维生素D/维生素D受体调控钙结合蛋白28K在骨骼发育中的作用及机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jorry1983
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目的:机体内钙和骨稳态是紧密联系在一起的。骨骼结构的完整性依赖于血液中充足的钙供应,也间接的来自于肠钙吸收和肾钙的重吸收。而在另一方面,在负钙平衡状态下,钙也可以从骨骼释放出来以维持血钙水平。在调节钙转运的过程中,钙结合蛋白28K(CaBP28K)起到重要的作用,其与维生素D/维生素D受体(VDR)在骨骼发育过程中的关系尚未阐明。本研究意在探讨维生素D/VDR与CaBP28K在骨骼发育过程中的作用及机制。研究方法:本研究一共分为三个部分。第一部分:产妇和新生儿脐血血清中25(OH)D3与CaBP28K的相关性及其与新生儿骨骼发育指标之间的关系利用ELISA试剂盒测定产妇与其新生儿脐血血清中25羟基维生素D3[25(OH)D3]和CaBP28K的含量;收集新生儿的骨骼生长发育指标:体重(WT),体长(BL),头围(HC),胸围(CC),股骨长(FL),双顶径(BPD);分析产妇与新生儿脐血血清中25(OH)D3与CaBP 28K的相关性;同时分析血清中25(OH)D3与CaBP 28K和新生儿骨骼发育指标之间的相关性。第二部分:胚胎小鼠股骨中CaBP28K的时空表达以及成骨细胞中1,25(OH)2D3/VDR与CaBP28K的调节关系在胚胎小鼠股骨中,利用免疫组织化学及免疫荧光定位CaBP 28K的表达并分析随着胎龄的变化股骨中CaBP 28K的表达变化趋势。在小鼠成骨细胞系MC3T3-E1及人成骨细胞系hFOB1.19中分别通过加入1,25(OH)2D3、转染腺病毒过表达VDR以及转染VDR siRNA干扰VDR的表达后,分析CaBP 28K的表达变化,同时在1α羟化酶敲除小鼠股骨中分析了CaBP 28K的表达变化趋势,利用双荧光素酶报告基因实验分析了VDR与CaBP 28K启动子区域的结合活性;第三部分:在MC3T3-E1中过表达CaBP28K对其增殖、分化及凋亡的影响,以及对骨发育相关基因的影响在小鼠成骨细胞系MC3T3-E1中,调节CaBP28K的表达,分析成骨细胞的增殖、分化及凋亡的变化,同时分析下游的成骨细胞分化、矿化、增殖指标的变化。筛选可能的下游基因;在产妇和新生儿脐血血清样本中检测筛选指标的含量,分析该指标与CaBP28K和骨代谢物CTX、OPN、OPG、PYD的相关性。结果:第一部分:产妇血清和新生儿脐血血清中25(OH)D3与CaBP28K含量的相关性及其与新生儿骨骼发育指标之间的关系1、在产妇血清和新生儿脐血血清中,25(OH)D3的含量呈显著正相关,N=58,R=0.836,P=0.000;2、在产妇血清和新生儿脐血血清中,CaBP28K的含量呈显著正相关,N=56,R=0.278,P=0.038;3、在产妇血清中,25(OH)D3与CaBP28K的含量呈显著负相关,N=58,R=-0.308,P=0.019;4、产妇血清中CaBP28K的含量与新生儿脐血血清中25(OH)D3的含量呈显著负相关,N=58,R=-0.365,P=0.005;5、产妇血清中CaBP28K的含量与新生儿体长呈显著正相关,N=58,R=0.287,P=0.029;6、新生儿脐血血清中CaBP28K的含量与新生儿体长,头围,胸围均呈显著正相关N=69(R=0.242,0.386,0.273;P=0.045,0.001,0.023)。第二部分:胚胎小鼠股骨中CaBP28K的时空表达以及成骨细胞中1,25(OH)2D3/VDR与CaBP28K的调节关系1、胚胎小鼠股骨中,CaBP28K主要表达在生长板肥大细胞区以及原始成骨区;2、随着胚胎小鼠胎龄的增加(E14-E16-E18),CaBP28K在胚胎小鼠的股骨中呈现逐渐下降的趋势;3、小鼠成骨细胞MC3T3-E1和人成骨细胞hFOB1.19中加入外源性的1,25(OH)2D3刺激后,VDR的表达增加,CaBP28K的表达下调;4、小鼠成骨细胞MC3T3-E1和人成骨细胞hFOB1.19中转染过表达VDR的腺病毒后,VDR的表达增加,CaBP28K的表达下调;5、小鼠成骨细胞MC3T3-E1和人成骨细胞hFOB1.19中,转染VDR si RNA后,VDR的表达减少,CaBP28K的表达增加;6、对比于野生型小鼠,1α羟化酶敲除小鼠股骨皮质厚度显著降低;7、对比于野生型小鼠,1α羟化酶敲除小鼠的股骨中,VDR的表达减少,CaBP28K的表达增加;8、双荧光素酶报告基因结果显示VDR与CaBP28K的基因启动子区域有结合位点。第三部分:在MC3T3-E1中过表达CaBP28K对其增殖、分化及凋亡的影响,以及对骨发育相关基因的影响1、小鼠成骨细胞MC3T3-E1中过表达CaBP28K可以抑制成骨细胞的增殖和凋亡,促进其分化;2、小鼠成骨细胞MC3T3-E1中利用质粒转染过表达CaBP28K后,MMP13的表达下调,DMP1的表达上调;3、小鼠成骨细胞MC3T3-E1中,阻断p38-MAPK信号通路可以抑制CaBP28K对MMP13的调节作用;4、小鼠成骨细胞MC3T3-E1中,CaBP28K与MMP13存在蛋白的相互作用;5、在产妇和新生儿脐血血清中,CaBP28K与MMP13呈显著负相关,N=73,R=-0.251,P=0.032;6、在新生儿脐血血清中,MMP13的含量与对骨代谢指标OPG和CTX的含量呈现显著正相关N=85(R=0.22,0.26;P=0.04,0.01);7、在产妇血清中,CaBP28K的含量与骨代谢指标OPN和CTX的含量呈显著负相关N=58(R=-0.249,-0.264;P=0.025,0.045)。结论:1、在新生儿骨骼发育过程中,CaBP28K与新生儿的体长、头围、胸围显著正相关,CaBP28K是胎儿骨骼发育的一个重要促进因素,并且与25(OH)D3的作用密切相关;2、CaBP28K通过调节胚胎小鼠骨骼生长板原始成骨区域和成骨细胞的增殖、凋亡和分化参与调节胚胎小鼠骨骼的生长发育;3、1,25(OH)2D3/VDR在骨骼和成骨细胞中与CaBP28K负相关,CaBP28K可能是1,25(OH)2D3/VDR对骨骼负性调节作用的一个中间桥梁;4、1,25(OH)2D3/VDR/CaBP28K通过调控MMP13和DMP1的表达调节骨骼发育,p38-MAPK通路参与CaBP28K对MMP13的调节,1,25(OH)2D3/VDR/CaBP28K/MMP13同时参与调控骨骼发育过程中的合成和分解代谢。
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