miR-140在牵张力介导的颅底软骨联合改建中的作用机制研究

The cranial base synchondroses consist of mirror-image growth plates and are important growth centers of the craniofacial skeleton. Previous studies have verified that reverse pull headgear could stimulate the grwoth of anterior skull base via directly distract CBS and tensile mechanical stress can enhance the growth of spheno-occipital synchondroses at the cellular level, but relatively little is known about their regulatory mechanics. MicroRNAs (miRNAs) are short (21–24 nucleotides [nt]) noncoding RNAs that regulate the expression of protein coding genes. One of these, miR-140, was found to be expressed only in cartilagenous tissue. Due primarily to its high expression and close association with the cartilage phenotype miR-140 has been by far most intensely studied microRNA in cartilage. However, most studies about miRNAs focus on their role in development and osteoarthritis and few concerntration is paid to regulatory function of them in remodeling of cartilage under mechnical stress. This study was designed to carify the regulatory mechanics of miR-140 during growth modification upon tensile stress in cranial base synchondrosis to help orthodontists further understand the mechanics during this process and thus to consititue a theoretical basis for reverse pull headgear.

颅底软骨联合是面中份发育的主要支持结构，其发育异常可致面中部畸形。在正畸临床，前牵引可刺激颌面部生长重塑，其作用部位之一就是颅底软骨联合，但其改建机制还有待深入的研究。miRNA在调节软骨细胞增殖及分化中起到重要作用，miR-140是第一个被报道的与软骨发育有关的miRNA，在软骨组织内特异表达，且表达量最高，在软骨细胞分化、增殖过程中扮演重要的角色。目前关于miR-140在软骨中的作用的研究多集中于生长发育以及炎症两大方面，对其在软骨组织应力环境下的作用机制几乎没有关注。本研究拟通过对miR-140在颅底软骨细胞内过表达及表达抑制的研究，同时结合不同时间牵张力加载，阐明其在牵张力介导的颅底软骨联合改建中的作用机制及介入时机，以帮助研究者更透彻地认识软骨的生长改建机制，从而为今后颅面部生长发育研究、应力与软骨适应性改建的研究提供新的思路，并最终为正畸临床矫形治疗提供理论依据。

颅底软骨联合是面中份发育的主要支持结构，其发育异常可致面中部畸形。在正畸临床，前牵引可刺激颌面部生长重塑，其作用部位之一就是颅底软骨联合，但其改建机制还有待深入的研究。miRNA在调节软骨细胞增殖及分化中起到重要作用，miR-140是第一个被报道的与软骨发育有关的miRNA，在软骨组织内特异表达，且表达量最高，在软骨细胞分化、增殖过程中扮演重要的角色。目前关于miR-140在软骨中的作用的研究多集中于生长发育以及炎症两大方面，对其在软骨组织应力环境下的作用机制几乎没有关注。本研究拟通过对miR-140在颅底软骨细胞内过表达及表达抑制的研究，同时结合不同时间牵张力加载，阐明其在牵张力介导的颅底软骨联合改建中的作用机制及介入时机。研究采用FX-5000T应力加载系统，成功构建颅底软骨细胞体外培养力学刺激模型，确定加载频率和力值为10% 1Hz，为后续实验条件的选择提供了数据支撑。检测了不同加力时间段、加力条件为10% 1Hz时，实验组和对照组颅底软骨细胞miR-140的表达，明确了miR-140随加力时间的表达变化为短期内降低，12h无差异，24h后则升高，提示在体外条件下，短时加力和长时加力效果相反。同时发现力学刺激可引起实验组MAPK通路内ERK1/2、p38、JNK的磷酸化，由于miR-140可抑制MAPK通路从而降低MEF2C的表达，MEF2C参与PTHrP-HDAC4通路，提示力学刺激可通过miR-140干预PTHrP-HDAC4通路从而调节软骨细胞的增殖分化，这一结论需要进一步的实验结果验证。力学刺激还可以引发AKT的磷酸化，PI3K/Akt通路也是miR-140的下游基因，同样也需要更多的实验来研究miR-140通过PI3K/Akt通路调节软骨细胞增殖分化的机制，这为我们下一步的实验提供了思路和方向。