基本信息
- 项目名称：
- 维甲酸诱导腭裂小鼠腭中Gsk-3β和Fzd3
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究应用稳定的维甲酸诱导的小鼠腭裂模型，借助半定量RT-PCR技术，观察GSK-3β和Fzd3在正常腭突发育和腭裂形成不同阶段的表达动态变化，探讨GSK-3β和Fzd3在腭发育过程中的作用以及维甲酸诱导腭裂中的发生机制。
- 详细介绍：
- 唇腭裂是一种多基因遗传所致的颌面部先天性畸形 ,除遗传因素外 ,环境因素也有明显的作用 ,因此 ,唇腭裂又称多基因遗传疾病[1]。唇裂是指上唇没有能像正常人一样形成一个完好的整体 ,而是形成一侧或双侧的裂隙。轻者只出现上唇红唇部的裂隙 ( I度裂 ) ,严重的可以出现从红唇到鼻底全部裂开 (Ⅲ度裂) [1]。此时 ,因患儿的上唇分裂为两瓣或者三瓣 ,外形酷似兔嘴的形状 ,因此民间俗称为“兔唇 ” .腭裂指口腔里的腭部 (俗称上膛或天膛 )出现裂隙,轻者仅表现为软腭后部悬雍垂 (俗称“小舌头 ” )的裂开 ( I度裂 ) ,重者可表现为从软腭到硬腭整个裂开 (Ⅲ度裂 ) [2]此时 ,患儿的口鼻腔之间已没有了正常人的口盖来封闭 ,形成所谓的“ 狼咽 ” 。唇裂、 腭裂畸形在新生儿一般的发生率是 1 . 82 /1000[1],即每 500～600个新生儿可有一个先天性唇裂、 腭裂畸形 ,包括单独的唇裂畸形、 单独的腭裂畸形和兼有唇裂和腭裂的畸形。腭裂的病因复杂，是通过基因与环境因素交互作用造成的多基因易感性疾病。腭裂的致病因素中大约只有20%为遗传因素，其它为的环境，环境因素,主要指胚胎生长发育的环境 ,特别是指在怀孕前 3个月内 ,孕妇的生理状态及其所处环境如病毒感染，怀孕期间服用某些药物，接受过大剂量X线照射等，而近年来人类应用大量的化学物质如药物、食品添加剂、化妆品等，还有生活环境的严重污染，以及女性吸烟、饮酒的比例增多等，均导致腭裂发生机率的增加[3]。 维甲酸（retinoic acid, RA）是维生素A的衍生物，是人体机能正常生理功能所必需的，在脊椎动物的胚胎发育、细胞分化和维持机体的正常生理状态中起重要作用被广泛应用在化疗药物如治疗白血病和宫颈癌等，皮肤病的治疗药物，以及日常生活中如化妆品的添加剂等。怀孕的母亲很容易通过各种途径接触和摄入过量的维甲酸，已被证明是人类发生唇腭裂的重要环境因素之一。[] 小鼠是现阶段科学研究中最常使用的实验动物。小鼠之所以有如此广泛的应用，原因在于它的基因组与人类的基因组极为相似；与人类疾病相关的基因也可以在小鼠中找到。本研究使用维甲酸作为药物诱导小鼠腭裂建立稳定的腭裂动物模型进行研究GSK-3β和Fzd3这两个信号分子的表达变化模拟出基因-环境交互作用导致腭裂发生的致病因素，进一步验证了腭裂是基因与环境因素交互作用造成的多基因易感性疾病，并且为研究腭裂的致病机制提供了实用的动物模型。 目前的研究证实，Wnt/β-Catenin通路[4、5]中的多个信号分子参与到腭发育及腭裂的发生过程中。GSK-3β是一种多功能的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)激酶, 在身体各处的细胞中他几乎无所不在, 依赖其对底物的磷酸化作用参与多种病理生理过程并调节多种细胞信号转导途径。 在脑中, GSK-3β的高表达与阿尔茨海默病(alzheimer's disease)、双向情感障碍(bipolar disorder)以及亨廷顿病(huntington disease)等神经系统疾病密切相关。 在胰岛素信号转导途径中, GSK-3β通过调节糖原合酶的活性来影响糖原的合成，在Wnt/β-catenin信号转导途径中, GSK-3β的主要功能是使β-catenin的N端的丝氨酸/苏氨酸磷酸化进而使β-catenin降解, 从而调节β-catenin的细胞内含量、定位和功能是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。GSK-3β与蛋白-丝氨酸激酶有密切的关联，在胚胎发育和成体组织的细胞增殖中作为wnt信号通路中抑制元件。Fzd3分泌型糖蛋白Wnt的细胞膜上受体，为7次跨膜蛋白，结构类似于G蛋白偶联型受体。FZD胞外的N端有一个富含半胱氨酸的结构域（cysteine rich domain, CRD），能与Wnt结合。 研究细胞因子、受体和信号分子通路在基因表达调控中的作用，是进行腭裂致病机制研究的关键所在。