Ⅱ型TD中突变Fgfr3干扰了Sox9-β链蛋白回路..docxVIP

在致死性Ⅱ型侏儒发育不良中通过突变Fgfr3干扰Sox9-β链蛋白循环成纤维细胞生长因子（FGFR）中的突变与各种骨骼先天缺陷有关，但其潜在机制仍不清楚。在致死性Ⅱ型侏儒发育不良小鼠模型中FGFR3K650E被引导在四肢骨中表达，利用该模型，我们显示了突变受体在肥大前期特异性地阻断了软骨细胞分化。分化阻滞造成正常情况下产生血管内皮生长因子的肥大软骨细胞严重减少，从而造成原始骨化中心血管化程度不良，软骨内骨化受到扰乱。我们发现分化阻滞与关节形成中的缺陷，与软骨生成因子Sox9的持续表达，以及生长板软骨细胞中β链蛋白水平和活性下调有关系。与这些离体结果相一致，人们发现在培养的间质细胞中，FGFR3K650E的表达增高了Sox9并降低了β链蛋白的水平和转录活性。Fgfr3K650E和Sox9在细胞中的共表达使得Sox9水平非常高，并共同抑制了β链蛋白依赖性转录。Fgfr3K650E对Sox9和β链蛋白的稳定性所起的作用是相反的，它促进Sox9的稳定化，而使β链蛋白降解。由于Sox9过度表达和β链蛋白删除都可以独立性地阻滞软骨细胞的肥大性分化并引起类似于FGFR3突变引起的软骨发育不全，所以我们的结果提示在生长板软骨中Sox9和β链蛋白水平和活性失调是FGFR3引起的骨骼疾病的一种重要的潜在机制。INTRODUCTION成纤维生长因子受体3（FGFR3）是四个FGFR家族成员之一，与FGF结合而活化。配体结合刺激了受体酪氨酸激酶活性，其活性起始了细胞内信号传递级联反应，影响一系列细胞行为。已经识别出FGFR3的许多不同突变，这些突变会不适当地激活其酪氨酸激酶活性，若出现在种系中，则会引起各种相关的先天性出生缺陷综合征。这些突变包括FGFR3跨膜区的G380R突变，它引起经典的软骨发育不全，受体链接区的R248C突变，它引起更为严重的Ⅰ型致死性发育不良（TDⅠ），而激酶区域的K650E和K650M则引起TDⅡ和重型软骨发育不全性发育延迟与黑棘皮症（SADDAN）。Ⅱ型TD突变（K650E）后果最严重，造成胚胎或新生儿死亡（1，2）。各种FGFR3突变引起的各种骨发育不良类型中，有可观的相似性与重复性，它们的严重程度与突变受体的异常过度活跃程度有广泛的联系（3）。这些发现提示突变以一种定量的形式影响着一种普遍的潜在机制。FGFR3突变引起的骨发育不良的一个标志性特点是长骨出现显著缩短。在正在生长的骨中，FGFR3在软骨增殖区表达，很多证据提示由FGFR3过度活化性突变引起的骨发育不良综合征中，骨的纵向生长减弱，至少有部分原因是软骨细胞增殖受到抑制（1）。对SADDAN和TDⅡ小鼠模型（4，5）的分析提示软骨内骨化和骨生长受到妨碍，跟软骨细胞终末分化抑制也有关系。尽管有这些发现，但在这些疾病综合征中，处于突变FGFR3下游且与软骨细胞增殖和分化缺陷有关的分子机制仍然不清楚。在小鼠肢体中，软骨发生大约始于胚胎期第10天（E10）的肢芽中心，该处未分化间质细胞浓密聚集。在软骨前浓集细胞群中高迁移率群体（HMG）转录因子Sox9被诱导表达，并在软骨的形成中起关键作用（6，7）。Sox9对软骨细胞最初的产生是必需的，而它对软骨模板的进一步发育和生长也起重要作用（7~9）。生长板内软骨细胞增殖扩张并分化，从而完成软骨模板的生长。在生长板中，Sox9在软骨祖细胞或“静息”软骨细胞中，正在增殖的软骨细胞中，以及处于分化初始阶段的软骨细胞中（肥大前软骨细胞）表达，但在分化成非增殖性细胞和终末分化的肥大软骨细胞中突然下调了（10，11）。肥大软骨细胞的产生对软骨内成骨的支持作用，至少有一部分是通过肥大软骨细胞产生一种细胞外基质和诸如血管内皮生长因子A（Vegfa）这样的生长因子来实现的，这种生长因子可以引导血管与成骨细胞侵入软骨中（12）。肥大软骨细胞中Sox9的下调被认为在软骨内生长和骨化过程中发挥关键功能，因为在生长板软骨细胞中强迫性表达Sox9会抑制肥大软骨细胞的产生和Vegfa的表达，引起骨化前端血管化程度不够和严重的软骨发育不全（7，8）。这些发现有许多支持性证据，其中一份近期的研究显示Sox9直接抑制Ⅹa1型胶原（Col10a1）基因的表达，这种基因的表达始于肥大前软骨细胞，同时伴有Sox9的下调（13）。但是，也有证据表示Sox9在促进肥大软骨细胞分化中起作用。Ikegami等人和Dy等人发现在软骨细胞中删除Sox9会引起细胞凋亡，以及Col10a1阳性细胞的丧失（9，14）。总的来说，这些研究提示维持正常的Sox9调控对于生长板的功能十分关键，它的提前终止表达和外源性表达都可以干扰软骨细胞的分化与软骨内骨化。Sox9除了直接调控各种促进和确定软骨细胞特性与行为的基因以外（15），还与β链蛋白间接作用，β链蛋白是一种多目标蛋白质，它的作用是充当