瘦素和雌激素在椎体骺板生长代谢中的相互作用研究

椎体骺板与脊柱的生长发育和成熟关系密切。瘦素和雌激素是青春期的重要激素，共同参与了多种生理过程。两者对骨骼代谢的影响持久而深远。瘦素和雌激素都能调控骺板的生长代谢, 但目前研究还不深入,两者之间相互作用的研究还未有报道。我们拟观察瘦素受体和雌激素α和β受体在不同发育期的椎体骺板不同细胞层的动态表达及共表达现象；在器官和细胞水平研究椎体骺板内软骨细胞增生、分化和凋亡过程中瘦素和雌激素的相互作用；同时观察相关重要信号分子(PTHrP-Ihh、Ihh-Wnt、BMP等)和信号通路JAK/STAT等的变化，间接推测瘦素和雌激素作用的可能媒介因子和通路，研究结果将对椎体骺板生长代谢过程中瘦素和雌激素相互作用的可能规律和分子机制有所揭示，并进一步丰富脊柱生长发育和成熟的相关理论, 同时为脊柱疾病的防治和病因学研究提供依据。

青春期骺板的生长代谢受多种内分泌因素的直接或/和间接影响, 瘦素和雌激素都是青春发育期非常重要的激素, 两者同时参与生物体内诸多生理过程, 而且许多作用都有交叉, 但骺板内瘦素和雌激素的相互作用机制还不清楚。本研究检测了胫骨和椎体骺板内瘦素功能性受体Ob-Rb、ERα和ERβ 基因和蛋白水平的动态表达特点。发现Ob-Rb 表达呈现年龄、性别和部位依赖性变化特征。在生长发育早期和青春期，Ob-Rb 蛋白主要定位在静止层（干细胞层）、增生层和肥大前层的软骨细胞，青春期后主要表达在增生后期和肥大软骨细胞层。ERα和ERβ主要表达在骺板软骨细胞核内，表达也呈现年龄、性别和部位依赖性特征，性别因素对ERα和ERβ随时间变化曲线的影响更为明显，部位因素则对ERα/ERβ比值变化曲线的影响更显著。在生长发育早期和青春期前，ERα和ERβ蛋白主要定位在静止层（干细胞层）、增生层和前肥大层的软骨细胞，雌性个体性成熟后表达主要定位在增生末期和肥大期的软骨细胞层，而雄性个体则在骺板全层均有表达。在软骨性分化状态，观察到瘦素刺激能明显上调的ERα和ERβ表达，瘦素还可增强ERK1/2的磷酸化作用。阻断ERK1/2能够抑制瘦素诱导的雌激素受体的变化。另外，发现雌激素能显著上调基因和蛋白水平的瘦素受体表达，抑制ERK1/2或雌激素受体都能够阻止雌激素导致的ERK的磷酸化，并阻断对瘦素受体的上调作用。瘦素刺激后，软骨性分化期，上调ERα、ERβ和Ⅱ型胶原，下调ERα/ERβ和Ⅹ型胶原。肥大性分化期，下调ERα、ERα/ERβ、Ⅱ型胶原和Ⅹ型胶原，上调ERβ。瘦素刺激后Ⅱ型胶原和ERα,Ⅹ型胶原和ER /ERβ均呈正相关性。本项目研究结果表明：瘦素对骨骼的作用存在部位和性别差异性，Ob-Rb 的部位特异性表达特点可能是其对脊柱和下肢不同作用效应的一个原因，Ob-Rb 的年龄和性别特异性表达特点有可能和小梁骨骨量的年龄、性别依赖性特点有关。ERα和ERβ在骺板内表达的部位和性别特异性可能是骨生长发育中的部位和性别特异性表型的原因之一。进行雌激素在骺板内作用机制研究时，需综合考虑部位和性别等因素。骺板软骨内骨化过程中，雌激素和瘦素受体之间存在相互作用，雌激素调控瘦素受体的表达，进而能通过雌激素受体以外途径影响骨生长。瘦素除了直接作用于瘦素受体，还能通过调控雌激素受体的表达间接调节骺板软骨细胞的生长代谢