只有找出参与维甲酸诱导腭裂的信号分子，并掌握这些信号分子在腭突发育过程中的调控作用及其相互之间的网络调节，才能真正在分子水平上明确腭裂的发病机制。为进一步探讨腭裂发生机制，本研究应用稳定的维甲酸诱导的小鼠腭裂模型，借助半定量RT-PCR技术，观察GSK-3β和Fzd3在正常腭突发育和腭裂形成不同阶段的表达动态变化，探讨GSK-3β和Fzd3在腭发育过程中的作用以及维甲酸诱导腭裂中的发生机制。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 通过基因筛选出与维甲酸诱导腭裂相关的Wnt通路中的GSK-3β和Fzd3信号分子，分别观察上述两个信号分子在胚胎期正常腭突发育和腭裂形成不同阶段的表达动态变化，探讨其在腭发育过程中的作用以及维甲酸在诱导腭裂中的发生机制。
科学性、先进性及独特之处
- 利用小鼠模拟人体先天性唇腭裂，探讨本实验中三个基因在维甲酸通路中的作用。
应用价值和现实意义
- 近年来人类应用大量的化学物质如药物、食物添加剂、化妆品等，还有生活环境的严重污染，以及女性吸烟、饮酒的比例增多等，均导致腭裂发生机率的增加。人易通过各种途径接触和摄入过量的维甲酸，已被证明是人类发生唇腭裂的重要环境因素之一 。
学术论文摘要
- 目的 通过基因筛选出与维甲酸诱导腭裂相关的Wnt通路中的GSK-3β和Fzd3信号分子，分别观察上述两个信号分子在胚胎期正常腭突发育和腭裂形成不同阶段的表达动态变化，探讨其在腭发育过程中的作用以及维甲酸在诱导腭裂中的发生机制。 方法 在SPF级ICR孕鼠妊娠第10d给予维甲酸（100mg/kg）诱导腭裂小鼠建立腭裂动物模型。以0.5天为时间点，取胚胎13.5天（embryo day 18， ED13）至胚胎15天（embryo day 15,ED15）的对照组及实验组的腭突组织，应用半定量RT-PCR技术检测GSK-3β和Fzd3信号分子在ED13.5-ED15的实验组和对照组中表达变化。 结果 1、在ED13.5- ED15对照组和实验组腭突发育的各时期中，GSK-3β和Fzd3信号分子持续性高表达呈动态变化。2、在ED13.5- ED15，GSK-3β、 Fzd3的实验组腭突发育的各时期中信号分子表达高于正常对照组（P<0.05）。 结论 Wnt通路中GSK-3β和 Fzd3信号分子参与了小鼠胚胎继发腭的正常发育过程，腭裂的发生与它们的异常表达。
获奖情况
- 大连医科大学第五届科技创新大赛三等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- [ 1 ] 邱蔚六,口腔颌面外科学 [M ].第 6版,北京:人民卫生出版社, 2008: 377～379. [ 2 ] 邱蔚六,口腔颌面外科学 [M ].第 6版,北京:人民卫生出版社, 2008: 408. [ 3 ] 王景晖，唇腭裂发病原因及防治[J]. 甘肃医药 2009年 2月第 28卷第 1期 [ 4 ]Stump RJ, Ang S, Chen Y, et al. A role for Wnt/beta-catenin signaling in lens epithelial differentiation [J]. Dev Biol, 2003, 259(1): 48-61.
同类课题研究水平概述
- 腭裂的病因复杂，是通过基因与环境因素交互作用造成的多基因易感性疾病。腭裂的致病因素中大约只有20%为遗传因素，其它为的环境。 而近年来人类应用大量的化学物质如药物、食品添加剂、化妆品等，还有生活环境的严重污染，以及女性吸烟、饮酒的比例增多等，均导致腭裂发生机率的增加。维甲酸（retinoic acid, RA）是维生素A的衍生物，是人体机能正常生理功能所必需的，在脊椎动物的胚胎发育、细胞分化和维持机体的正常生理状态中起重要作用被广泛应用在化疗药物如治疗白血病和宫颈癌等，皮肤病的治疗药物，以及日常生活中如化妆品的添加剂等。怀孕的母亲很容易通过各种途径接触和摄入过量的维甲酸，已被证明是人类发生唇腭裂的重要环境因素之一。目前的研究证实，Wnt/β-Catenin通路中的多个信号分子参与到腭发育及腭裂的发生过程中。GSK-3β是一种多功能的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)激酶, 在身体各处的细胞中他几乎无所不在, 依赖其对底物的磷酸化作用参与多种病理生理过程并调节多种细胞信号转导途径。
