软骨-骨转分化异常小鼠生长板表型及转录组学分析

摘要

目的 探究软骨-骨转分化异常对小鼠生长板软骨表型及转录组学的影响。方法 将能够对肥大软骨细胞进行谱系追踪的Col10a1-Cre;R26^tdT/+小鼠或Col10a1-Cre小鼠作为对照组，同时采用条件性过表达白喉毒素A片段（DTA）,构建Col10a1-Cre;R26^DTA/+小鼠作为实验组，观察软骨-骨转分化异常小鼠生长发育状态的差异。通过观察小鼠骨发育表型，明确软骨-骨转分化异常对小鼠骨软骨发育的影响。通过冰冻切片Ⅱ型胶原（COL-Ⅱ）荧光染色和抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）破骨细胞染色，明确软骨-骨转分化异常时生长板细胞外基质和破骨细胞分化的改变。通过生长板转录组测序分析，阐明Col10a1-Cre;R26^DTA/+小鼠生长板转录组学变化。结果 与对照组比较，Col10a1-Cre;R26^DTA/+小鼠出现侏儒表型，COL-Ⅱ染色结果表明Col10a1-Cre;R26^DTA/+小鼠生长板胶原异常累积，TRAP染色表明骨化中心破骨细胞数量降低，表明生长板细胞基质降解困难。转录组测序数据表明采用DTA诱导小鼠软骨-骨转分化异常后，生长板表达的调控破骨分化和血管生成基因表达下降，对其功能富集发现RNA聚合酶Ⅱ转录因子结合、负调控DNA结合、热休克因子1依赖性转录激活等通路显著上调（P<0.05）,Col10a1-Cre;R26^DTA/+小鼠生长板软骨细胞处于应激状态。结论 采用DTA诱导小鼠软骨-骨转分化异常导致生长板软骨基质异常积累，破骨细胞减少，生长板软骨细胞处于细胞应激状态，可能是导致生长板异常扩张的原因。

关键词

肥大软骨细胞 / 软骨内化骨 / 白喉毒素 / 生长板 / 遗传修饰小鼠模型 / 破骨细胞 / 转录组测序 / 细胞应激