成骨细胞分泌Cxcl9调节骨血管生成
,1,* ,1,* ,1,* ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 ,2 ,1 ,2 ,2 ,2 ,1 ,3 ,a、,1和b、,1,2
黄斌(Bin Huang)
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
王文浩
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
李清初
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
王振宇
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
伯燕
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
张忠民
1广东省骨科研究院,南方医科大学第三附属医院骨科,广州510630
王亮(Liang Wang)
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
黄敏君
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
贾春红
2南方医科大学基础医学院细胞生物学系器官衰竭研究国家重点实验室,广州510515
陆建森
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
刘思奇(Sichi Liu)
2南方医科大学基础医学院细胞生物学系器官衰竭研究国家重点实验室,广州510515
陈洪东
2南方医科大学基础医学院细胞生物学系器官衰竭研究国家重点实验室,广州510515
李芒芒
2南方医科大学基础医学院细胞生物学系器官衰竭研究国家重点实验室,广州510515
蔡道璋
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
余江
3美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学医学院药理学和化学生物学系,邮编:15213
大地金
1广东省骨科研究院,南方医科大学第三附属医院骨科,广州510630
白晓春
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
2南方医科大学基础医学院细胞生物学系器官衰竭研究国家重点实验室,广州510515
1广东省骨科学院,南方医科大学附属第三医院骨科,广州510630
2南方医科大学基础医学院细胞生物学系器官衰竭研究国家重点实验室,广州510515
3美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学医学院药理学和化学生物学系15213
*这些作者对这项工作贡献均等
2015年12月2日收到;2016年11月9日接受。
- 补充资料
补充信息补充图
GUID:5056E7F7-A9BC-476A-A284-681D352412BA
- 数据可用性声明
本研究期间产生或分析的所有数据均包含在这篇发表的文章及其补充信息并可根据要求从相应作者处获得。
摘要
成骨细胞和内皮细胞之间的通讯对骨转换至关重要,但这种通讯的分子机制尚未明确。在这里,我们确定Cxcl9是骨髓微环境中成骨细胞分泌的血管抑制因子。我们发现,成骨细胞产生的Cxcl9与血管内皮生长因子相互作用,阻止其与内皮细胞和成骨细胞结合,从而消除小鼠骨骼和在体外雷帕霉素复合物1的机制靶点通过转录上调STAT1激活Cxcl9表达,并增加STAT1与Cxcl9公司成骨细胞中的促进剂。这些发现揭示了成骨细胞产生的Cxcl9在骨血管生成和成骨中的重要作用,Cxcl 9可以靶向促进骨血管生成并预防骨丢失相关疾病。
骨发育和血管形成是一种具有许多分子机制的耦合事件。在这里,作者确定成骨细胞分泌的Cxcl9是血管生成和成骨的抑制调节因子,并表明mTORC1信号和STAT1是细胞因子表达的关键上游介质。
在哺乳动物骨骼的发育过程中,软骨内骨的形成与毛细血管的侵入相一致1,2提示成骨与血管生成之间存在密切联系。血管通过其流动提供成骨细胞前体3或其墙上的组件4,5并引导成骨细胞前体从骨膜向骨髓的迁移4血管生成障碍降低了小梁骨形成以及肥厚区向生长板的扩张6产后骨骼重塑也取决于血管的形成。氧气、营养素、大量激素和生长因子通过血管输送至骨骼,这些对骨骼和骨髓发育及体内平衡至关重要7,8最近的研究表明血管生成减少在老年和绝经后骨质疏松症中起着直接作用9强调了骨血管生成调控的重要性。
