VD/VDR通过钙结合蛋白9k和28k调节胎儿骨骼发育的机制研究

Bone metabolism is always throughout the process of life, the vitamin D status is closely related to fetal bone mechanism in embryonic period especially in the cold region which is lack of sunshine in the north. In previous study, we observed that calcium binding protein (CaBP) in osteoblasts had a dose dependent on vitamin D. The expression of CaBP 9 k in the femur of hydroxylase null mice was significantly lower than the wild type. Considering the test of 25 (OH) D3 in pregnant women blood and paired cord blood, we speculate mother prenatal vitamin D regulates skeleton development through CaBP in fetal bones. Our research would be based on the blood samples test of high-risk pregnancy pregnant women and newborns in north cold area and fetal femur length, analyzing the relationship between VD/VDR, calbindin and fetal skeleton development. We would use northern blot,qRT-PCR, Western-blot and other methods, both in vitro and in vivo, to confirm the regulation of CaBP by VD/VDR, parathyroid hormone, calcium, phosphorus and parathyroid hormone. Furthermore we would treat vitamin D receptor and CaBP null mice with intraamniotic administration to increase the expression of CaBP to explore the best treatment strategy and timepoint of CaBP administration on treatment of vitamin D deficiency.Our study might contribute to prevention and treatment of fetal skeleton malformation.

骨代谢贯穿动物生命过程始终, 研究胚胎期维生素D对胎儿骨骼发育影响的机制在缺乏光照的北方高寒地区尤为重要。在前期研究中我们发现,成骨细胞中钙结合蛋白(CaBP)对维生素D呈剂量依赖，羟化酶敲除鼠股骨中CaBP 9K表达明显低于野生型，结合对孕妇及胎儿脐血的25(OH)D3的检测提示母孕期维生素D通过调节胎儿骨骼中钙结合蛋白影响胎儿骨发育。本课题将通过对北方高寒地区高危妊娠孕妇和新生儿血样标本的检测对比胎儿股骨长度，分析VD/VDR、钙结合蛋白与胎儿骨发育之间的关系。通过体内外实验明确VD/VDR及甲状旁腺素、钙、磷、甲状旁腺素对骨骼中CaBP的调控机制，利用维生素D受体及CaBP基因敲除鼠模型进行羊膜腔注射上调CaBP表达，观察给药效果，探索CaBP治疗维生素D缺乏导致骨发育异常的最佳方法和时间，为胎儿骨骼发育异常的分子靶向治疗提供新的参考。

维生素D在维持骨骼发育和骨骼稳态中起着重要作用, 维生素D对骨发育和骨稳态的调节机制尚不清楚。骨发育和骨稳态是一个相当复杂而又有序的基因调节过程，基因通路的任何细微错误都会导致生后严重的骨骼畸形，且骨代谢贯穿动物生命过程始终,因此研究胚胎期维生素D对胎儿骨骼发育影响的机制在缺乏光照的北方高寒地区尤为重要。为了研究维生素D/维生素D受体调节胎儿骨骼发育的机制，我们1) 通过对妊娠孕妇血样和对应新生儿脐血标的检测，分析维生素D，钙结合蛋白与胎儿骨发育之间的关系；2) 利用基因敲除鼠模型，研究1,25(OH)2D3/VDR通过钙结合蛋白影响胎鼠骨发育的分子机制；3) 利用细胞模型，研究1,25(OH)2D3/VDR通过钙结合蛋白影响胎鼠骨发育的分子机制；4) 利用小鼠成骨细胞系，通过蛋白质组学鉴定分析1,25(OH)2D3作用蛋白；5) 利用动物模型和细胞模型，研究1,25(OH)2D3/VDR通过新的靶蛋白影响胎鼠骨代谢的分子机制；经过研究我们发现：在新生儿骨骼发育过程中 CaBP28K 与新生儿的体长、头围、胸围显著正相关 CaBP28K 是胎儿骨骼发育的一个重要促进因素并且与25(OH)D 3 的作用密切相关；1,25(OH)2D3 /VDR在骨骼和成骨细胞中与 CaBP 28K负相关；CaBP 28K可能是1,25(OH)2D3 /VDR对骨骼负性调节作用的一个中间桥梁；1,25(OH)2D3 /VDR CaBP28K通过调控MMP13和DMP1的表达调节骨骼发育；1,25(OH)2D3/VDR/CaBP28K/MMP13同时参与调控骨骼发育过程中的合成和分解代谢；1,25(OH)2D3还可以上调成骨细胞中其他骨相关蛋白MRC2、WWTR1和RASSF2的表达；1,25(OH)2D3上调成骨MRC2 的表达依赖于VDR的存在，但MRC2的上调并非通过VDR的转录激活作用实现；1,25(OH)2D3/VDR通过MRC2直接调节骨胶原摄取，并调节COL5A2和MMP13的表达负向调节骨胶原纤维的形成，参与骨基质胶原的分解代谢。我们的研究揭示了维生素D通过CaBP28K调节胎儿骨骼发育的新的机制，发现了新的维生素D作用蛋白MRC2，并揭示了其在维持骨稳态、调节骨骼胶原代谢中的作用机制。