TGF-β超家族在软骨发生、发育和维持中的作用

转化生长因子b(Transforming growth factor b, TGF-b)超家族包括TGF-b和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)两个亚家族。TGF-b超家族信号通路的配体、配体拮抗分子、受体、信号转导分子均在软骨内成骨过程中发挥各自独特的作用, 参与调控软骨细胞的谱系分化、增殖、成熟、凋亡和矿化。BMP信号能起始间充质细胞向软骨细胞分化并维持软骨细胞的特性, 在软骨发生过程中起主导作用; 在生长板发育的过程中, BMP信号促进软骨细胞的成熟, 促进成骨, 而TGF-b信号抑制软骨细胞的肥大分化, 维持生长板中适量的软骨细胞; TGF-b信号和BMP信号对于关节软骨的维持和修复都是不可或缺的。因此, TGF-b超家族的重要作用贯穿骨骼发育过程的始终。     

Smad4介导转化生长因子-β信号调节骨骼发育和稳态维持的功能

转化生长因子-β（TGF-β）是一个包括数十种TGF-βs、骨形态发生蛋白（BMPs）等配体在内的生长因子超家族,在哺乳动物整体和组织器官发育过程中具有广泛而重要的功能。Smad4是细胞内TGF-β信号通路的核心信号转导分子。为了深入研究Smad4介导的TGF-β信号在骨骼发育过程中的生理功能,我们利用转基因技术研制了软骨细胞、肥大型软骨细胞和成骨细胞分别特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠,利用条件基因敲除技术研制了不同类型骨骼细胞Smad4基因敲除的小鼠模型。表型分析结果揭示了Smad4在软骨细胞增殖和分化、骨重塑以及稳态维持过程中的功能以及相关的分子机制,为理解人类相关骨骼疾病的发生及其机理提供了新的线索。     

BMP-1及BMP家族在背-腹轴图式形成中的作用

骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins, BMPs）是一类在发育过程中起重要作用的分子。除BMP-1外,其他BMP分子均属于转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）/BMP超家族的发育信号分子。在胚胎发育过程中,这些信号分子通过形成浓度梯度对背—腹轴各向异性分化进行调控。它们借助细胞表面受体的识别进行信号传导,参与调控细胞分化、增殖等活动。而BMP-1则属于细胞外基质金属蛋白酶超家族中的Tolloid蛋白酶家族。BMP-1通过水解其他BMP的抑制物（如脊索发生素,Chordin）,达到促进其他BMP信号传导的目的。BMP-1、BMP和Chordin三者通过相互制约与相互促进等一系列作用,在背—腹沿线建立起稳定的BMP信号梯度。本文就BMP浓度梯度的形成及其稳态维持的机制进行回顾与总结。并在此基础上,对各个物种间BMP浓度梯度形成机制的异同,以及可能存在的协同进化进行比较、分析和讨论。     

TGF-β信号在成骨细胞、破骨细胞和软骨生理平衡的作用

软骨和骨细胞（成骨细胞/骨细胞）之间的平衡在组织内稳态、骨重建及骨稳态中起着至关重要的作用。TGF-β超家族如TGF-βs调节骨的增殖、分化和功能。本文集中于TGF-β典型信号通路探讨，并重点介绍了其对骨重建及软骨稳态的影响，同时阐述了不同的抑制剂及其在骨疾病中的临床应用，旨在为骨病的防治提供新的思路和方向。     

E3泛素连接酶Smurf家族在骨形态发生蛋白和转化生长因子信号转导中的作用

泛素-蛋白酶体降解系统广泛存在于各种真核细胞中,参与调控细胞多种生理进程.作为该系统中行使调控降解功能的核心成员,E3泛素连接酶的重要作用已经越来越引起人们的重视.BMP和TGF-β是骨组织中调控成骨细胞和软骨细胞增殖、分化和凋亡的关键分子,通过不同的信号通路体系调控骨生理代谢,参与骨组织的多种生理进程.最近的研究表明,泛素-蛋白酶体降解系统在骨细胞和骨组织中具有十分重要的作用,E3泛素连接酶Smurf作为这一系统的核心,参与调控骨组织中BMP和TGF-β两个家族的分子信号转导过程.在前期成果的基础上,结合最新的研究进展,系统阐述了骨组织中E3泛素连接酶的发现,及其调控BMP和TGF-β信号通路的机制以及其对成骨细胞和软骨细胞增殖和分化的影响.     

