结缔组织生长因子的生物学特性及其与口腔疾病的研究进展(3)

2019-08-31 12:02

启动子的活性,但是,SMAD7则抑制TGFβ诱导的CTGF基因表达。当原癌蛋白snoN和ski结合SMADs以后,可有效地阻断依赖于SMAD的基因表达,大大地减少了TGFβ诱导CTGF。由于SMAD结合位点不作用于CTGF的启动活性,因此不影响硬皮病成纤维细胞中的CTGF启动子活性的提高。但是TGFβRE不仅能够提高硬皮病成纤维细胞中CTGF启动活性,而且能够影响正常成纤维细胞中CTGF的基因启动的活性。其它参与TGFβ应答反应的因子,如AP-1、CREB与Spl等,都不能结合TGFβRE,SMAD途径所影响的TGFβ信号通路,不能维持真皮硬化表型,而是依赖于提高CTGF的表达水平。位于CTGF启动子-244bp与-166hp之间的序列,是TGFβ和TNF对CTGF的表达的共同作用的区域,其在TGFβRE的上游位置。TNF能够促进I κB的磷酸化,活化NF-κB,并促进其进入核内,进而对基因转录进行激活,并且能够提示NF-κB,抑制了CTGF的表达。同时,TNF可提高SMAD7水平,从而抑制基因的转录。TNF虽可以抑制TGFβ在正常的和硬皮病患者皮肤成纤维细胞内CTGF的诱导和胶原的合成,然而其对于抑制硬皮病患者成纤维细胞内的CTGF表达没有明显的效果。导致皮肤过度瘢痕的形成以及内部器官的纤维化的主要因素可能是, CTGF基因表达过于高以及对TNF这一副调控细胞因子的无响应性。

2.3.4 稳定化CTGFmRNA

激肽βl受体激动剂去-10精氨酸-胰激肽,能够上调人胚胎肺成纤维细胞中的β1受体,诱导胞浆Ca2+升高, CTGF中的 mRNA结合β1受体,增加COL-(1(I)mRNA,并且可以利用剂量与时间依赖的途径,引起I型腔原的形成,但是,在β2受体激活的成纤维细胞中并没有发现上述现象。β1受体的拮抗剂去-10精氪酸-9亮氨酸-胰激肽,能够有效地阻断β1受体上调CTGF mRNA。CTGF3’的非转录区(996核苷酸)具有三个AUUUA五聚物,其中每一个AUUUA五聚物形成九聚物核心,能够去稳定mRNA,其与UUAUUU(U/A)高度同源。去稳定蛋白结合CTGF中的AUUUA元件,可以聚集 RNase与其他的胞浆蛋白,从而去稳定 CTGF mRNA;去-10精氨酸-9亮氨酸-胰激肽,利用去稳定蛋白的前转录,降低去稳定蛋白结舍RNA蛋白的亲和力,或者是提高空间位,从而阻断去稳

定蛋白结合其他胞浆蛋白形成复合物,促进CTGF中的 mRNA稳定。

2.3.5 机械应力调控CTGF基因表达的相关机制

机械应力作用作用于细胞时,能够产生信号级联反应,重排基因表达程序以及产生生长因子。机械应力中,最重要的传感器是整合素,它能够连接细胞外基质和细胞内的骨架蛋白肌动蛋白。整合素所产生的复合物的类型依赖于基质分子,而且基质物理状态能够对其进行调控[52]。整合素连接激酶等整合素,是由受体分子连接成一对,然后连接细胞骨架肌动蛋白以及信号分子,包括MAP激酶以及小分子GTP酶[53]。力学传导的中心是Rho中的小分子GTP酶,它能够

影响局部复合物的产生与形成,同时,能够作为信号转换器,引起基因表达及细胞形态学的变化[54]。研究结果表明,在三维胶原凝胶中培养成纤维细胞,可以改变细胞形态学,重排细胞内的粘附斑(facal adhesion complexes,FACs)、改变肌动蛋白纤维(F-actin)的结构以及影响CTGF基因表达。目前认为,对于相互影响信号调节者的网络内,RhoA中的小分子 GTP酶可以维持CTGF中 mRNA的基本循环,同时刺激CTGF基因表达。利用toxinB对RhoA信号途径进行干扰,能够阻断CTGF的上调[55]。同理,血管紧张素可以通过MAP激酶和RhoA GTP酶的信号,对CTGF信号传导途径产生影响。,RhoA信号和血管紧张素II阻断MAP激酶的激活,进而影响肾脏成纤维细胞CTGF中 mRNA表达水平[56]。在药理学中,RhoA是干扰CTGF基因表达的重要因素。Muehlich等专家[57],通过运用药理学的方法,对人内皮细胞中的CTGF信号途径进行研究,研究发现,当p42/44 MAP激酶的活化受到抑制时,只有一部分的CTGF基因表达受到影响。反之,羟甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂辛伐他汀或Rho激酶抑制剂Y27632在作用于RhoA信号途径时,能够抑制CTGF的表达,可以为临床上,使用其他汀类药物治疗动脉粥样硬化的案例提供了实验依据。RhoA的激活,是由于RhoA相关激酶(RhoA-associated kinase,ROCK)的作用促进形成F-actin张力丝58]。力学传导的另一个分子机制:运用ROCK的抑制剂,能够有效地抑制CTGF基因表达,改变肌动蛋白的组成形式直接影响了CTGF基因表达。改变肌动蛋白单体(G-actin)与F-actin比例,在体外模型实验与体内均能检测到。