骨髓是一种高度异质性和血管化的组织。骨髓中的各种细胞类型广泛相互沟通,细胞间的相互交流对正确的骨骼发育和体内平衡至关重要10骨形成成骨细胞和血管形成内皮细胞(EC)之间的相互对话正逐渐获得科学界的大力支持11尤其是,成骨细胞分泌血管生成因子,如血管内皮生长因子(VEGF)12和红细胞生成素13,调节成骨细胞和内皮细胞之间的相互对话。然而,连接成骨细胞和内皮细胞以调节骨重塑和血管生成的分子尚未完全确定,控制成骨细胞中这些分子生成的信号通路尚不清楚。
雷帕霉素复合物1(mTORC1)的机制靶点整合了多种细胞内和细胞外信号14在调节细胞生长、增殖和新陈代谢中起着核心作用15激活mTORC1可促进VEGF合成,促进肿瘤血管生成16虽然最近的研究已将mTORC1信号定义为成骨细胞生成和骨形成的关键调节因子17,18mTORC1在骨血管形成中的作用尚不清楚。
在这项研究中,我们发现成骨细胞中mTORC1激活的小鼠表现出增强了VEGF分泌,但意外地降低了其受体(VEGFR2)的磷酸化和内皮细胞的下游信号,并显著减少了骨中的血管形成。我们进一步鉴定了一种CXC-趋化因子,即趋化因子(C-X-C基序)配体9(Cxcl9),它是成骨细胞组成性产生的VEGF信号的直接反调节分子,用于抑制骨中的血管生成和成骨。从机制上讲,mTORC1通过转录上调STAT1和增加STAT1与Cxcl9公司成骨细胞中的促进剂。因此,我们的研究确定Cxcl9是一种由成骨细胞分泌的血管抑制因子,支持Cxcl 9作为刺激骨内血管生成和成骨的新靶点。
结果
成骨细胞mTORC1调节骨血管生成
谜语等我们的小组报告称,成骨细胞系细胞中mTORC1的激活阻止了成骨细胞的成熟和骨形成17,18由于骨生成和血管生成在骨中紧密耦合,我们确定在成骨细胞中具有构成性mTORC1激活的小鼠中,骨血管生成是否受到影响。奥斯克19此前有报道称,除成骨细胞系细胞外,还针对其他类型的细胞20为了在成骨细胞中实现mTORC1的特异性激活,我们将Tsc1型(mTORC1阴性调节物)小鼠21表达由骨钙素驱动的Cre重组酶的小鼠(OC公司)发起人(OC-核心)22用Tsc1型成熟成骨细胞缺失(以下简称ΔTsc1型老鼠)。六周龄ΔTsc1型小鼠成骨细胞中S6(Ser235/236)的磷酸化明显增强(骨钙素阳性染色)(),表明mTORC1被这种遗传操作激活。微计算机断层扫描(Micro-CT)分析显示,ΔTsc1型之前报道的小鼠17即Δ中的高骨量Tsc1型小鼠是矿化不足区域增加的结果(补充图1). 尸检时,我们注意到Δ中有苍白的长骨Tsc1型老鼠()表明这些小鼠骨骼中的血液灌注减少。我们观察到CD31数量减少+内毒素+据报道,血管在胫骨断面Δ中将血管生成和骨生成耦合Tsc1型与同窝老鼠相比(). 然而,周围肌肉中的血管数量在Δ中没有受到影响Tsc1型老鼠()表明mTORC1过度激活的成骨细胞特异性抑制了骨中的血管形成。
成骨细胞中mTORC1活性的改变影响小鼠骨中的血管生成。(一)12周龄雄性小鼠骨骼中pS6(Ser235/236)和骨钙素(Ocn)免疫染色的代表性图像。比例尺,50 微米。(b条)6周龄雄性Δ的后肢照片Tsc1型(ΔT)和Δ猛禽(ΔR)小鼠及其同胞对照组(Ctrl)。比例尺,1 厘米(c(c))CD31的代表性图像+EMCN公司+12周龄雄性小鼠股骨切片微血管及H型微血管密度定量分析。比例尺,100 微米。n个=每组9人。(d日)CD31的数量一致+小鼠骨骼周围肌肉中的血管。比例尺,100 微米。数据显示为平均值±标准差。n个=每组9人。数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05, **P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。对于该图中的所有面板,数据代表了三个独立实验。
为了测试这些观察结果在体外我们用从原代颅骨成骨细胞收集的条件培养基(CM)培养永生化人脐静脉内皮细胞(HUVECs)。在Δ的CM中培养的HUVECTsc1型与对照组相比,成骨细胞的增殖和迁移率较低(). 接种在基质上的HUVECs在对照培养基的存在下形成分支、网状管,形成毛细血管样结构的网状结构(). 相反,当在CM中从ΔTsc1型成骨细胞,很少观察到小细胞巢和短管(). 这些发现表明,mTORC1高活性的成骨细胞抑制了小鼠骨中的血管生成在体外.
