持续压缩力诱导C57BL/6小鼠骨缝软骨细胞凋亡的信号通路研究

Suture compression is a common approach to reduce the volume of oversized maxillae, however, the clinical outcome is usually compromised due to insufficient understanding of its working mechanism.The applicant had prostulated suture compression could induce bone and cartilage resorption at the suture, induce the chondroptosis, suppress the endochondro-osteo-regeneration, therefore stabilize the volume reduction effect.In the previous studies, compression induced bone resorption at mid palatal suture on a mice model, and the cartilage showed different remodeling patterns as the compression force varied.Based on the previous results, in the current project, 10 or 20 gram compressive forces are to be delivered to the mice mid palatal suture for 7 or 14 days. Slides are to be made and stained for showing the amount alterations of the cartilage matrix. Modified immunohistochemistry and fluorescence in situ hybridization are to be used to show the expressions of chondroptosis signals. The correlation between the force magnitude, compression span and the chondroptosis effect are also to be analyzed, for the sake of knowing the biological mechanism of compression induced chondroptosis, therefore contribute new understanding to the maxillofacial orthopedics.

压缩力是治疗颅颌面发育畸形的重要手段之一，但因对压缩力诱导颌骨骨缝改建的机理认识不清，其治疗效果往往无法控制。申请者认为持续压缩力能导致骨缝周围的骨组织吸收，破坏骨缝软骨，诱导软骨细胞和软骨前体细胞凋亡，抑制骨缝处骨再生的能力，从而稳定骨吸收效果。通过前期研究，申请者成功建立了小鼠腭中缝持续压缩的模型，并初步验证了持续压缩力能导致骨吸收，并发现骨缝软骨的改建模式与受力大小有关。本项目将在前期研究的基础上，沿用该动物模型，将不同大小、作用时间的持续压缩力施加于骨缝，使用自主改良的免疫组化染色和荧光原位杂交技术，观察软骨基质量的改变，软骨细胞和软骨前体细胞发生凋亡的情况，以及凋亡通路重要信号分子的表达量的改变；分析持续压缩力诱导骨缝软骨细胞凋亡的信号通路，以及其大小和作用时间对诱导凋亡的影响；解释持续压缩力在诱导骨缝吸收过程中所涉及的重要生物学机理，为颅颌面矫形提供新的理论认知。

该研究发现持续压缩力能抑制腭中缝的生长，导致软骨基质的吸收破坏和软骨细胞的程序性死亡。20克的压缩力加载到腭中缝72小时后，腭中缝软骨基质就开始降解，软骨细胞即出现凋亡。.当持续压缩力施加到骨缝软骨时，使原本处于无活性的“游走状态”的Bax/bak 蛋白的构象发生改变，移位到线粒体并在线粒体膜上形成二聚体，裂解并激活BID。而抗凋亡基因BCL-2/BCL-XL在压缩力的作用下，其表达水平受到抑制，对线粒体的保护作用丧失。使线粒体的外膜变性，穿孔，碎片化。随后线粒体内容物漏出，激活下游的效应蛋白 caspase3、9，启动细胞核的固缩、碎裂、溶解反应，而作为细胞FAS死亡受体通路下游效应蛋白酶的caspase8并没有被激活，说明压缩力激活的细胞凋亡通路，并不是通过直接激活死亡受体实现的。.该研究在动物模型上，通过压缩力构建了骨缝软骨细胞凋亡的模型，并通过免疫组织化学染色的方法证实了持续压缩力作用时间超过72小时即可以诱导软骨基质的讲解吸收，和软骨细胞的凋亡。为临床上使用矫形力抑制上颌骨的生长提供了实验依据。另外，颞下颌关节软骨与腭中锋软骨细胞有着相似的生物学特性，该研究结果提示，过大的压缩力作用到颞下颌关节软骨，也有可能引起颞下颌关节软骨的破坏，进而引起骨关节炎的发生。而在骨关节炎的临床治疗过程中，能否通过该信号通路上某些关键的凋亡蛋白表达的阻断来抑制细胞凋亡从而中断骨关节炎的发展，值得进一步研究。.前期数据整理论证工作已经完成，论文已撰写完成，并向SCI杂志投稿。2015年申报的专利已获得授权，2016年申报专利2项。指导2名研究生完成毕业论文，顺利毕业。研究计划顺利完成。