Fgfr2功能獲得性突變在Apert綜合征發(fā)病中的相關(guān)研究.pdf

1、顱縫早閉是指顱蓋骨之間的聯(lián)結(jié)，即顱縫在大腦發(fā)育成熟以前提前閉合的病理狀態(tài)，常導(dǎo)致典型的顱面畸形和神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。Apert綜合征是一種常見的人類顱縫早閉綜合征，以冠狀縫早閉和手足的并指/趾畸形為典型體征。Apert綜合征主要由兩種Fgfr2功能獲得性突變，即Fgfr2 Ser252Trp或者Pro253Arg突變引起。Fgfr2S252W突變患者主要表現(xiàn)出嚴重的顱面部骨骼畸形，而Fgfr2 P253R突變患者的手足并指/趾畸形更為突出

2、。2003年和2005年Chen和Wang分別獨立報道了其建立的Fgfr2S252W突變小鼠模型，chen發(fā)現(xiàn)Fgfr2 S252W突變小鼠的骨組織發(fā)育異常，指出細胞凋亡增加可能是Apert綜合征發(fā)生冠狀縫早閉的機制。Wang描述了在Fgfr2 S252W突變小鼠顱骨發(fā)育中和長骨骨髓體外培養(yǎng)中出現(xiàn)的某些軟骨組織異常，但是沒有對其做更深入的探討。目前，F(xiàn)gfr2 P253R突變對成骨細胞、軟骨細胞發(fā)育和功能的影響尚不清楚，更不了解兩種Fg

3、fr2功能獲得性突變主要通過何種細胞內(nèi)信號途徑導(dǎo)致Apert綜合征的骨骼畸形。 本課題利用兩種通過基因敲入手段建立的Fgfr2功能獲得性突變小鼠進行研究。觀察分析Fgfr2 P253R突變小鼠骨骼表型的變化，探討該小鼠作為Apert綜合征小鼠模型的可行性。同時利用多種技術(shù)手段，從細胞水平、組織水平和整體動物水平多層次、多角度地分析Fgfr2功能改變對成骨細胞、軟骨細胞發(fā)育和功能的影響，初步探討Apert綜合征發(fā)病的分子遺傳機制。

4、由于骨折愈合過程與骨骼發(fā)育過程相似，而且Fgfs在骨折愈合中占有重要作用，本課題遂利用Fgfr2 S252W突變小鼠骨折模型，進一步研究了Fgfr2功能改變對實驗小鼠骨折愈合的影響。 主要實驗結(jié)果與結(jié)論： 1．Fgfr2功能獲得性突變使實驗小鼠呈現(xiàn)出類似人類Apert綜合征的典型骨骼表型。包括冠狀縫早閉、圓顱和短顱畸形、手足的并指/趾畸形、中臉發(fā)育不良、顱底發(fā)育不良和PF縫關(guān)閉延遲。與Wang報道的有極高新生期死亡率的F

5、gfr2 S252W突變小鼠相比較，F(xiàn)gfr2 P253R突變小鼠存活率較高，有望成為研究Apert綜合征的良好動物模型之一。 2．Fgfr2分布的組織特異性和時空表達特性極大地影響Fgfr2信號的生物學(xué)效應(yīng)。本研究應(yīng)用ISH技術(shù)檢測到Fgfr2在成骨細胞系的表達，而且進一步應(yīng)用RT-PCR技術(shù)證實不僅在成骨細胞，也在骺端軟骨細胞存在Fgfr2的表達，這提示通過成骨細胞和軟骨細胞表面的。Fgfr2，F(xiàn)gfs信號能夠直接對它們的發(fā)

6、育產(chǎn)生調(diào)控作用。 3．Fgfr2 P253R突變引起成骨細胞表達轉(zhuǎn)錄因子Cbfa1顯著增加，使顱蓋骨的成骨細胞分化加速，導(dǎo)致冠狀縫早閉。同時本研究的結(jié)果顯示Fgfr2 P253R突變對成骨細胞發(fā)育和軟骨細胞發(fā)育具有不同作用，可能是Apert綜合征患者同時存在冠狀縫早閉和部分額狀縫閉合不全體征的機制。 4．Fgfr2 P253R突變小鼠出現(xiàn)的顱底軟骨發(fā)育障礙和顱蓋骨骨發(fā)育異常是各自獨立的病理過程，它們的協(xié)同作用促成了Ape

7、rt綜合征模型小鼠出現(xiàn)包括短顱畸形等在內(nèi)的復(fù)雜的顱骨畸形體征。 5．突變小鼠的長骨縱向生長障礙直接來自于Fgfr2 P253R突變對長骨軟骨內(nèi)骨化過程的抑制作用。Fgfr2功能持續(xù)增強可能抑制軟骨細胞增生和分化，這是Fgfr2 P253R突變小鼠發(fā)生軟骨內(nèi)骨化障礙的一個重要機制，它直接導(dǎo)致長骨縱向生長障礙。 6．Fgfr2S252W突變小鼠骨髓基質(zhì)細胞體外培養(yǎng)誘導(dǎo)成骨實驗提示，F(xiàn)gfr2功能持續(xù)增強雖然促進成骨細胞的分化

8、，但是可能抑制未分化的間充質(zhì)細胞向成骨細胞系的分化。 7．Erk1/2通路在Fgfr2功能獲得性突變小鼠的冠狀縫早閉和長骨生長障礙中都發(fā)揮重要作用。Fgfr2 P253R突變使Erk1/2磷酸化程度顯著增強，阻斷Erk1/2信號通路可以緩解體外培養(yǎng)的這兩種器官的發(fā)育障礙。 8．Fgfr2 S252W突變抑制骨折愈合過程中的軟骨內(nèi)成骨過程。突變型小鼠骨痂中軟骨組織形成的時間明顯延遲，軟骨組織鈣化、編織骨形成受阻，纖維骨痂和

9、軟骨骨痂長期存在。由于軟骨內(nèi)成骨受到抑制，X片顯示在野生型小鼠骨折正常愈合后，突變型小鼠的骨折仍然未愈合。 綜上所述，本課題的研究結(jié)果表明新建立的Fgfr2 P253R突變小鼠是研究Apert綜合征的良好動物模型之一。本課題提示Fgfr2功能持續(xù)增強可能抑制未分化的間充質(zhì)細胞向成骨細胞系的早期分化，但是促進成骨細胞的分化。Fgfr2功能持續(xù)增強抑制軟骨細胞的增生和分化。這樣導(dǎo)致骨骼發(fā)育過程中膜內(nèi)骨化過程異常和軟骨內(nèi)骨化過程受到抑