成骨细胞中mTORC1活性的改变影响血管生成在体外.(一)HUVEC中BrdU(绿色)免疫染色的典型共焦图像和BrdU定量分析+单元格数超过总单元格数。比例尺,50 微米。n个=每组9人。(b条)0时HUVEC伤口的代表性显微照片 h和18之后 h;虚线突出显示每组细胞的线性划痕/伤口。条形图显示伤口闭合的平均百分比。比例尺,200 微米。n个=每组9人。(c(c))用Matrigel培养的HUVEC成管的典型显微照片和管面积的定量分析。比例尺,200 μm。n个=每组9人。数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05, **P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。对于图中的所有面板,数据代表了三个独立实验。Ctrl,control。
为了明确确定成骨细胞mTORC1在调节骨血管生成中的作用,我们通过将成骨细胞中的mTORC2与OC公司-Cre鼠标和携带牙线的鼠标猛禽(mTORC1特异成分)等位基因23(控制)。S6磷酸化免疫组织化学染色(Ser235/236)证实Δ猛禽老鼠(). 显微CT分析显示,Δ猛禽之前报道的小鼠24(补充图2). 与Δ相反Tsc1型老鼠的长骨猛禽与对照骨骼相比,变异骨骼的血液灌注更丰富(). 免疫组织化学染色()证实CD31增加+内毒素+Δ骨中的血管数猛禽老鼠。然而,周围肌肉中的血管数量保持不变(). 与体内结果,CM来自主Δ猛禽成骨细胞诱导增殖(),迁移()和网络形成()HUVEC的在体外根据这些结果,我们得出结论,mTORC1受损的成骨细胞促进骨内血管生成在体外.
成骨细胞产生血管抑制因子
上述结果表明,mTORC1调节成骨细胞中血管生成和(或)血管抑制因子的表达,以调节骨中血管系统的形成。与这个概念一致,VEGF表达增强()和分泌物(补充图3a)Δ中观察到成骨细胞Tsc1型小鼠,表明mTORC1刺激了成骨细胞中VEGF的表达。尽管如此,成骨细胞中VEGF的增强表达预计会在骨中产生更多的血管,理论上不能解释ΔTsc1型老鼠。VEGFR2(激酶插入域受体(KDR))是内皮细胞中传递VEGF信号的主要受体25,表现出一致的表达,但当暴露于VEGF分泌量增加ΔTsc1型成骨细胞(). 此外,初级ΔTsc1型成骨细胞表达增加()和分泌物(补充图3b)血管内皮生长因子在体外从这些细胞中收集的CM抑制了HUVEC中VEGF信号级联的转导,KDR及其下游介质PLCγ1和ERK1/2的磷酸化降低揭示了这一点().
mTORC1对成骨细胞中VEGF的调节不能解释突变小鼠骨的血管表型。(一)12周龄雄性小鼠骨中VEGF和Ocn免疫染色的代表性图像及VEGF定量分析+成骨细胞与总成骨细胞的比较。比例尺,50 微米。n个=每组9人。(b条)12周龄雄性小鼠骨骼中CD31、KDR和pKDR(Y1175)免疫染色的代表性图像,以及KDR的定量分析+和pKDR+骨髓中内皮细胞与总内皮细胞的比较。比例尺,50 微米。(c(c))原代成骨细胞中VEGF的蛋白质印迹。(d日)原代成骨细胞CM作用10年后HUVEC KDR、PLCγ1和ERK1/2磷酸化的Western blot研究 最小数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05, **P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。Ctrl,control。
成骨细胞分泌VEGF与内皮细胞中VEGF信号级联转导之间的脱节复制于Δ猛禽老鼠。与VEGF表达总体下降不一致()和分泌物(补充图3a)乘以Δ猛禽成骨细胞中,Δ猛禽老鼠(). 此外,当Δ猛禽表达成骨细胞()和秘密的(补充图3b)VEGF减少在体外,HUVECs在Δ猛禽成骨细胞(). 总之,这些数据表明,mTORC1正向调节成骨细胞中VEGF的表达和分泌,这并不能解释突变小鼠骨骼和在体外表明成骨细胞可能产生血管抑制因子来阻断骨中的VEGF信号。
Cxcl9由成骨细胞组成
为了筛选血管抑制因子,我们在ΔTsc1型或使用微阵列控制颅骨成骨细胞。在上调的mRNA中,Cxcl9被报道为肝内VEGF信号传导的直接反调节分子26重要的是,发现Cxcl9在骨细胞的成骨细胞中组成性表达()其受体CXCR3在骨髓中的内皮细胞和培养的HUVEC中表达(). CXCR3在两种转基因小鼠模型及其相应的对照中表现出一致的表达()但Cxcl9在骨髓和血清中的表达和分泌量显著高于ΔTsc1型成骨细胞(). 此外,Cxcl9 mRNA表达显示初级Δ增加了7倍Tsc1型成骨细胞与对照细胞(). 蛋白质表达进一步证实了类似的增加模式()和分泌水平().
