BMP-2诱导破骨细胞活化导致骨溶解的Smad与JNK信号通路研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81372019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0611.运动系统疾病研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) to enhance lumbar spine fusion and repair bone defect has gained popularity after Food and Drug Administration of the United States approved its use in 2002. However, the development of vertebral osteolysis was found by many retrospective studies and still unresolved. Recent study showed the vertebral osteolysis might have a relationship with the abnormal activities of osteoclast by BMP-2. Nevertheless,the mechanism and pathway of osteoclast abnormal activiating by BMP-2 is still unknown, so this impetus us to intensive this study. The initial study of us found expression P-Smad and P-JNK in activating osteoclast treated by high concentrated BMP2. Based on this study, we build hypothesis that high concentrated BMP-2 can activate osteoclast directly through BMPR and Smad signal pathway, which was regulate by JNK signal pathway. JNK activation may affect the binding of Smad6 and Smad1 to the BMP receptor, which resulting in increased levels of phosphorylated Smad1 and increased the expression of the mature osteoclast. This study will utilize the multiple techniques,such as RNA interference and gene transfection to verify our hypothesis. Investigate the novel pathway and mechanism of osteoclast activity and regulation will benefit to clinical use of BMP-2 and helpful to find a new solution for avoiding vertebrae osteolysis.
利用基因重组BMP-2提高脊柱手术植骨融合率及修复缺损的骨组织是近年来骨科领域研究的重点和热点,但其应用后出现的骨溶解现象一直亟待解决。目前研究认为骨溶解的发生可能与BMP-2对破骨细胞的活化有关,但具体的途径和机制并不清楚。我们前期研究工作发现BMP-2诱导破骨细胞活化的同时伴有Smad和JNK的磷酸化水平升高,提示Smad通路和JNK通路可能参与了破骨细胞的活化。为此,我们提出假说:BMP-2可能通过上调JNK的表达,调控Smad6和Smad1与BMPR竞争性结合实现Smad1磷酸化进而促进破骨细胞的活化。本实验将采用real time PCR、Western blot、腺病毒载体转染、RNA干扰等手段,探讨破骨细胞活化的途径及调控机制。研究结果对于阐明骨溶解发生的机制具有重要意义,为临床上合理的使用BMP2提供重要的理论依据。

结项摘要

利用基因重组骨形态发生蛋白2(Bone Morphogenetic Protein 2,BMP-2)提高脊柱手术植骨融合率及修复缺损的骨组织是近年来骨科领域研究的重点和热点,但其应用后出现的骨溶解现象一直亟待解决。目前研究认为骨溶解的发生可能与BMP-2促进破骨细胞活化有关,但具体的途径和机制并不明确。我们通过向小鼠胫骨髓腔注射能过表达BMP-2的慢病毒来观察体内BMP-2对骨骼的影响,在体外通过培养骨髓来源巨噬细胞(Bone Marrow-derived Macrophages,BMMs),在使用M-CSF和RANKL诱导BMMs分化为破骨细胞的同时加入不同浓度的rhBMP-2(0、30、60、90ng/ml),观察破骨细胞的骨吸收功能,检测破骨细胞活化的相关标志基因表达,分析Smad和NF-κB信号通路相关蛋白的翻译情况,最后探索BMP受体在rhBMP-2调节破骨细胞分化中的作用。结果表明在体内BMP-2能诱导小鼠胫骨出现显著的骨吸收现象,使得骨体积分数、骨小梁数量和骨小梁厚度明显下降,在体外rhBMP-2能促进RANKL诱导的破骨细胞分化,增强破骨细胞骨吸收功能。rhBMP-2通过激活Smad信号通路,使磷酸化Smad增多,协同促进IκBα的降解,释放NF-κB,随后加速p65磷酸化并进入细胞核内,调节破骨细胞分化。同时BMP受体,特别是BMP 2型受体与RANK的协同作用在这个过程中也起到重要作用。我们的研究结果初步明确了rhBMP-2导致骨溶解的机制,为临床上合理使用rhBMP-2提供了重要的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Age-Related Insulin-Like Growth Factor Binding Protein-4 Overexpression Inhibits Osteogenic Differentiation of Rat Mesenchymal Stem Cells.
年龄相关的胰岛素样生长因子结合蛋白 4 过表达抑制大鼠间充质干细胞的成骨分化。
  • DOI:
    10.1159/000477873
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Cell Physiol Biochem
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Jinhui;Wang Chao;Miao Xiong;Wu Yungang;Yuan Jiabin;Ding Muchen;Li Jingfeng;Shi Zhicai
  • 通讯作者:
    Shi Zhicai
长海支点侧屈位X线片在骨骼发育成熟的特发性脊柱侧弯柔韧性评估中的应用
  • DOI:
    10.16781/j.0258-879x.2017.11.1384
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    第二军医大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    缪雄;栗景峰;王飞;吴锦辉;王超;袁佳滨;苗巍;陈自强;杨长伟;魏显招;石志才;李明
  • 通讯作者:
    李明

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其他文献

虚拟现实技术在脊柱外科的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    脊柱外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林徐苗;袁佳滨;王超;李孝明;刘澍;栗景峰;白玉树;石志才
  • 通讯作者:
    石志才
零切迹融合器与钛板椎间融合器内固定治疗伴后凸畸形的脊髓型颈椎病
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华骨科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王超;石志才;栗景峰;毛宁方;李强华;袁佳滨;林徐苗;黄泽彬
  • 通讯作者:
    黄泽彬

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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