表皮生长因子受体信号通路在骨折愈合中的作用及其机制研究

Tens of millions of skeletal fractures occure each year in China. Approximately 10% to 20% of overall fractures have impaired healing, including nonunion or delayed union, which brings tremendous economic and psychological pressures.The EGFR network recently is regarded as an essential player in the pathophysiology of skeletal tissues, regulating bone tissue growth, remodeling, angiogenesis and tumorigenesis. To date,there are no available data evaluating a potential effect of the EGFR signaling on bone fracture healing. Considering the phenotypes of mice overexpression EGFR or EGFR ligands and the stimulatory effects of the EGFR on preosteoblasts,such an effect, which may lead to new therapeutic strategies for bone fracture healing, could be anticipated. Our previous data showed that EGFR inhibitor gefitinib tended to accelerate bone fracture healing in rat fibula close fracture model and femoral close fracture model, leaving the result to be further confirmed and the underlying mechanism(s) to be further elucidated. This project arms to explore the effects of EGFR signaling on bone fracture healing, fulfill the potential role of EGFR signaling in the pathophysiology of skeletal tissues, and provide a new insight into bone fracture treatment and a new research direction for bone fracture healing.

我国每年有数以千万计骨折患者，其中10%～20%发生骨折不愈合及延迟愈合，给患者带来巨大的经济压力及心理压力。表皮生长因子受体（EGFR）信号网络是骨骼系统病理生理学的重要成员，在调节骨组织生长、重塑、血管生成以及骨肿瘤发生发展过程中有着重要作用。但迄今尚没有研究报道EGFR信号通路在骨折愈合中的作用。综合EGFR对成骨前体细胞的作用及过表达EGFR或其相关配体的小鼠模型等资料，研究者们认为，研究EGFR信号通路在骨折愈合中作用可能会为骨折提供新的治疗措施。我们前期研究工作发现，特异性抑制EGFR信号通路倾向于促进大鼠腓骨及股骨闭合骨折的愈合，但该结果有待进一步证实，其分子生物学机制也尚未得到详尽研究。本项目将对EGFR信号通路在骨折愈合中的作用及其机制做一详尽研究，弥补目前EGFR信号通路在骨组织研究中的空白，为临床促进骨折愈合提供新的治疗措施或研究方向。

表皮生长因子受体（EGFR）系统的多个成员均在骨骼细胞中表达，并影响机体出生后生长发育。吉非替尼为一种酪氨酸激酶抑制剂可阻断EGFR信号转导通路。. 研究抑制EGFR信号通路对大鼠骨折愈合的影响；并探讨影响骨折愈合的初步机制；对比大鼠长骨骨外膜间充质干细胞（PSCs）、骨内膜间充质干细胞（ESCs）和骨髓间充质干细胞（BMSCs）在骨折愈合过程中分化、增殖和凋亡的生物差异，并探讨对PSCs、ESCs和BMSCs影响的差异。.骨折后中早期 X线评分实验组均优于对照组；microCT检测显示实验组骨小梁等架构参数均不同程度优于对照组。生物力学检测示骨折后中晚期力学参数不同程度于对照组。组织学显示第7d、14d、21d实验组骨痂组织大于对照组，实验组Ki67+增殖细胞数在7d、14 d、21d增高。血清ELISA检测示，实验组成骨性标志物在中早期升高。实时荧光定量PCR检测示成骨性标志物 mRNA表达在中早期也升高。.成骨、成软骨及成脂分化相关基因表达PSCs最高，BMSCs最低，实验组表达升高。细胞周期抑制因子相关基因表达PSCs最小，BMSCs最大，实验组表达升高。抗凋亡基因表达PSCs，ESCs和BMSCs实验组均明显较对照组小；促凋亡基因表达PSCs最小，BMSCs最大，实验组表达升高。BrdU值PSCs最大，BMSCs最小，实验组BrdU值均明显较对照组小，BrdU值抑制率PSCs最小，BMSCs最大。流式凋亡检测活细胞数百分率PSCs最大，BMSCs最小，实验组均明显较对照组大。.抑制EGFR信号通路促进了骨痂中软骨细胞、成骨细胞的分化成熟，促进了骨痂形成，对骨形成影响明显；对PSCs、ESCs和BMSCs具有促进分化、抑制增殖、促进凋亡的作用；通过促进髓外间隙PSCs向成骨细胞及成软骨细胞分化形成软骨内骨化中心，从而形成坚强外骨痂使骨折快速稳定，再促进皮质断裂部位BMSCs和ESCs成骨分化形成膜内骨化中心，从而加速骨折愈合。