维生素A缺乏/过量诱发胎鼠腭裂的作用机制

Retinoic acid is the bioactivity form of vitamin A. Excess or deficiency of retinoic acid leads to various birth defects including cleft palate. In the previous study, we found that retinoic acid would alter the expressions of TGF-β and Smads in the palate of fetal mouse. On the other hand, the TGF-β treatment could decrease the mRNA expressions of retinoic acid receptors and inhibit the binding of DNA response element with the complex formed by retinoic acid and its receptors in the fetal mouse palatal mesenchymal cells. The data suggested that there is a cross-talk between TGF-β/Smad pathway and RA signaling. To investigate the molecular mechanism of the interaction between these two, a bilateral palatal shelves organ culture model and palatal mesenchymal/epithelial cells culture systems in vitro, combined with cleft palate animal model in vivo, will be used in our project. Using the histopathology technology and molecular biology research techniques, we will closely observe the time and space distribution of TGF-β/Smad signaling pathway regulated by different RA receptor subtypes and the influence on the disappearance of midline epithelial seam (MES) and the mesenchymal cells proliferation, migration, differentiation during the secondary palate development of fetal mouse. The aim of this wok is to reveal the initial point and the pathological changes of key molecules in the process of cleft palate induced by retinoic acid from different aspects.

视黄酸是维生素A的生物活性形式，缺乏/过量可导致腭裂在内的多种出生缺陷。我们在前期研究中发现，视黄酸可改变胎鼠腭组织中TGF-β及下游基因Smads的表达模式；另一方面，用TGF-β处理胎鼠腭间充质细胞，可降低视黄酸受体的表达水平，并抑制视黄酸与其受体形成的复合物与DNA反应元件结合。这些资料提示：视黄酸途径和TGF-β/Smad途径间存在相互作用。为阐明二者间的作用机制，我们拟使用前期建立的体内外腭裂模型，结合现代组织病理技术和分子生物学研究手段，在胎鼠次生腭发育期，集中观察视黄酸途径中关键基因和TGF-β3/Smad途径在时空方面的调节模式，以及在双侧腭板融合进程中，这种作用模式对上皮组织细胞消失、间充质组织细胞增殖、迁移、分泌、分化等所产生的影响，进而达到从不同层面和角度揭示视黄酸类化合物诱发腭裂的始发环节和关键分子病理变化的目的。

视黄酸是维生素A的生物活性形式，缺乏/过量可导致腭裂在内的多种出生缺陷。我们在前期研究中发现视黄酸途径和TGF-β/Smad途径间存在相互作用，但二者的作用机制仍不清楚。本次立项通过胎鼠腭突间充质细胞体外培养和腭裂动物模型的建立，结合现代组织病理技术和分子生物学研究手段，从体内外探索了RA和TGF-β/Smad途径在腭裂诱发中的相互作用及机制。体外部分的实验结果显示：1．外源性TGF-β3可能通过激活Smad信号途径，从而促进胎鼠腭突间充质细胞的增殖；atRA可能通过抑制TGF-β/Smad信号途径的激活，从而抑制胎鼠腭突间充质细胞的增殖；RA和TGF-β/Smad信号途径之间存在着交互抑制的作用。2．在胎鼠腭突间充质细胞中，atRA和TGF-β3均可明显促进TGIF的表达；在胎鼠腭突间充质细胞中，TGIF参与了RA和TGF-β/Smad信号途径之间交互抑制作用的调节。体内部分实验结果显示：1．在胎鼠腭突发育关键时期，尤其是在妊娠（gestation day，GD）14天，atRA对于腭突间充质细胞增殖的抑制作用，可能是导致小腭突腭裂畸形的关键。2．在腭突间充质细胞内，atRA可能通过诱导TGF-β3启动子区特殊位点去甲基化，从而导致TGF-β3蛋白质表达的升高。3．atRA对于胎鼠腭突间充质细胞增殖的抑制作用，跟Smad信号途径的抑制有关系。4．atRA诱导腭裂发生的过程中，可能主要通过TGIF来调节对Smad信号途径抑制作用。5．体内TGF-β3对胎鼠腭突间充质细胞增殖的影响有可能不是通过激活Smad依赖的信号通路而起作用的。由此可得出下结论： atRA对于腭突间充质细胞增殖的抑制作用，可能是导致腭裂畸形的关键； atRA诱导腭裂发生的过程中，可能主要通过TGIF来调节对Smad信号途径抑制作用；atRA诱导腭裂的发生，可能跟TGF-β3启动子区域特殊位点的甲基化水平降低有关系；体内TGF-β3对胎鼠腭突间充质细胞增殖的影响有可能不是通过激活Smad依赖的信号通路而起作用的。