TGF-β信号通路调控骨膜干细胞参与小鼠骨折修复的分子机制及补肾活血方的干预研究

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基本信息

  • 批准号：
    81904219
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    吕帅洁
  • 依托单位：
    浙江中医药大学
  • 学科分类：
    H3110.中医骨伤科学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Fracture is a relatively common disease in orthopedics and the rate of delayed healing or nonunion is still about 5-10%. Bushenhuoxue formula is an effective treatment for bone fracture in clinic while its mechanism of action is not completely known. Recently, some researchers identified that periosteal stem cells (PSCs) efficiently contribute to bone formation and bone regeneration. But, the exact mechanism of the PSCs in bone repair is somewhat unclear. TGF-β signaling which promotes stem cell migration and differentiation is very likely a pivotal signaling in fracture repair. Our pre-experiment showed that Bushenhuoxue formula drug serum accelerated the migration of mesenchymal stem cells via TGF-β signaling. Hence, we hypothesize that Bushenhuoxue formula accelerates fracture repair by regulating periosteal stem cells via TGF-β signaling. In this research, we intend to perform tibial fracture procedure in tamoxifen-mediated lineage tracing of PSCs in Gli1CreErt2; tdTomato mice which could allow us to observe the PSCs during bone repair process and trace the molecular processes in vivo. In the meantime, we resort to TGF-β antibody and Gli1CreErt2;TGFβRIIflox/flox conditional knockout transgenic mice to thoroughly investigate the effects of TGF-β signaling on proliferation, migration and differentiation of PSCs. Findings in this research will clarify the mechanism of PSCs in fracture repair and provide sufficient evidence for treatment with Bushenhuoxue herbs in bone fracture.
骨折是骨科常见疾病之一，约5-10%患者存在骨折延迟愈合或不愈合。补肾活血方治疗骨折具有较好疗效，其作用机制值得进一步研究。近年来，研究表明骨膜干细胞（Periosteal stem cells，PSCs）参与骨形成及骨折修复过程，但其具体机制目前仍不明确，而TGF-β信号通路具有促进干细胞迁移分化作用。本项目组通过前期实验发现补肾活血方含药血清经TGF-β信号通路促进间充质干细胞迁移，因此提出科学假说：“补肾活血方介导TGF-β信号通路调控骨膜干细胞促进骨折愈合”。本研究拟利用细胞体内示踪技术构建PSCs报告小鼠，建立骨折模型，对骨折修复过程中的PSCs定向示踪，同时借助TGF-β中和剂及PSCs特异性TGFβRII基因敲除报告小鼠，探究TGF-β信号通路对PSCs增殖、迁移及分化影响。研究结果将进一步明确PSCs参与骨折修复的作用机制以及为补肾活血中药促进骨折修复提供充分的实验依据。

结项摘要

骨膜在骨折愈合过程中非常重要，骨膜缺失导致骨折愈合受损甚至骨折不愈合。然而，骨膜内的细胞鉴别还不清楚。与传统的体外细胞行为鉴定不同，体内谱系追踪实验实现了在未受干扰的人体内鉴定骨膜祖细胞。在本研究中，通过分析TomatoGli1ER在谱系追踪转基因小鼠中，我们发现了Gli1+细胞是长时间驻留在长骨骨膜内的细胞。有趣的是，Gli1 +幼鼠骨膜细胞及其后代大量存在，但7月龄时明显减少。我们的骨膜去除实验证明Gli1+细胞对骨折愈合的作用。通过追踪Gli1+细胞的命运，我们发现Gli1+骨膜细胞作为祖细胞在体内自我更新和多向分化，对骨痂形成和骨折修复有重要作用。IF分析显示，TGF-β1在骨痂微环境中大量富集。局部注射TGF-β中和剂抑制Gli1+骨膜细胞TGF-β信号的研究，可见骨膜扩增及后续的软骨和骨痂组织明显减少，导致骨愈合延迟和软骨内骨形成受损。证实了TGF-β/的重要作用Smad2信号在Gli1+调控中的作用骨膜细胞增殖分化和骨折愈合。中药经典方BSHXF在临床实践中，对骨折患者的治疗效果显著。我们发现BSHXF增强小鼠骨折修复。包括X线和显微CT分析表明，BSHXF能促进骨痂的形成，加速骨愈合。我们的研究提示TGF-β/Smad信号通路在调节骨折愈合过程中起关键作用。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
干细胞疗法在血友病性关节炎治疗中的应用进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中医正骨
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沈绍宁;吴东晓;吕帅洁;肖鲁伟;童培建
  • 通讯作者：
    童培建
Bushenhuoxue formula accelerates fracture healing via upregulation of TGF-β/Smad2 signaling in mesenchymal progenitor cells
补肾活血方通过上调间充质祖细胞中的 TGF-β/Smad2 信号加速骨折愈合
  • DOI：
    10.1016/j.phymed.2020.153256
  • 发表时间：
    2020-09-01
  • 期刊：
    PHYTOMEDICINE
  • 影响因子：
    7.9
  • 作者：
    Hu, Songfeng;Ge, Qinwen;Jin, Hongting
  • 通讯作者：
    Jin, Hongting

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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

        graph TD
          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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