IGF-1在梅花鹿茸角再生过程中的作用及其调控机理

发布时间：2018-04-10 17:24

  本文选题：IGF-1 + 鹿茸　； 参考：《吉林大学》2017年博士论文

【摘要】：茸角是绝大多数鹿科动物的雄性特征器官,茸角每年再生和脱落一次。鹿茸是茸角生长前一阶段尚未骨化的嫩角,鹿茸生长到后期,茸皮脱落并完全骨化形成硬骨,称为鹿角。鹿茸从角柄发育,每年可周期性的进行再生发育,是哺乳动物唯一能完全再生的器官,是研究哺乳动物器官再生及创伤修复的理想动物模型。鹿茸是一种骨质性器官,其生长模式与哺乳动物长骨发育相似,在再生过程中,其间充质细胞、软骨细胞、成骨细胞和破骨细胞进行增殖与分化,处在一个动态平衡中,最后经骨化后形成坚硬的茸角。鹿茸再生过程受多种细胞因子及生长因子的调控。胰岛素样生长因子1(Insulin-like growth factor 1,IGF-1)对软骨细胞增殖和分化至关重要,但其潜在的分子机制至今仍不清楚,关于IGF-1对鹿茸软骨细胞的增殖与分化的作用目前尚未见详细报道。本试验利用原位杂交、荧光定量PCR、基因过表达、RNA干扰、流式细胞术等方法,较系统的研究IGF-1在梅花鹿茸角中的表达,探讨其在鹿茸软骨细胞增殖与分化中的作用及调控机制。原位杂交结果表明,IGF-1在梅花鹿鹿茸软骨层中表达较高,提示IGF-1可能在鹿茸再生过程中起重要的调节作用。为了研究IGF-1对鹿茸软骨细胞增殖的影响,体外分离培养鹿茸软骨细胞,添加IGF-1重组蛋白后,利用MTS法检测细胞增殖的变化,并利用流式细胞术检测了IGF-1对鹿茸软骨细胞细胞周期的影响。结果发现IGF-1能够显著促进鹿茸软骨细胞的增殖,显著降低G0/G1期比例,增加S期比例;而用IGF-1受体抑制剂(PQ401)预处理后,可抑制这种效应。为了研究IGF-1对鹿茸软骨细胞分化的作用,在鹿茸软骨细胞中添加IGF-1重组蛋白,通过荧光定量PCR方法检测软骨细胞标志分子II型胶原(Type II collagen,Col II)、聚集蛋白聚糖(Aggrencan,AGC)、软骨低聚物基质蛋白(Cartilage oligomieric matrix protein,COMP)和肥大前软骨细胞标志分子印第安刺猬蛋白(Indian hedgehog,IHH)、成骨相关转录因子(Osterix,OSX)表达的变化。结果发现,IGF-1处理后的软骨细胞中,Col II、AGC、COMP的表达水平均显著降低,IHH和OSX在鹿茸软骨细胞中的表达则明显升高;PQ401预处理后,抑制了IGF-1对Col II、AGC、COMP、IHH和OSX表达的作用;过表达IGF-1可抑制Col II、AGC和COMP在鹿茸软骨细胞中的表达,促进IHH和OSX的表达。而转染IGF-1 si RNA则增强Col II、AGC和COMP m RNA的表达,降低IHH和OSX的表达。提示IGF-1具有促进鹿茸软骨细胞向肥大前软骨细胞分化的作用。在软骨细胞发育过程中,IGF-1可通过下调胰岛素受体底物1(Insulin receptor substrate 1,IRS1)和IRS2的表达而影响软骨细胞的分化。干扰IRS1或IRS2可抑制Col II、AGC和COMP的表达,促进IHH和OSX的表达。用IRS1或IRS2 si RNA转染鹿茸软骨细胞后再添加IGF-1重组蛋白,通过荧光定量PCR方法检测软骨细胞标志分子COl II、AGC和COMP以及肥大前软骨细胞标志分子IHH和OSX的表达变化,结果发现,转染IRS1和IRS2 si RNA可显著增强IGF-1对COl II、AGC和COMP的抑制作用,促进IHH和OSX的表达。IGF-1可通过调节Runt相关转录因子1(Runt-related transcription factor 1,RUNX1)的表达影响软骨细胞的分化。RUNX1具有抑制软骨细胞向肥大前软骨细胞分化的作用,经RUNX1处理的软骨细胞,Col II、AGC和COMP的表达水平明显升高,而IHH和OSX的表达水平则显著下降。抑制RUNX1表达则出现相反效应。进一步研究发现,IGF-1可抑制RUNX1的表达。用RUNX1 si RNA转染鹿茸软骨细胞后再添加IGF-1重组蛋白,结果发现转染RUNX1 si RNA后,Col II、AGC和COMP在IGF-1重组蛋白处理的鹿茸软骨细胞中的表达显著减少,而IHH和OSX的表达却显著增强;IGF-1 si RNA转染鹿茸软骨细胞后再添加RUNX1重组蛋白,结果发现,RUNX1重组蛋白可显著增强Col II、AGC和COMP在IGF-1 si RNA转染的鹿茸软骨细胞中的表达,而减少IHH和OSX的表达;同时RUNX1重组蛋白还可上调Col II、AGC和COMP在IGF-1受体抑制剂PQ401处理的鹿茸软骨细胞中的表达,而减弱IHH和OSX的表达。RUNX1可介导IRS1和IRS2对鹿茸软骨细胞分化的影响,抑制IRS1或IRS2后,软骨细胞中RUNX1表达显著降低,而添加RUNX1重组蛋白或转染RUNX1 si RNA后,IRS1和IRS2表达未见变化。IRS1或IRS2转染鹿茸软骨细胞后再添加RUNX1重组蛋白,结果发现,RUNX1重组蛋白可增加Col II、AGC和COMP在IRS1或IRS2si RNA转染的鹿茸软骨细胞中的表达,而削弱IRS1或IRS2 si RNA对IHH和OSX表达的影响。IRS1/2可介导IGF-1对RUNX1在鹿茸软骨细胞中表达的调控,抑制IRS1或IRS2可增强IGF-1对RUNX1表达的抑制效应。综上所述,IGF-1可促进鹿茸软骨细胞的增殖和分化,IRS1/2可能作用于IGF-1下游,通过RUNX1来调节鹿茸软骨细胞向肥大前软骨细胞分化。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S825

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本文编号：1732181