FGFR3经PTHrP-Ihh反馈环路调控腭部骨缝生长过程的实验研究

Scar contracture following mucoperiosteal denudation inhibits the sutural growth of the palate and causes secondary midfacial hypoplasia after primary cleft palate repair. The mechanism underlying such iatrogenic growth inhibition, however, is poorly understood. Thorough exploration of the molecular and biological basis modulating this scar-suture process holds potential breakthroughs in clinical prevention. Our previous data confirmed palatal suture as endochondral bone formation centers. FGFR3 is an established modulator to the proliferation and differentiation of chondrocytes. In addition, patients with achondroplasia caused by FGFR3 activation mutation demonstrate similar midfacial hypoplasia as among cleft patients. These observations suggest FGFR3 as critical in midfacial sutural growth. In this proposal, the temporospatial expression pattern of PTHrP/Ihh feedback loop mediated FGFR3 signaling will be mapped, and rosuvastatin, a widely used medication and effective FGFR3 antagonist, will be tested on our established palatal mucoperiosteal denudation mouse model. Findings from this research may conceive potential biotherapeutics for better cleft care.

腭裂一期整复手术后继发瘢痕挛缩，是限制骨缝生长，造成继发面中份不足的主要原因。明确瘢痕挛缩影响骨缝生长的具体分子生物学机制，可能为腭裂术后面中份不足的防治提供突破口。前期研究表明，腭部骨缝经软骨内成骨完成生长。表达于软骨细胞表面的FGFR3同时具有传导力学信号和调控骨生长的特征，很可能是介导瘢痕挛缩机械力干扰骨缝生物活动的关键信号因子。FGFR3基因增强型突变的患者表现出特征性面中份不足，更提示其在面中份生长发育中的重要作用。本研究拟从分子生物学角度分析腭裂术后继发面中份生长抑制的临床现象，利用前期建立的小鼠腭部骨缝生长抑制模型，从骨缝成骨速率、细胞行为、分子信号交互作用等多个方面入手，深入剖析FGFR3经PTHrP-Ihh反馈环路调节腭部骨缝生长的分子机制，并在此基础上尝试以临床现有药物舒伐他汀靶向调控FGFR3，以期拮抗瘢痕挛缩对腭部骨缝生长的抑制。

本项目基于颅颌面畸形原发及继发骨发育不足矫治困难的临床问题，聚焦于作为颅颌面生长中心的骨缝为研究对象，结合前期针对骨缝各类成骨模式的研究数据，提出在明确骨缝发生、分化及成骨的分子生物调控机制基础上，尝试通过生物治疗干预骨缝生长，实现对颅颌面骨性畸形早期防治的研究思路和科学假说。项目整体研究目标包括明确 FGFR3/PTHrP-Ihh信号通路对腭部骨缝生长的调节作用,探究其介导应力刺激影响骨缝发生及生长的规律及机制,从分子生物学角度加深骨缝在颅颌面骨性畸形发生机制中作用的认识,明确关键细胞群体及胞内过程。课题组按照项目计划圆满完成预期研究目标和研究内容。主要研究进展包括： 1.明确力学环境对骨缝内细胞分化和成骨活动的作用规律，掌握了骨缝内软骨内成骨-膜内成骨两类生长模式间的转换条件，从生物力学角度对组织形态各异的颅颌面骨缝进行了统一；2.通过体内细胞谱系示踪以及体外多能分化诱导，明确骨缝中央区稳定存在的Wnt反应细胞群体的干细胞/前体细胞属性，从细胞学角度对组织异质性骨缝进行了统一，明确了后续深入机制研究及生物干预的靶向细胞群；3.明确了fgfr3-Ihh反馈环路中主要分子信号在骨缝内的时空表达规律，并在此基础上，观察到Wnt反应细胞群胞内自噬活动同骨缝生理的关联。本项目的顺利实施，极大加深了对骨缝发生发育、分化成骨、生长闭合活动的分子生物机制认知，初步建立起从宏观到微观的涵盖应力环境、胞内信号传导、胞内活动、乃至骨缝代谢及分化生理行为的理论平台。项目实施以来相关成果共发表SCI论文11篇，对进一步明确颅颌面骨缝中联系胞外信号转导和具体胞内活动的关键遗传及表观遗传调控机制相关后续研究、以及对骨缝活动可行生物干预防治手段的探索提供了详实的数据支持和坚实理论基础。