mTORC1调节成骨细胞中的Cxcl9。(一)的代表性图像就地12周龄雄性小鼠股骨切片中Cxcl9 mRNA杂交与Runx2免疫染色。方框区域在右下角放大。Cxcl9公司+成骨细胞总数中的成骨细胞也被定量。比例尺,50 微米。n个=每组9人。(b条)CD31中CXCR3免疫染色的代表性显微照片+骨髓内皮细胞与CXCR3的定量分析+12周龄雄性小鼠骨骼中总内皮细胞中的内皮细胞。比例尺,50 微米。n个=每组9人。(c(c))培养的HUVEC中CXCR3免疫染色的代表性显微照片。比例尺,100 微米。(d日)用ELISA法评估骨髓(BM)和血清中Cxcl9的浓度。n个=每组5人。(e(电子))原代成骨细胞Cxcl9 mRNA的定量PCR分析。((f))原代成骨细胞中Cxcl9的蛋白质印迹。(克)通过ELISA评估原代成骨细胞CM中Cxcl9的浓度。n个=每组5人。数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05, **P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。Ctrl,control。
与Δ相反Tsc1型小鼠,Δ猛禽成骨细胞的Cxcl9表达水平显著降低()和分泌物(). Cxcl9 mRNA(),蛋白质表达()和分泌物()Δ中均减少猛禽颅骨成骨细胞培养在体外根据这些观察结果,我们得出结论,mTORC1正向调节成骨细胞中Cxcl9的表达和分泌,这可能解释了上述突变小鼠的血管生成表型。
Cxcl9抑制骨血管生成
接下来,我们试图确定Cxcl9是否与两个小鼠模型中的血管结构改变有关。ΔTsc1型用抗Cxcl9抗体处理小鼠,以中和内源性Cxcl9。有趣的是,抗Cxcl9抗体显著增加了骨CD31的数量+内毒素+容器ΔTsc1型小鼠比对照组小鼠多(). 如上所述,HUVEC保持在ΔTsc1型CM表现出增殖和迁移受损。当细胞在添加了抗Cxcl9的相同培养基中生长时(补充图4a)和迁移率(补充图4b)的细胞明显升高到高于用对照培养基处理的细胞的水平。此外,当HUVEC在ΔTsc1型补充抗Cxcl9的CM与ΔTsc1型成骨细胞与对照成骨细胞(). 重要的是,HUVEC中KDR及其下游介质的磷酸化降低均增加到基础水平以上(). 此外,Cxcl9在Δ中下调Tsc1型siRNA诱导的成骨细胞,CM也能促进HUVEC的增殖、迁移和成管(补充图5). 这些数据表明,成骨细胞中Cxcl9升高是ΔTsc1型老鼠。随着Cxcl9的血管抑制作用被消除,VEGF信号转导恢复,大量VEGF表达于ΔTsc1型成骨细胞在促进骨血管生成和在体外.
Cxcl9负责突变小鼠骨骼中的血管表型。(一)CD31和EMCN免疫染色微血管的典型共焦图像,以及ΔTsc1型给予Cxcl9抗体(Ab)和Δ的小鼠猛禽小鼠皮下注射Cxcl9。比例尺,100 微米。n个=每组9人。(b条)代表性Matrigel试管形成分析图像,并使用CM(添加或不添加Cxcl9或Cxcl9-中和抗体)对培养的HUVEC的试管面积进行定量分析,如图所示。比例尺,100 微米。n个=每组9人。(c(c))Western blot检测用CM处理的HUVEC中KDR、PLCγ1和ERK1/2的磷酸化,CM来自原代成骨细胞,添加或不添加Cxcl9或Cxcl9-中和抗体 最小数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05, **P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。Ctrl,control。
