基础研究
构建髓系细胞特异性Clcn7突变骨硬化症小鼠模型和表型研究
中华内分泌代谢杂志, 2022,38(4) : 313-321. DOI: 10.3760/cma.j.cn311282-20211224-00813
摘要
目的

构建髓系细胞特异性Clcn7-G763R突变的骨硬化小鼠模型,并进行表型研究。

方法

构建条件性敲入Clcn7基因p.G763R错义突变小鼠,并与溶菌酶M启动子-重组酶转基因小鼠(LysM cre)交配繁殖,最终获取髓系细胞特异性Clcn7-G763R突变的骨硬化小鼠。利用Micro CT分析不同基因型小鼠骨微细结构的差异,利用HE染色观察骨组织形态学改变。诱导原代破骨细胞,通过实时荧光定量PCR技术检测破骨细胞分化和成熟相关基因表达水平。利用骨吸收陷窝实验观察破骨细胞功能。

结果

4周龄时纯合突变小鼠体重较野生型小鼠减轻[(12.000±1.666)g对(15.630±2.314)g,P=0.021],股骨长度较野生型缩短[(1.160±0.096)cm对(1.300±0.082)cm,P=0.037)]。Micro CT发现纯合突变小鼠骨密度在4周龄时较野生型小鼠显著增加[(0.753±0.002)g/cm3对(0.143±0.034)g/cm2P=0.003],而杂合突变小鼠骨密度在8周龄时增加明显[(0.236±0.021)g/cm3对(0.180±0.020)g/cm3P=0.030]。HE染色发现纯合突变小鼠骨髓腔消失,松质骨骨小梁数量显著增多,软骨肥大区增宽;杂合突变小鼠骨小梁较野生型小鼠增多。体外实验中,杂合突变小鼠破骨细胞数量较野生型无明显变化(P=0.358),但破骨细胞面积增大[(3.590×106±0.911×106)μm2对(1.352×106±0.260×106)μm2P=0.043],骨吸收陷窝相关检测结果提示破骨细胞功能降低,而破骨细胞分化和成熟相关基因NFATc1、c-fos、Ctsk和Acp5表达水平均无显著变化。

结论

本研究成功构建髓系细胞特异性Clcn7-G763R突变的小鼠,突变型小鼠破骨细胞功能受损,骨量显著增加且股骨变短,为后续机制研究和治疗探索提供工具。

引用本文: 王梓媛, 吕珊珊, 李想, 等.  构建髓系细胞特异性Clcn7突变骨硬化症小鼠模型和表型研究 [J] . 中华内分泌代谢杂志, 2022, 38(4) : 313-321. DOI: 10.3760/cma.j.cn311282-20211224-00813.
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(1)第314页左栏第31行:Clcn7-R767W应为CLCN7-G741R;

(2)第319页左栏第2~5行:删去“CLCN7-R767W突变位于CBS2结构域,是中国人群的热点突变[6]Leisle等[3]等研究发现R767W突变位点的电流降低,这可能是该突变致骨硬化症的原因之一”。

骨硬化症(osteopetrosis)是由破骨细胞缺乏或功能缺陷导致骨重吸收障碍的高骨量遗传性骨病,常见的致病基因包括CLCN7、TCIRG1、OSTM1等。其中CLCN7纯合突变可导致常染色体隐性遗传性骨硬化症(autosomal recessive osteopetrosis,ARO, OMIM 611490),而杂合突变可导致常染色体显性遗传性骨硬化症Ⅱ型(autosomal dominant osteopetrosis typeⅡ,ADOⅡ,OMIM 166600)。ARO多为婴幼儿起病,以造血系统衰竭和反复感染为主要临床表现,严重的骨硬化可造成颅神经卡压症状,如失明或面瘫等,严重者可致死;而ADOⅡ临床异质性较大,病情多较轻,常表现为多发骨折、骨折不愈合或愈合延迟、感染、骨关节病等,严重并发症较少见。其发病机制普遍认为与破骨细胞发挥作用的酸性环境受到破坏有关。破骨细胞通过向骨吸收陷窝内分泌氢离子,使陷窝内pH值维持酸性从而溶解骨基质。而CLC-7为氯离子通道蛋白,通过H+/Cl-反向转运体而参与溶酶体电荷平衡。CLCN7为常见致病基因,当CLCN7基因突变后,相应的离子通道受到影响,丧失酸性环境,从而导致破骨细胞无法完成骨吸收。

 
 
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