目的:Wnt信号的增强和降低,已被突现为影响骨质稳定的重要机制之一。然而,在小鼠模型上发现Wnt信号对成骨细胞的作用是由细胞本质决定,即对成骨细胞发育不同阶段上的系列细胞有不同的作用。在早期,在间充质干细胞及其前期细胞,或已经定向分化的成骨细胞前期,敲除Wnt信号传导关键因子-catenin分别引致无成骨细胞或骨形成,或者不能发育为成熟的成骨细胞;在晚期,在成骨细胞和骨细胞上,敲除-cat
目的:Wnt信号的增强和降低,已被突现为影响骨质稳定的重要机制之一。然而,在小鼠模型上发现Wnt信号对成骨细胞的作用是由细胞本质决定,即对成骨细胞发育不同阶段上的系列细胞有不同的作用。在早期,在间充质干细胞及其前期细胞,或已经定向分化的成骨细胞前期,敲除Wnt信号传导关键因子β-catenin分别引致无成骨细胞或骨形成,或者不能发育为成熟的成骨细胞;在晚期,在成骨细胞和骨细胞上,敲除β-catenin对成骨细胞发育分化或骨的形成却没有产生影响,但是降低了Wnt靶基因骨保护素(osteoprotegerin,Opg,抑制破骨细胞分化)的表达,从而增加破骨细胞和骨吸收,造成骨流失。这一作用也被激活成骨细胞β-catenin所证实。但意外的是,激活成骨细胞β-catenin同时也改变血液的形成,导致急性白血病,引致小鼠围产期死亡。让人们觉得Wnt信号似乎不能用于骨合成代谢药物的研发,引起遗憾。然而,我们新近发现:激活骨细胞β-catenin,介导Wnt通路,产生骨合成代谢,增加成骨细胞数量和骨量。重新认识了经典Wnt信号对成骨细胞发育的影响,让人们重新看到经典Wnt信号用于研发骨合成代谢药物的希望。但是,发育终端的骨细胞如何诱导前期的成骨细胞发育?是否用于间充质干细胞?尚不明确。为此,我们开始了探索性研究。
方法:通过条件性基因敲除Cre/loxP重组酶系统,即把骨细胞特异性表达的Cre转基因小鼠和β-catenin第三外显子loxP序列修饰小鼠交配,产生只在骨细胞里激活的β-catenin的小鼠。DEXA-PIXImus、micro-CT、骨形态分析系统分别分析骨密度、密/松质骨量和结构、成/破骨细胞数量。计数骨髓间充质干细胞数量。
结果:激活骨细胞经典Wnt信号增加骨密度、体积、骨形成速度、成骨细胞和骨细胞数量;增加破骨细胞和骨吸收;没有引致小鼠白血病或早期死亡;增加配体Jag1基因的转录和表达,增强骨髓间充质干细胞Notch信号及其数量;Jag1体外抑制间充质干细胞、激活定向发育的成骨细胞分化为成骨细胞。此外,激活骨细胞经典Wnt信号没有引致白血病。
结论:激活经典Wnt信号在体内引致骨合成代谢,增加间充质干细胞、成骨细胞分化、破骨细胞数量和骨吸收。工作模型:骨细胞Wnt-Jag1,增强和扩增间充质干细胞Notch信号和数量,增强成骨细胞分化。
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