人骨形成蛋白-3成熟肽cDNA的扩增、克隆和序列测定

骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)作为TGF-β超家族成员,可以诱导未分化的间质细胞向软骨细胞分化,然后通过软骨内成骨形成骨组织,对难治性骨折的愈合及各种骨缺损的修复有明显的促进作用。另外,BMP在胚胎发生和神经发育过程中也起重要作用。但是由于BMP在骨组织中含量甚微,提取方法繁琐,故不能满足临床应用和基础研究需要,随着人BMP(hBMP)1～13 cDNA基因的克隆,人们已在COS、CHO等真核细胞中表     

骨形态发生蛋白6对机体铁代谢调控的机制

骨形态发生蛋白6(BMP6)为TGF-β超家族中的一员,已有的研究表明BMP6具有成骨和成软骨作用,最新的研究发现了它对机体的铁代谢也具有重要的调控作用,通过调节铁调素(hepcidin)的表达,在调节机体铁稳态过程中扮演着重要角色。     

BMP2诱导C3H10细胞成骨分化的TGF-βⅠ型受体的体外分析

筛选和分析与BMP2诱导间充质干细胞C3H10成骨分化有关的TGF-βⅠ型受体.利用显性负性突变型TGF-βⅠ型受体竞争抑制配体功能的特性,运用碱性磷酸酶定量测定、Real time PCR等方法,初步筛选出可能与BMP2诱导间充质干细胞C3H10成骨分化有关的的TGF-βⅠ型受体,随后运用RNA干扰的方法抑制相应TGF-βⅠ型受体的表达,进一步证实相关TGF-βⅠ型受体与BMP2发挥诱导成骨活性的关系.结果证实,显性负性突变的ALK3和ALK6能够抑制BMP2诱导的C3H10细胞成骨分化;RNA干扰抑制ALK3或(和)ALK6表达后,BMP2诱导C3H10细胞向成骨分化的趋势受到抑制.因此,ALK3和ALK6是与BMP2诱导C3H10细胞成骨分化有关的TGF-βⅠ型受体.     

WNT家族在脊椎动物骨骼发育中的作用机制

脊椎动物骨骼系统起源于中胚层间充质细胞,起初,这些细胞定向分化形成软骨原基,后者经软骨内骨化发育为成熟的骨骼系统。近年来,很多研究表明,WNT家族与其相关作用成分在骨发育过程中发挥了重要作用,通过在细胞分化不同阶段的正向或负向调控机制,保证了软骨细胞在特定的位置以合适的速率有序分化。在WNT家族及其作用途径的相关信号分子中,无论何种亚型或分子的异常表达都可能破坏WNT系统维系的正负平衡机制,导致骨骼系统畸形。了解WNT系统的作用机制有助于深入探究骨骼系统发生的相关调控机理。     

