利用条件性基因敲除小鼠研究KLF4在破骨细胞发生、功能中的作用机制。

In monocyte phagocytic system, Kruppel-like factor 4 (KLF4) is regulated by PU.1 and STAT6, thereby expresses at a high level. KLF4 promotes the differentiation of monocytes by activating the monocytic-specific CD14 promoter. Moreover, KLF4 regulates polarization of macrophage partly by downregulation of NF-κB activity. Osteoclasts belong to the monocyte phagocytic system, roles played by KLF4 in osteoclast have yet to be revealed. In HL60 and U937, two cell lines can be induced to differentiate into osteoclasts, we found that KLF4 upregulated PU.1, repressed RANK expression and NF-κB activity. We hypothesized that KLF4 might repress osteoclastogenesis and function. To this end, we acquired two genetically modified mice, CD11b-Cre and KLF4loxp mice. Breeding between the two mouse lines can give rise to mice with KLF4 deleted specifically in macrophages and osteoclasts. We propose to determine whether deletion of KLF4 in osteoclastic lineage affect osteoclastogenesis and bone resorption in vivo. We will culture primary monocytes from the knockout mice and induce differentiation to osteoclasts; thereby impact of KLF4 deletion on osteoclastogenesis and function can be elucidated. Our study will elucidate the regulation of osteoclastogenesis and bone resorption by KLF4. Moreover, it will provide insight into mechanisms of osteoporosis, bone tumors and etc.

Kruppel样因子4（Kruppel-like factor 4，KLF4）通过激活CD14转录等促进单核细胞发生，下调NF-κB活性等机制调节巨噬细胞功能。破骨细胞属于单核巨噬细胞系统。申请人发现，在能分化为破骨细胞的HL60、U937细胞系中，KLF4上调PU.1、下调RANK表达和NF-κB活性；提示KLF4可能抑制破骨细胞的发生及功能。申请人拟利用两种遗传变异小鼠，杂交后能实现在巨噬细胞、破骨细胞中特异性敲除KLF4。基于该小鼠模型，本课题拟阐明KLF4在破骨细胞中的基因功能：通过骨组织形态计量、显微CT、ELISA等方法检测KLF4敲除对小鼠骨量、骨结构、破骨细胞活性的影响；培养原代细胞研究KLF4对破骨细胞发生、功能的调控。本课题成果不仅有助于揭示破骨细胞发生、功能的调控机制，而且对骨质疏松、骨肿瘤等病理过程的研究提供参考。

破骨细胞是一种骨组织特异性的多核巨噬细胞，其发生、功能调控机制的深入研究对骨质疏松、关节炎、骨肿瘤等疾病的预防、诊疗有重大意义。转录因子kruppel样因子4（kruppel-like factor 4, KLF4），在细胞分化、肿瘤发生等方面均具有重要作用，Feinberg等发现KLF4促进造血干细胞及髓系祖细胞向单核-巨噬细胞分化，抑制向粒细胞分化。.在本课题中，我们通过条件基因敲除小鼠模型的方法，系统地研究了转录因子KLF4在破骨细胞分化及功能中的作用，主要研究内容包括：1.构建KLF4选择性基因敲除小鼠；2. mKO小鼠表型的分析；3.KLF4在小鼠破骨前体细胞分化为破骨细胞中的调节作用；4.KLF4在小鼠破骨细胞增殖与功能中的调节作用。.我们的研究结果发现，在破骨细胞中敲除转录因子KLF4的小鼠，其骨密度BMD、BV/TV、TbN、TbTh、TbSp等参数与野生型小鼠相比差异无统计学意义；在破骨前体细胞RAW264.7细胞中稳定过表达KLF4，其对细胞增殖、破骨细胞分化及破骨细胞功能均无显著影响；在破骨前体细胞BMMCs采用siRNA干扰KLF4表达，其对破骨细胞分化及功能亦无显著影响。然而我们的研究还发现KLF4小分子激动剂LOR-253对炎症性破骨细胞分化及功能有明显的抑制效应，在小鼠颅骨LPS诱导的炎症性骨质破坏过程中，LOR-253可明显抑制破骨细胞的生成以及骨质破坏，体外研究发现这与LOR-253抑制NF-kappaB信号通路相关，通过基因芯片，我们筛查了LOR-253调控的下游相关基因，相关结果正在进一步整理验证中。.本课题通过转基因小鼠模型系统地研究了转录因子KLF4在破骨细胞分化及功能中的作用，虽然研究结果是阴性的，但我们的研究成果也为后续的相关研究提供了有益的参考。.此外，在课题资金的资助下我们对转录因子FOXO1在破骨细胞分化及功能中的作用等其他相关方面进行了研究。目前在课题的资助下，我们已经发表SCI论文共计7篇，其中IF大于5分的杂志共计4篇，取得了不俗的科研成果。