研究结果表明,当机械张力中作用于患糖尿病大鼠的肾小球并不断增加时,肌动蛋白的组成将会紊乱,同时F-actin的结构将会被破坏[59]。运用jasplakinolide(能通过稳定F-actin而不是抑制其形成而阻止肌动蛋白骨架的重排)处理CTGF基因表达的增加,反之,latrunculin B直接分解F-actin,将会减少CTGF基因表达[60]。但经另一研究表明,细胞松弛素D能够阻止肌动蛋白丝聚合,将增加CTGF基因表达,说明了F-actin并不是CTGF基因表达的唯一影响因素。实际上,细胞松弛素D能够分解G-actin,由于G-actin的减少,将增加CTGF基因表达,反之,G-actin的增加,将减少CTGF基因表达。研究数据表明,CTGF基因表达与G-actin水平的变化更加密切。Chaqour等[61]专家经过研究发现,在体外,对膀胱平滑肌细胞进行周期性拉伸以及在实验性尿道梗阻大鼠模型中的膀胱逼尿肌超负荷时,均能对CTGF基因表达做出迅速反应,其分子学机制:在力学因素作用下,先诱导NF-κB易位,然后结合到位于CTGF基因启动子临近区域的高度保守的位点。Bourgier等[62]专家经过研究表明,RhoA相关激酶抑制剂Y-27632

能够抑制依赖于激活的CTGF启动子,经研究表明,该抑制剂不仅能够改变肌动蛋白的网络,而且能够经诱导IκB?(NF-κB的抑制剂)抑制NF-κB的结合活性。所以说,在膀胱平滑肌细胞中,由伸展介导的CTGF基因启动子的活化和肌动蛋白细胞骨架动力学重排相关的IκB的失稳是相偶联的。 3 口腔疾病中CTGF的研究现状 3.1 口腔疾病中CTGF的作用 3.1.1 CTGF对牙齿发育的影响

其他系统器官发育的信号蛋白为Fisp12/CTGF,Shimo等研究了在牙胚发育时Fisp12/CTGF是否起到调控作用,并且其在牙胚发育时是否表达。通过研究,Shimo首先在牙板中检测到了Fisp12/CTGF得转录。在发育的蕾状期牙胚的间充质中发现了它的存在,其蛋白水平、和表达都达到了峰值,这些表达在牙齿的发育过程中逐渐减弱。Fisp12/CTGF存在于牙发育的全过程,是由其在密集的间充质中表达得出的。经过CTGF抗体的处理,除了颈环,均能够观察到细胞的增殖。在维持牙的细胞增殖的过程中,Fisp12/CTGF具有其他因子不可替代的作用。有研究人员认为CTGF抗体进入颈环的量过少而不能够干扰内源性的Fisp12/CTGF,甚至CTGF抗体不能够进入颈环。有人认为可能存在途径以促进颈环处的细胞的有丝分裂。根据相关学者对CTGF 中和抗体的功能失活的研究,上皮和间充质的增殖可能在较大程度上因干涉内源因子的活动而受到抑制。在牙发育过程中,Fisp12/CTGF还具有调控细胞分化的功能。Fisp12/CTGF自前成釉细胞至分泌性的成釉细胞的转化过程中起到负调控作用的理由即是:其在已完全分化的成釉细胞中成低效表达,然而在前成釉细胞中的表达很高。通过将CTGF 抗体注射到培养的牙胚中可以发现,成牙本质细胞的分化出现抑制,同时成釉细胞分化也被抑制。

3.1.2 牙周组织分化中CTGF的作用

在牙周组织分化中,CTGF主要起促进细胞基质矿化及胶原形成的作用。针对在在牙周膜细胞增殖和分化中的体外条件下CTGF的作用,Asano等进行了研究。通过研究发现,通过将重组的CTGF加入到鼠类牙周膜来源细胞系(MPL)培养物中,DNA合成和细胞生长会受到刺激,并且表现出剂量依赖的关系。与此同时,I型胶原、periostin的mRNA以及碱性磷酸酶的表达均随着重组CTGF的

加入得到提高,其中periostin为牙周膜和骨膜的特异标记物。这说明了CTGF可以促进胶原合成和进碱性磷酸酶活性。另外,类似于成纤维细胞生长因子2(FGF2),CTGF可以较为明显的提高二聚糖和periostin再生、牙周组织中胶原纤维(I型和Ⅲ型)的表达,高密度的periostin也随着聚集于胶原纤维束。以上说明CTGF对于成熟的牙周膜样组织再生具有促进作用。虽然在Ⅲ型胶原和二聚糖基因表达过程中,CTGF和FGF2均表现出协同作用,然而他们在矿化过程中起相反的作用:即FGF2抑制矿化而CTGF提升矿化。以上说明在牙周组织的发育和再生中,CTGF起到了重要作用。 3.1.3 CTGF对牙龈的影响