大鼠胫骨近端骨骺损伤后骨桥形成分子机制的研究

利用胫骨近端干骺端骨骺损伤的大鼠动物模型,研究骨桥形成的分子病理机制.通过Alcian blue染色观察损伤模型的建立、损伤愈合过程以及骨桥形成情况.采用Tunel试剂盒原位细胞凋亡检测,了解损伤区及周围细胞凋亡情况.利用免疫组织化学及原位杂交实验,观察损伤区周围软骨细胞改变,检测损伤区是否有软骨细胞生成,检测刀Ihh以及Ptch1表达阳性细胞.发现骨骺损伤骨桥形成过程中,完全损伤区中心没有软骨细胞特异的因子Col2al和ColX以及删Ihh和Ptch1的表达,但是完全损伤区和周围正常软骨交界间存在次损伤软骨区,存在软骨细胞凋亡,有Col X的表达,vimentin检测发现,在此区和周围正常软骨间有正常肥大区软骨细胞异常分化而来的成纤维样细胞并形成软骨外膜样结构,次损伤区和软骨外膜结构逐渐被骨桥替代,在此过程中软骨外膜样结构存在Collal、Ptch1和Ihh的表达,提示Ihh可能参与骨桥形成过程.提出骨桥形成过程中损伤中心区域存在膜内化骨,边缘区域存在软骨化骨作用机制.     

骨形态发生蛋白的受体及其信号传递过程

近年来已克隆出几种Ⅰ型和Ⅱ型BMP受体.BMP受体属于TGFβ受体超家族的成员,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性.Ⅰ型与Ⅱ型BMP受体均可与BMP配基结合,但若执行传递信号功能,两受体需首先形成复合物.删除突变和基因剔除研究证明,ⅠA型BMP受体对动物的中胚层发育至关重要.而ⅠB型BMP受体在软骨细胞形成、成骨细胞分化以及程序化细胞死亡方面起主要作用.BMP受体信号传递分子Smad 1和Smad 5也已被克隆和鉴定,它们在BMP受体介导的功能中起重要作用.     

转化生长因子TGF-1β1／结缔组织生长因子CTGF对骨创伤愈合的调控机理研究

转化生长N子TGF—β1和结缔组织生长因子CTGF是骨形成过程中不可或缺的重要生长因子。研究发现TGF-β1和CTGF具有协同生物效应,CTGF可能作为TGF-β1的下游信号发挥作用。本文对近年来TGF-β1／CTGF通路在骨发育与创伤愈合中相关信号转导调控及分子机制研究进行讨论。尤其是对成骨细胞增殖、分化和功能的调控机理进行综述。     

转化生长因子β调节血管平滑肌细胞分化和表型转换的研究进展

转化生长因子β(TGF-β)超家族是一类分泌型多肽信号分子,在调节细胞生长、分化、凋亡和组织稳态方面具有重要功能。对于血管平滑肌细胞,TGF-β可以促进前体细胞向平滑肌细胞分化和维持平滑肌细胞的收缩表型;TGF-β信号通路异常可以引起家族性动脉瘤,如Marfan综合征和Loeys-Dietz综合征等。我们简要综述了TGF-β在调节血管平滑肌细胞分化和表型转换过程中的分子机制研究进展,以及TGF-β调节的平滑肌细胞分化和表型转换异常在动脉瘤中的作用。     

成骨蛋白-1及其在骨骼系统中的应用前景

成骨蛋白-1（Osteogenic protein-1,OP-1)是转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）超家族中的一员,它可异位或在位诱导骨生成,具有广阔的应用前景,Urist首次将BMP应用于临床修复指导内生软骨瘤刮除术后骨缺损并获得成功。目前,OP-1主要应用在骨损伤治疗、软骨再生修复以及骨折的治疗和骨关系重建几方面。     

重组人干扰素β1a对人骨髓间充质干细胞成软骨细胞定向分化的影响

重组人干扰素β(rhIFN-β)是通过基因表达的一种糖蛋白,具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用,虽有研究表明其他亚型干扰素如干扰素γ对细胞增殖和分化有一定的作用,但rh IFN-β对人骨髓间充质干细胞(hMSCs)诱导分化的影响尤其是成软骨细胞定向分化的研究尚少。文中采用成球法研究在常规TGF-β3诱导分化培养基中添加重组IFN-β1a后对诱导hMSCs分化成软骨球的影响。hMSCs经诱导分化后,收集软骨球,通过定量检测糖胺多糖(GAG)含量、软骨球形态测定、Alcian Blue组织染色、Real-time PCR和Western blotting检测Sox9和CollangenⅡ的表达。结果显示,在常规TGF-β3诱导分化培养基中添加100 ng/mL IFN-β1a能显著提高GAG含量,增大软骨球尺寸,促进聚集蛋白聚糖形成,上调Sox9和CollangenⅡ的表达。研究结果表明,重组人IFN-β1a能够与TGF-β3联合作用促进h MSCs成软骨细胞定向分化。     

