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在我国,先天性腭裂的发生率约为0.1%,其原因是非常复杂,下文介绍了先天性腭裂的分子机制,让我们一起来了解吧。 先天性腭裂的发生主要是由于胚胎早期发育过程中腭突融合障碍所致。通常认为是遗传及环境因素相互作用引起的,其中妊娠早期误服药物也可能是其发生的原因之一。国外学者已证实,糖皮质激素可在鼠类动物建立起比较稳定、诱发率较高的先天性腭裂动物模型,然而其诱发腭裂的机制尚不清楚。 近十年来,华西医科大学口腔医学院在三项国家自然基金的资助下,对Dex诱发A/J小鼠先天性腭裂机制进行了逐步深入的研究,运用形态学观察、免疫组织化学、生物化学以及分子生物学技术,从整体到器官、细胞再到基因表达,进行一系列对比研究。研究结果提示:在临床上为妊娠患者配药时,应注意在妊娠早期(5—12周),尽量勿用糖皮质激素类药物(如地塞米松等),如必须应用,则应给予一定量的维生素B类药物(如维生素B12)以调节机体代谢,阻抑糖皮质激素致畸的作用,预防先天性腭裂畸形的发生。 唇腭裂的病因 一、Dex诱导A/J小鼠先天性腭裂动物模型的建立 1990年在国内首先建立了Dex诱导近交系小鼠(A/J小鼠)先天性腭裂的动物模型。 选用对糖皮质激素致畸作用敏感的A/J小鼠作为研究对象。 使用地塞米松诱发A/J小鼠腭裂,经过不同作用时间、不同剂量的选择,最后确定,在小鼠妊娠第12天时,一次给予地塞米松(Dex) 20mg/kg,可诱发A/J小鼠腭裂,其诱发率88.2%。 VitB12可部分阻抑Dex对A/J小鼠腭裂的诱导作用,使腭裂发生率下降48%。 地塞米松作用后A/J小鼠发生腭裂情况Dex+VitB12使用后A/J小鼠腭部情况 二、Dex诱发A/J小鼠先天性腭裂组织学形态观察 组织形态观察发现:A/J小鼠腭突细胞生长、增殖受到抑制,胞外基质发育不足,体积瘦小,腭突上提运动延迟12~14小时,侧腭突未能在中线发生接触,而发生腭裂。 正常组小鼠腭胚突接触,中线缘上皮开始退化,核固缩,色变深Dex组小鼠腭胚突完全性不接触Dex+VitB12组小鼠腭胚突不完全性接触 进一步观察体外培养的腭突,在Dex作用下,腭突接触融合时的组织形态学变化,结果发现:培养72小时后,对照组可见腭板结合区,上皮条索消失,由间充质细胞充满。而加入Dex培养的腭突,可见腭板结合区中脊上皮增厚,上皮条索完整。 培养72小时后对照组腭板(显示两腭板融合)、1腭突融合区、2间充质相连加入Dex培养72小时后的腭板(显示中嵴上皮条索)、1上皮条索、2腭板三、Dex对Annexin I和cPLA2及生长因子(EGF、TGFα、TGFβ1、VEGF)在腭突中表达的影响 Dex诱发A/J小鼠产生腭裂及其腭突形态学上的变化(腭突发育不良,体积瘦小,上抬延迟),提示哺乳类动物腭的形成及发育涉及了糖皮质激素信号传导途径控制下的腭突细胞的增殖、分化及胞外基质的合成,近年来的研究也表明生长因子( EGF、TGFα、TGFβ1、VEGF )也参与了该过程。 Annexin I和cPLA2是糖皮质激素信号传递途径中功能活性物质 。 这就促使我们对Annexin I和cPLA2及生长因子( EGF、TGFα、TGFβ1、VEGF )进行了深入的研究。 首先我们用免疫组化、免疫印迹方法观察在A/J和C57BL/6j小鼠胚胎腭突 Annexin I和cPLA2的表达。结果如下: 1.Annexin I和cPLA2主要位于细胞浆内,其免疫组化染色阳性部位在细胞浆。 2.在A/J小鼠胚胎腭突融合前后,Annexin I、cPLA2表达强弱呈时相性变化。 3.在正常小鼠随着腭突的形成,细胞中Annexin I表达增加,而cPLA2表达下降。 4.