FLRT2在静磁场中对下颌髁突软骨和鼻中隔软骨形成分化的作用及机制研究

Nasal septum cartilage(NSC) is primary cartilage which is the growth center of the mid-facial area. Mandibular condylar cartilage(MCC) is secondary cartilage which is the growth site of mandible. The abnormal growth of NSC and/or MCC may lead to craniofacial deformity. FLRT2 is the second member of Fibronectin (F) Leucine (L) Rich (R)Transmembrane (T) family. Our research group first report that Flrt2 is highly expressed in the mid future chondrogenic nasal septal region and mandibular primordia. Flrt2 also can promote the proliferation and differentiation of ATDC5 cells during chondrogeneis. It is also reported that appropriate static magnetic field can increase the remodeling of condylar cartilage. So our hypotheses is FLRT2 play an important role during chondrogenesis in NSC and MCC under static magnetic field. We set up the cell culture model of NSC and MCC under static magnetic field to observe the effect of static magentic field to NSC and MCC during chondrogenesis, the effect of FLRT2 on chondrogenic process of NSC and MCC under static magnetic field and the role of FLRT2 under static magnetic field during the chondrogenic process of NSC and MCC after we knockdown and overexpress Flrt2. The research results will further describe craniofacial cartilage development and give the theoretical evidence for magnetic material clinical application. It will also provide a new idea to prevent and treat deformity of craniofacial development.

鼻中隔软骨（NSC）作为原发性软骨、面中份的生长中心，下颌髁突软骨（MCC）作为继发性软骨、下颌的生长区，二者的软骨形成分化异常将引起颅颌面畸形。FLRT2是富亮氨酸跨膜纤维连接蛋白家族的第二成员。本课题组首次发现Flrt2在胚胎面中份和下颌胚基中有不同程度的明显表达，在软骨祖细胞株的软骨分化过程中促进细胞的增殖与分化。研究显示适当的磁场可以促进软骨的生长改建。因此，我们推测FLRT2在静磁场作中对NSC和MCC的形成分化起着重要的作用。本课题在建立静磁场加载NSC和MCC细胞培养模型的基础上，拟观察静磁场对NSC和MCC细胞分化的影响；检测FLRT2在静磁场中对NSC和MCC细胞分化的作用；通过敲减和过表达Flrt2，研究FLRT2在静磁场中调控NSC和MCC形成分化的作用机制。此研究将深入揭示颅颌面部软骨的生长发育，奠定磁性材料的临床应用基础，并为颅颌面畸形的防治提供新思路。

鼻中隔软骨作为原发性软骨、面中份的生长中心，下颌髁突软骨作为继发性软骨、下颌骨的生长区，二者的软骨形成分化异常将引起颅颌面畸形。本课题组首先对SD乳鼠髁突软骨细胞（MCC）和鼻中隔软骨细胞(NSC)的软骨形成分化进行研究，发现MCC和NSC在增殖、迁移、软骨形成分化过程都有明显的差异，NSC的Flrt2蛋白和基因的表达均高于MCC，但基因和蛋白的表达趋势不完全一致。NSC细胞的Ⅱ型胶原、Aggrecan的表达量也高于MCC，N-cadherin的表达量则明显低于MCC；对于Sox9的表达量， NSC随生长天数递减，髁突软骨细胞则逐渐增加。在此基础上，进行磁场强度的筛选，发现180mT、280mT、380mT三种磁场强度均可以促进软骨细胞的增殖， 但280mT的静磁场作用下，MCC和NSC细胞状态良好并且促进增殖的作用最明显，就以280mT为最适磁场强度进行后续实验，结果发现静磁场对MCC和NSC的增殖、迁移和软骨基质分泌等方面都具有明显的作用，且对NSC的作用较MCC更为明显。在对Flrt2敲减实验中，因MCC的Flrt2表达丰度不足，只有NSC的表达丰度满足敲减实验的要求，对NSC加入Flrt2-shRNAi慢病毒感染的细胞组进行敲减，结果提示Flrt2对NSC的增殖和迁移和软骨形成分化过程都有明显的影响；而加载磁场后，对敲减Flrt2的NSC有一定的促进增殖和软骨基质分泌的作用，但与对照组比，差异并不明显。结论：（1）鼻中隔软骨细胞和髁突软骨细胞Flrt2的表达存在明显差异，鼻中隔软骨细胞在增殖、迁移、细胞外基质分泌等方面强于髁突软骨细胞，髁突软骨细胞的细胞粘附作用更为明显。（2）280mT静磁场可以促进髁突软骨细胞和鼻中隔软骨细胞的增殖、迁移和软骨基质分泌，但髁突软骨细胞和鼻中隔软骨细胞对静磁场的反应存在差异，鼻中隔软骨细胞对磁场的反应略强于髁突软骨细胞；（3）静磁场对敲减Flrt2后的鼻中隔软骨细胞作用不明显；（4）Flrt2对鼻中隔软骨细胞的增殖、迁移和软骨形成分化过程都有明显的影响,也是引起这两种软骨生物学特性差异的一个重要基因。本研究为深入探讨颅颌面部软骨的生长发育和磁性材料的临床应用提供了理论依据和参考。