FOXC2在颌面部骨组织再生和甲状旁腺激素响应中的作用及机制研究

The bone tissue regeneration and homeostasis are cooperatively regulated by multiple signaling factors. The role and mechanism of key transcription factors in maxillofacial bone tissue regeneration and homeostasis emerges as one of the hot research fields. Based on our analysis of the current research progress at home and abroad, and a series of previous experimental results, we speculated that FOXC2 might play an important role in the process of maxillofacial bone tissue regeneration and parathyroid hormone response. This project aims to create novel FOXC2 knock-down and over-expression cell lines, and perform a series of molecular biological experiments to take sights on the role of FOXC2 in bone regeneration and homeostasis. The subcutaneous ectopic osteogenesis model, critical sized rat alveolar bone defect model and OVX rat model will also be utilized to further explore the effect and mechanism of FOXC2 in maxillofacial bone tissue regeneration and parathyroid hormone response. This project will be helpful to reveal the systemic mechanism of maxillofacial bone tissue metabolism, and may provide new ideas and theoretical basis for the prevention and treatment of osteoporosis and bone tissue defects.

骨组织再生与代谢稳态受多种信号因子精确的协作调控，发掘并研究关键转录因子在颌面部骨组织再生和代谢稳态调控中的作用是当前的研究热点。本课题组在充分总结和分析当前国内外研究进展，并结合一系列前期试验结果的基础上，推测FOXC2在颌面部骨组织再生和甲状旁腺激素响应过程中可能发挥重要的调控作用。本项目拟通过构建FOXC2基因敲减/过表达细胞株，结合一系列分子生物学实验，并利用裸鼠皮下异位成骨模型、大鼠牙槽骨临界缺损模型以及OVX大鼠模型，从体外细胞实验与动物体内实验两个层面探讨FOXC2在颌面部骨组织再生和甲状旁腺激素响应过程中的调控作用及其机制。本研究的开展将有助于揭示和完善颌面部骨组织代谢调控的系统机制，并可能为颌骨组织缺损与骨质疏松类疾病的预防和治疗提供新的思路和理论依据。

骨组织再生与代谢稳态受多种信号因子精确的协作调控，发掘并研究关键转录因子在颌面部骨组织再生和代谢稳态调控中的作用是当前的研究热点。本课题组研究发现成骨诱导液、甲状旁腺激素（PTH）、雌激素、BMP-2等均可以促进小鼠前成骨细胞系MC3T3-E1细胞体外骨向分化并显著上调细胞内Foxc1及Foxc2基因的表达水平，提示其在成骨分化过程中可能起重要作用。通过构建Foxc1和Foxc2过表达和敲减慢病毒载体，我们研究了Foxc1及Foxc2对MC3T3-E1细胞细胞形态、细胞周期、细胞增殖、凋亡及骨向分化的影响，发现过表达两种基因均可促进细胞成骨分化，且Foxc1促进作用更为明显。通过基因芯片检测、生物信息学分析和PCR验证，初步筛选出Foxc1和Foxc2基因在细胞体外成骨分化过程中可能调控的数个成骨分化相关靶基因及microRNA，我们发现Foxc1较Foxc2对成骨分化相关基因的影响更为直接和广泛。利用免疫共沉淀(Co-IP)实验，我们还发现Foxc1与Foxc2存在物理连接，提示这两种基因可能作为复合体参与细胞某些功能的调控，但在成骨分化过程中的相互关系可能不大。通过Luciferase实验及CHIP实验，突破性的发现Foxc1可以通过结合于Runx2的启动子调控Runx2表达从而直接促进细胞成骨分化，同时抑制miRNA-103-3p表达水平从而间接调控细胞成骨分化。通过构建大鼠颅顶骨缺损模型，进一步证实Foxc1参与了PTH调控的骨组织再生和Runx2表达。针对Foxc2促进细胞成骨分化的机制研究，目前尚在进行中。本研究的开展将有助于揭示和完善骨组织代谢调控的系统机制，为Foxc亚家族基因促进骨形成机制提供新的理论依据。