根据现有的研究,目前对CTGF对牙龈的影响的研究主要集中在药物诱导的牙龈增生方面。药物诱导下增生的牙龈组织是纤维性变的组织,而在促进药物诱导的牙龈增生纤维性病变的发展中,CTGF起到了比较重要的作用。免疫组化检测结果显示,在经过环孢菌素A和硝苯地平处理过的大鼠牙龈组织中,细胞内外的CTGF在硝苯地平组于环孢菌素A组和对照组相比,标记强度更高。在非药物诱导的增生形式中,例如原发性牙龈增生和遗传的纤维性变中,CTGF起一定的作用。在纤维化牙龈组织的结缔组织细胞和上皮细胞中,CTGF都有表达。以上研究结果表明,CTGF参加了上述病变租住组织的牙龈改建。 3.1.4在拔牙后牙槽窝愈合中CTGF的作用

在拔牙后牙槽窝愈合过程中,CTGF作为血管再生因子起着相当重要的作用。在牙后,拔牙创内的内皮细胞在愈合早期表达CTGF,并且CTGF阳性的内皮细胞也迁移到拔牙窝底部的肉芽组织。相关实验证实,CTGF作用于血管再生的多个阶段,是一种强分泌标记因子。血管内皮细胞的粘附、增殖和迁移等可受到重组CTGF的促进,而抗CTGF 的抗体可以抑制这些促进作用。在此阶段,阳性细胞迁移入拔牙窝底的肉芽组织,并且残留的牙周韧带纤维样细胞也表达CTGF。通过以上研究,创口的愈合通过引发血管再生和肉芽组织的形成受到促进,可以推测,在拔牙创内残留的牙周韧带细胞即为CTGF 的供应者之一。CTGF 也是成骨细胞分化和增殖效应因子。CTGF可刺激基质的矿化和胶原的合成,同时可增强碱性磷酸酶的活性和Ⅰ型胶原蛋白的表达。CTGF 在拔牙创伤的愈合晚期阶段,其在成骨细胞样细胞中的表达呈阳性,说明了在新骨的形成过程中,CTGF

也进行了参与。

3.1.5在正畸牙移动牙周组织改建中CTGF的作用

在正畸牙移动牙周组织改建过程中,CTGF具有重要的作用,也是参与正畸牙移动细胞信号传导的生物活性分子。通过利用原位杂交技术对正畸牙移动大鼠牙周组织中CTGF mRNA的表达进行检测,Yamashiro等发现在正畸力作用超过12小时后,在近牙周膜的骨细胞,张力侧和压力侧的成骨细胞中CTGF mRNA均有强阳性表达,这显示了在正畸牙周组织改建中,CTGF发挥了一定作用。通过追踪大鼠正畸牙移动不同时间点张力侧牙周组织中CTGF mRNA,段培佳等发现牙周组织中成纤维细胞及成骨细胞的CTGF mRNA表达强度随时间发生变化,且强度较正常对照组明显增加。这说明了在张力侧的骨形成过程中,CTGF积极的进行了参与。与此同时,该实验还在常大鼠牙周组织的成骨细胞、成纤维细胞及血管内皮细胞中检测到了CTGF mRNA的阳性表达,这说明CTGF可以在生理状态下通过自身的分泌作用参与牙周组织改建。在正畸牙周组织改建中,CTGF还可以通过调节血管内皮细胞生长因子及其受体的表达进行参与。通过用不同浓度CTGF干预组织培养获得性人牙周膜成纤维细胞VEGF的表达,国内外有的学者认为HPLFs中VEGF表达可因CTGF干预而得到有效上调。另外,直接黏骨膜下注射CTGF可以加速正畸牙周组织改建,同时可以上调正畸大鼠牙周组织中VEGF表达。Sakai等在正畸牙移动诱导条件下进行了CTGF表达和大鼠骨细胞凋亡的研究。通过实验发现,在进行实验2小时后,在压力侧骨细胞中可以观察到CTGF的mRNA表达,在进行实验6小时后,骨细胞出现凋亡,实验进行1天后,空骨陷窝的数量显著提高,然而在机械刺激期间内,CTGF mRNA在张力侧骨细胞的表达、空骨陷窝数和凋亡细胞没有明显的变化。这说明作为机械刺激的应答,在牙移动过程中,CTGF的表达和骨细胞凋亡对触发骨的改建发挥了重要作用。 3.2 CTGF在牙周组织中表达的调控机制

与他组织中的成纤维细胞相比,CTGF在牙龈成纤维细胞的表达调控机制和机体有一定的区别。通过对比牙龈成纤维细胞和人类肺成纤维细胞CTGF的表达,Black等发现在肺成纤维细胞中cAMP升高是前列腺素E受体2(EP2)的激活引起的,从而使CTGF的表达受到了抑制。与此同时,CTGF在牙龈成纤维细胞中的含量降低的程度非常小。与肺成纤维细胞不同,牙龈成纤维细胞中TGFβ1诱导的


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