TGF B1'S ROLE IN PRIMARY AND REPARATIVE DENTINOGENESIS

TGF B1 在初次和修复牙本质发生中的作用

• 批准号: 6176714
• 负责人: Rena N. D'Souza
• 金额: $ 23.55万
• 依托单位: UNIVERSITY OF TEXAS HLTH SCI CTR HOUSTON
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 1998-06-01 至 2002-05-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/6176714
• 关键词: alkaline phosphatase; athymic mouse; biological signal transduction; bone morphogenetic proteins; collagen; dentin; dentinogenesis; developmental genetics; extracellular matrix; gene expression; immunocytochemistry; in situ hybridization; infrared microscopy; interferometry; odontoblasts; organ culture; phosphoproteins; polymerase chain reaction; protein structure function; transforming growth factors; western blottings

Among the complex network of cytokines that influence odontoblast function during development and repair, TGF-beta1 is unique in its dual abilities to function as a potent immunosuppressant and as an inducer of extracellular matrix (ECM) production. The molecular mechanisms of TGF-beta1 action during dentin formation are poorly understood. To better understand the precise physiologic functions of TGF-beta1 in dentinogenesis we have studied mice with a loss-of-function mutation at the TGF-beta1 locus. TGF-beta 1(-/-) mice die at weaning from widespread inflammation due to the loss of a critical regulator of immune function. Our studies of adult denition in TGF-beta1 (-/-) mice kept alive on dexamethasone show extensive pulp and periapical pathology and a marked attrition of occlusal surfaces. Teeth of TGF-beta1(-/-) mice backcrossed onto immunodeficient backgrounds also showed significant changes in dentin likely caused by defects in mineralization. The impairment in dentinogenesis is thus linked directly to the loss of TGF-beta1 rather than to the secondary effects of inflammation. In the proposed studies, TGF-beta-1(-/-) athymic nude mice will be used to rigorously test the hypothesis that TGF-beta1 is important for odontoblast function during primary and reparative dentin formation. In Aim 1, the structure and integrity of primary dentin will be assessed in TGF-beta1(-/-) nude mice by tetracycline labeling, Fourier transform infrared spectroscopy, ultrastructural and biomechanical approaches. Aim 2 will use cellular and molecular approaches to assess whether the absence of TGF-beta1 affects the expression of alkaline phosphatase and key dentin ECM genes, using in situ hybridization, RT-PCR and immunolocalization analyses. The biosynthetic abilities of odontoblasts will be tested by labeling organ cultures with 3H-proline and 45Ca. In Aim 3, the genetic pathways involving TGF-beta1 will be explored. The expression and functional relationship of genes like Bmp2 and Msx2 that may potentially interact with TGF-beta1 will be assessed in TGF-beta1(-/-) nude and Msx2(-/-) mice whose teeth also appear poorly mineralized. Studies in Aim 4 will assess whether TGF-beta1(-/-) odontoblasts can form reparative dentin in vivo. The effects of exogeneous TGF-beta1 placed at sites of pulp exposure will be compared in TGF-beta1(-/-) vs. TGF-beta1(+/-) nude littermates. The overall goal of these studies is to provide definitive information on TGF-beta1's role in dentin formation. Such insights will contribute to the development of bioactive dental materials to treat and prevent injuries of the dentin-pulp complex.

在影响成牙本质细胞的复杂细胞因子网络中 TGF-β1 在发育和修复过程中发挥着独特的双重作用 作为有效的免疫抑制剂和诱导剂的能力 细胞外基质（ECM）的产生。 的分子机制 TGF-β1 在牙本质形成过程中的作用尚不清楚。 到 更好地了解 TGF-β1 的精确生理功能 牙本质发生 我们研究了具有功能丧失突变的小鼠 TGF-β1 基因座。 TGF-β 1(-/-) 小鼠在断奶时死亡 由于关键调节因子的缺失而导致广泛的炎症 免疫功能。 我们对 TGF-β1 (-/-) 小鼠成年定义的研究 靠地塞米松维持生命，显示出广泛的牙髓和根尖周病变 以及咬合面的明显磨损。 TGF-β1(-/-)的牙齿 与免疫缺陷背景回交的小鼠也显示 牙本质的显着变化可能是由缺陷引起的 矿化。 因此，牙本质发生的损害与 直接导致 TGF-β1 的丧失，而不是产生副作用 炎症。 在拟议的研究中，TGF-β-1(-/-) 无胸腺裸 小鼠将被用来严格检验 TGF-β1 的假设 对于初级和修复牙本质期间的成牙本质细胞功能很重要 形成。 在目标 1 中，原生牙本质的结构和完整性将 通过四环素标记在 TGF-β1(-/-) 裸鼠中进行评估， 傅里叶变换红外光谱、超微结构和 生物力学方法。 目标 2 将使用细胞和分子 评估 TGF-β1 缺失是否影响的方法 碱性磷酸酶和关键牙本质 ECM 基因的表达，用于 原位杂交、RT-PCR 和免疫定位分析。 这 通过标记器官检测成牙本质细胞的生物合成能力 具有 3H-脯氨酸和 45Ca 的培养物。 在目标 3 中，遗传途径 将探索涉及 TGF-β1 的情况。表达与功能 Bmp2 和 Msx2 等可能潜在相互作用的基因之间的关系 TGF-beta1 将在 TGF-beta1(-/-) 裸露和 Msx2(-/-) 中进行评估 牙齿矿化程度也较差的小鼠。 目标 4 的研究将 评估TGF-β1(-/-)成牙本质细胞是否可以形成修复性牙本质 体内。 放置在牙髓部位的外源性 TGF-β1 的作用 将比较 TGF-β1(-/-) 与 TGF-β1(+/-) 裸露的暴露情况 同窝的。 这些研究的总体目标是提供明确的 有关 TGF-β1 在牙本质形成中的作用的信息。 这些见解将 有助于开发生物活性牙科材料来治疗和治疗 防止牙本质-牙髓复合体受伤。