加Cxcl9的转录与分泌,从而抑制骨的血管生成与骨形成。注射Cxcl9抗体可促进骨质疏松模型小鼠的血管生成与骨形成。这项研究阐明了成骨细胞调节骨髓血管生成的机制,提示靶向Cxcl9是防治骨质疏松等骨丢失相关疾病的一个新策略。

作者简介:

白晓春

白晓春博士1999年考入第一军医大学(现南方医科大学),师从罗深秋教授攻读博士学位。2002年毕业后留校,2004年8月晋升为副教授。白晓春博士主要从事细胞信号转导研究,先后获得2项国家自然科学基金课题,科研成果突出,在此之前已在J. Biol. Chem等国际刊物上发表SCI收录论文4篇,被其他SCI论文引用66次以上。先后获得广东省优秀博士学位论文奖,中国细胞生物学会青年优秀论文二等奖,复旦大学谈家桢生命科学九源奖学金二等奖,广东省“南粤优秀研究生”一等奖等奖项。

原文标题:

mTORC1 regulates PTHrP to coordinate chondrocyte growth, proliferation and differentiation

Osteoblasts secrete Cxcl9 to regulate angiogenesis in bone

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