Smads基因功能的研究进展

转化生长因子 -β( TGF-β)超家族通过调节细胞的增殖、分化、移行和凋亡而在脊椎动物发育过程中起重要的作用 . SMAD家族是一类新发现的 TGF-β信号的细胞质内介导者 ,它们可将TGF- β信号直接从细胞膜转导入细胞核内 .受体激活的 SMADs被特导性的细胞表面受体磷酸化后 ,与通用介导分子 SMAD4相互作用形成异源三聚体 ,转移至细胞核内并激活靶基因的转录 .抑制型 SMADs通过负反馈途径阻断或减弱 TGF- β信号 .SMADs通过与 TGF- β配体应答的启动子序列及其它转录因子和辅助活化因子相互作用而调节转录 .通过同源重组在小鼠中定位敲除Smads基因的研究已经开始揭示 SMADs分子在脊椎动物发育过程中的功能 .     

抑制型Smad对TGF-β信号通路的负调控研究进展

转化生长因子TGF-β超家族是一类在结构上相关的蛋白,目前发现在哺乳动物中有超过30多个细胞因子可能属于这一超家族。它们在各类细胞中广泛参与细胞生长、黏附、迁移、分化及凋亡等过程。其中抑制型Smad(I-Smads,包括Smad6和Smad7)是TGF-β/BMP信号通路里重要的抑制型蛋白,在多种细胞与组织的发育过程以及疾病的发生过程中扮演着重要的角色。对其研究已经过10多年,取得许多重大的进展,但也还有很多重要的问题还没有解决。着重介绍I-Smads对TGF-β信号通路的负调控研究进展。     

利用寡核苷酸芯片分析Smad3基因敲除小鼠关节软骨细胞基因表达谱的改变

此前发现 Smad3 基因敲除小鼠(Smad3ex8/ex8)的关节软骨细胞异常肥大分化,出现类似于人类骨关节炎的表型。为了进一步明确转化生长因子-β(TGF-β)/Smad3 信号通过调节哪些靶基因的表达来抑制关节软骨细胞的肥大分化,以及研究骨关节炎发病的分子机制,利用寡核苷酸芯片技术分析了 5 日龄 Smad3 基因敲除小鼠与野生型对照小鼠关节软骨细胞基因表达谱的改变。通过对差异表达基因的分析,发现在 Smad3 基因敲除小鼠软骨细胞中骨形态发生蛋白(BMP)与 TGF-β/细胞分裂周期基因 42(Cdc42)信号通路活性增强。此外,还发现其他信号通路,如生长激素(growth hormone)/胰岛素样生长因子 1(Igf1)以及成纤维细胞生长因子(Fgf)信号通路相关基因表达的改变。值得注意的是,还发现了 Smad3 基因敲除小鼠软骨细胞中蛋白合成与电子传递链相关基因的表达水平普遍上调,这意味着蛋白质合成速率的加快与细胞有氧呼吸的增强可能与关节软骨细胞的肥大分化和骨关节炎的发生相关。     

卵泡发生过程中GDF-9和BMP-15(GDF-9B)的作用

近年来,对卵巢内卵泡发育,即从原始卵泡募集、优势选择、卵泡生长、排卵到黄体形成的调控研究取得了很大的进展.研究表明TGF-β超家族的许多成员在各阶段卵泡发生中起重要的调节作用.TGF-β超家族的两个成员-生长分化因子-9(GDF-9)和骨形态因子-15(BMP-15,或GDF-9B)主要在哺乳动物卵母细胞中表达,对卵泡生长发育起关键作用.本文对GDF-9和BMP-15在卵泡发育过程中的作用进行了综述.