糖皮质激素可引起A/J小鼠AnnexinI表达增加和cPLA2表达下降,而C57B/6T小鼠中两种蛋白变化不显著。 胚胎第14天,腭胚突上皮表层细胞中有Annexin I 染色阳性细胞,腭胚突间充质细胞呈Annexin I 均匀阳性染色。 胚胎第14天,腭胚突上皮中未见cPLA2染色阳性细胞,腭胚突基部cPLA2染色比腭胚突尖端明显强且密集。胚胎第15天,腭胚突上皮全层细胞中呈Annexin I强阳性染色,腭胚突间充质细胞Annexin I 仍均匀阳性染色。 胚胎第15天,cPLA2染色阳性细胞在口腔和鼻腔侧上皮内出现,与胚胎第14天不同,腭胚突尖端cPLA2染色比腭胚突基部明显强且密集。A/J、C57BL/6j小鼠各实验组腭胚突AnnexinI和cPLA2表达的免疫印迹结果。(control和 Dex) A/J、C57BL/6j小鼠各实验组腭胚突AnnexinI和cPLA2表达的免疫印迹结果。Dex+VitB2和VitB2C57BL/6j小鼠腭胚突AnnexinI和cPLA2表达的免疫印迹结果 接下来我们用RT-PCR技术半定量检测了Dex、VitB12对小鼠原代腭突细胞生长因子表达的影响。 结果 1.Dex明显刺激了腭细胞EGF及TGFβ1及基因表达,而对TGFα基因表达无明显影响。 2.VitB12对EGF、TGFα、TGFβ1的基因表达无明显影响。 3.VitB12可抑制Dex促进腭细胞EGF、TGFβ1基因表达的作用。 RT-PCR反应 TGFβ1扩增产物片段(266bp)四、A/J小鼠腭突细胞体外培养模型的建立 为进一步探讨糖皮质激素诱发小鼠腭裂的机制,我们采用原代培养腭突细胞和腭突间充质细胞来观察Dex、VitB12、生长因子( EGF、TGFα、TGFβ1、VEGF )、PGE2对所培养细胞的影响,这样既可以观察到腭突间充质细胞和上皮细胞相互诱导,相互作用的情况,又可观察到构成腭胚突主体的单纯的腭突间充质细胞在多种理化因素的影响下其生物学特性的变化。 五、生长因子、地塞米松及VitB12对A/J小鼠原代腭突细胞的影响 选取处于对数生长后期原代培养的腭细胞,采用体外原代细胞培养技术,MTT法(四型盐比色)、流式细胞光度术、放射免疫测定技术,观察EGF、TGFα、TGFβ1、VEGF、Dex及VitB12对腭细胞增殖代谢的影响 1.Dex、VitB12对培养腭细胞的影响 含10%血清条件下单独应用Dex、VitB12,能显著的促进腭细胞增殖。 浓度在最大效应浓度( Dex为0.5ng/ml,VitB12为0.1ng/ml)以上时,Dex、VitB12促进腭细胞增殖效应下降。 2.EGF、TGFα、 TGFß1、 VEGF对培养腭细胞的影响 1)10%浓度血清,EGF、TGFα、TGFβ1、VEGF四种生长因子均能显著的促进腭细胞增殖 2)1%浓度低血清条件下,EGF、TGFα、VEGF均具有促进细胞生长的作用。 TGFβ1则在低浓度(0.005~0.01ng/ml)时促进腭细胞增长,在高浓度时抑制细胞生长。 3.联合应用Dex、VitB12及生长因子对培养腭细胞的影响 1)联合应用Dex、VitB12表现出轻度拮抗作用,降低了单独应用Dex或VitB12的促进腭细胞增殖的作用。 2)联合应用几种生长因子,在腭细胞培养的第1天时均表现为对腭细胞增殖的抑制作用。但在培养的第3天时,EGF1、TGF、TGF2、VEGF两者或三者联合应用均有促进腭细胞增殖的作用,但它们之间并不表现出有协同效应;而联合应用TGFβ1则会导致生长因子促腭细增殖的作用大大降低。 4. Dex 、 VitB12和四种生长因子对腭细胞胞培养液中PGE2浓度的影响 放射免疫测定法检测结果表明,生长因子可增加腭细胞对PGE2的合成,使培养液中PGE2的浓度明显高于对照组,但随着时间的延长,这种促进PGE2的作用逐渐变为抑制作用。