HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴在颅脑损伤时骨折加速愈合中的作用及实验研究

基本信息
批准号:81501897
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:徐炜
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐献忠,季云瀚,李一凡,李洪锦,单连成,张宝华
关键词:
低氧诱导因子基质细胞衍生因子1信号通路创伤性脑损伤骨折愈合
结项摘要

In clinical observation,patients with fracture after traumatic brain injury were found to show accelerated fracture recovery than simplex fracture.The potential mechanisms probably related to the hypoxia environment after the traumatic brain injury.Hypoxia inducible factor-1α(HIF-1α), and its downstream gene Stromal cell-derived factor-1(SDF-1) can promote tissue repairing in the hypoxia environment,by interacting with CXCR4(the recepter of SDF-1),they compse the signal pathway of HIF-1α/SDF-1/CXCR4.Our former research has confirmed that the express of HIF-1α and SDF-1 in tissues around fracture in TBI/fracture model is significantly higher than in fracture only model,and this promoted callus formation in a dose-dependent manner.Based on the previous research,a mice model of femoral fractures combined with traumatic brain injury and a model of femoral fractures only will be established in this study,and the role and mechanism of HIF-1α/SDF-1/CXCR4 pathway in driving bone marrow mesenchymal stem cells(MSC) to the callus will be investigated from molecule level,tissue level,and animal level.By understanding the mechanism of this pathway in accelerating the recovery of fracture, hopefully we could provide a potential strategy of treatment to delayed union of fractures.

临床发现颅脑损伤后骨折愈合速度较单纯骨折明显增快,机制可能与颅脑损伤后机体处于低氧环境有关。HIF-1α(缺氧诱导因子-1α)及其下游基因SDF-1(基质细胞衍生因子-1)在低氧环境下参与组织修复,两者与CXC趋化因子受体4(CXCR4,SDF-1的特异受体)形成HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴。前期研究证实在颅脑损伤合并股骨骨折模型中,骨折周围组织中HIF-1α,SDF-1的表达均明显高于单纯骨折模型,且与骨痂形成情况存在正相关,假如能明确此信号轴在骨折愈合中的作用,将为骨折不愈合的治疗提供新的思路。本研究拟在前期基础上,建立颅脑损伤合并股骨骨折的小鼠模型,从分子、组织水平、体内试验等方面,对此信号轴介导骨髓间质干细胞向骨折断端趋化进行深层次的分析。旨在阐明HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴是颅脑外伤时骨折加速愈合的一种新机制,为骨折延迟愈合或者不愈合提供新的治疗靶点。

项目摘要

临床发现颅脑损伤后骨折愈合速度较单纯骨折明显增快,机制可能与颅脑损伤后机体处于低氧环境有关。HIF-1α(缺氧诱导因子-1α)及其下游基因SDF-1(基质细胞衍生因子-1)在低氧环境下参与组织修复,两者与CXC趋化因子受体4(CXCR4,SDF-1的特异受体)形成HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴。前期研究证实在颅脑损伤合并股骨骨折模型中,骨折周围组织中HIF-1α,SDF-1的表达均明显高于单纯骨折模型,且与骨痂形成情况存在正相关。本研究在前期基础上,建立颅脑损伤合并股骨骨折的小鼠模型,从分子、组织水平、体内试验等方面,对此信号轴介导骨髓间质干细胞向骨折断端趋化进行深层次的分析。研究结果表明:当在缺氧条件下培养时,MSCs首先加强HIF-1α的表达,然后HIF-1α单独或与一些其他调节基因一起上调SDF-1的表达,SDF-1再与其受体CXCR4结合增强了MSCs的迁移。缺氧诱导的HIF-1α表达对MSC的迁移作用起着关键作用,该机制涉及SDF-1/ CXCR4信号传导途径的上调,并导致MSC迁移现象的增强。缺氧环境显着改善了迁移MSCs的作用,我们提出并验证了HIF-1α介导SDF-1/CXCR4表达来控制该现象的分子机制,阐明HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴是颅脑外伤时骨折加速愈合的一种新机制,为进一步研究靶向控制此信号轴,治疗骨折延迟愈合或者不愈合提供新的治疗靶点。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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