Dex 可显著降低PGE2的浓度,表明Dex抑制了腭细胞PGE2的合成,并且这种作用随时间延长而增加。VitB12可轻度降低培养液中PGE2的合成,但无统计学意义。 在培养早期,生长因子可明显增加前列腺E2(PGE2)的浓度,随作用时间的延长,这种促进作用逐渐转变为抑制作用;Dex可显著降低细胞培养液中PGE2的浓度,而VitB12对细胞培养液中的PGE2的浓度无明显影响。 本研究结果提示,在腭突发育过程中生长因子的作用极其复杂,通过不同的生长因子之间的协同与拮抗作用以及生长因了受体活性和数目的改变构成生长因子网络共同调节腭突的正常发育。Dex及VitB12通过上述网络系统及细胞信息分子而调节腭细胞的增殖与分化。六、体外原代培养的小鼠腭胚突间充质细胞的增殖与Annexin I和cPLA2表达关系的研究 加入多种影响因素,检测Dex作用于A/J小鼠腭胚突间充质细胞糖皮质激素信号传导途径中功能活性物质Annexin I和cPLA2变化与细胞增殖的关系。 通过流式细胞术检测Annexin I和cPLA2表达,以及H3-TdR掺入法检测细胞增殖情况和放免测定PGE2,试图了解糖皮质激素抑制腭胚突间充质细胞增殖的可能途径,为阐明Annexin I、cPLA2和PGE2在糖皮质激素诱导小鼠腭裂发生中所起的作用提供实验依据。 体外原代培养的小鼠腭胚突间充质细胞的增殖与Annexin I和cPLA2表达关系的研究 在培养基中分别加入地塞米松(Dex)、地塞米松分别和维生素B12(VitB12)、表皮生长因子(EGF)、前列腺素E2(PGE2)、维生素B6(VitB6)联合应用,及单独加表皮生长因子和前列腺素E2的情况下,通过流式细胞术(FCM)检测原代间充质细胞Annexin I和cPLA2的表达,以及用H3-TdR掺入法检测间充质细胞增殖情况和用放免法测量培养基中PGE2相对含量。 FCM检测Annexin I表达,Dex引起Annexin I升高,且呈浓度依赖性。FCM检测cPLA2表达, Dex抑制cPLA2表达,且呈浓度依赖性,VitB12和VitB12可以部分对抗Dex抑制cPLA2的合成。 EGF、Dex腭胚突间充质细胞增殖活性的影响 1) EGF明显增加了腭胚突间充质细胞增殖活性,同时PGE2释放也显著增加,细胞中Annexin I和cPLA2表达未见明显变化,这可能与EGF活化cPLA 2有关。 2) Dex可抑制EGF所引起的细胞增殖能力的上升,这可能与细胞内Annexin I合成增加、cPLA2合成下调、同时Annexin I阻断EGF活化cPLA2的信号传递有关。 放免法检测PGE2含量:Dex抑制PGE2释放且随浓度升高,抑制作用明显,VitB12部分对抗Dex抑制细胞产生释放PGE2的作用 H3-TdR法检测腭胚突间充质细胞细胞增殖 对照组小鼠胚胎腭突间充质细胞,随着时间的推移,细胞增殖活动加快(3H-TαR cmp值显著增大),释放出培养基中的PGE2也增多,细胞内Annexin I和cPLA2的表达也呈增加趋势。加入Dex,胞内Annexin I合成增加,cPLA2合成受抑,细胞增殖和PGE2的释放也被抑制。 H3-TdR法检测细胞增殖,Dex抑制细胞的增殖活性,PGE2可部分时抗Dex抑制细胞增殖的作用。 体外原代培养的小鼠腭胚突间充质细胞的增殖与Annexin I和cPLA2表达关系的研究结果提示: 地塞米松和生长因子通过影响Annexin I和cPLA2的表达和活性水平,引起细胞PGE2的生成释放发生改变,细胞通过PGE2的自分泌作用,调控其增殖活性。其中PGE2是间充质细胞生长增殖的重要中间介质,受Annexin I和cPLA2的调控,也受外源性因素Dex、EGF、VitB12的影响。 <tr
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