测试Δ中减少的Cxcl9猛禽成骨细胞有助于增加骨中的血管,我们治疗Δ猛禽Cxcl9小鼠。Δ猛禽接受Cxcl9治疗的小鼠的血管明显少于接受磷酸盐缓冲盐水(PBS)治疗的小鼠和对照小鼠(). Cxcl9还显著逆转了Δ对增殖和迁移的促进作用猛禽HUVECs中的CM并进一步减少增殖(补充图6a)和迁移(补充图6b)以低于在对照培养基中保存的细胞中的速率。在Matrigel分析中,HUVEC中的网络维持在Δ猛禽添加Cxcl9的培养基比在对照培养基中生长的培养基形成更少(). 细胞集裂解物的免疫印迹分析揭示了潜在的机制。由于VEGF信号转导在维持在Δ猛禽在同一培养基中补充Cxcl9可阻断细胞内的CM信号转导(). 这些观察结果表明,成骨细胞中Cxcl9表达的减少是Δ猛禽老鼠。由于Cxcl9在Δ中下调猛禽成骨细胞通过Cxcl9阻断VEGF信号转导,ECs中VEGF的释放通过Δ猛禽成骨细胞能够更有效地发挥其促血管生成作用,导致骨内形成更多的血管。总之,这些发现表明Cxcl9拮抗VEGF信号,以防止骨中的血管生成。接下来,我们确定了Cxcl9拮抗内皮细胞中VEGF信号转导的机制。我们首先研究了CXCR3(Cxcl9受体)是否在我们的模型中介导Cxcl8的抗血管生成作用。由于CXCR3被补充了ΔTsc1型CM中培养的人脐静脉内皮细胞增殖率低()和迁移()形成管的能力较差(). 此外,NBI-74330阻断CXCR3活性,但未能缓解Cxcl9对内皮细胞中VEGF信号转导的抑制Tsc1型构型管理()表明Cxcl9在该模型中不需要CXCR3来抑制血管生成。另一方面,补充VEGF可显著逆转ΔTsc1型构型管理(). 根据这些观察结果,我们假设Cxcl9可以与VEGF相互作用并减弱其与内皮细胞的结合。我们进一步将重组小鼠Cxcl9和VEGF混合164
在体外以及使用抗Cxcl9抗体的免疫沉淀VEGF。如所示,抗Cxcl9抗体成功沉淀VEGF164来自VEGF混合物164和Cxcl9,但未能沉淀VEGF164从含有VEGF的溶液中提取164独自一人。这些结果表明Cxcl9与VEGF相互作用164
在体外为了研究Cxcl9对VEGF与内皮细胞结合的影响,将HUVECs与10 纳克 毫升−1 125I–血管内皮生长因子164以及Cxcl9浓度的增加。正如预期的那样,Cxcl9能够抑制125I–血管内皮生长因子164至EC(). 总之,这些发现表明Cxcl9与VEGF相互作用,阻止VEGF与内皮细胞结合,从而拮抗内皮细胞中的VEGF信号转导。
Cxcl9通过与VEGF相互作用并阻止其与内皮细胞的结合,对抗内皮细胞中的VEGF信号转导。(一)HUVEC中BrdU(绿色)免疫染色的典型共焦图像和BrdU定量分析+单元格数超过总单元格数。比例尺,100 微米。n个=每组9人。(b条)0时HUVEC伤口的代表性显微照片 h和18之后 h;虚线突出显示了每组细胞的线性划痕/伤口。条形图显示伤口闭合的平均百分比。比例尺,200 微米。n个=每组9人。(c(c))用Matrigel培养的HUVEC成管的典型显微照片和管面积的定量分析。比例尺,200 微米。n个=每组9人。(d日)Δ处理的HUVEC中Akt(S473)、Src(Y416)、KDR、PLCγ1和ERK1/2磷酸化的Western blotTsc1型CM加或不加NBI-74330(CXCR3拮抗剂)或VEGF,如10所示 最小值(e(电子))重组小鼠Cxcl9和VEGF164与抗Cxcl9抗体混合并免疫沉淀,并用抗VEGF抗体进行免疫印迹检测。((f))的绑定125I–血管内皮生长因子164在Cxcl9浓度增加的情况下。所示为特异性结合,通过从总结合中减去非特异性结合计算得出。数据显示为平均值±标准差**P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。
Cxcl9抑制成骨
鉴于血管生成和骨生成在骨中是耦合的,我们接下来研究Cxcl9在骨形成中是否有任何直接作用。用上述Cxcl9抗体治疗后,ΔTsc1型小鼠表现出成骨细胞分化、骨基质矿化和骨结构正常化的部分恢复(补充图1). 相反,Δ猛禽接受Cxcl9的小鼠表现出成骨细胞分化障碍和更严重的骨量损失(补充图2). 由于CXCR3在成骨细胞中的表达在两个基因敲除小鼠及其对照组之间是一致的(补充图7a),我们怀疑Cxcl9可能对成骨细胞的功能产生抑制作用。为了更好地描述Cxcl9在成骨细胞中的作用,我们在培养的MC3T3-E1细胞中添加了重组Cxcl9-CXCR3表达(补充图7b). Cxcl9对增殖有显著抑制作用(),差异化()MC3T3-E1细胞矿化(). 由于NBI-74330对CXCR3的抑制未能逆转Cxcl9对成骨作用的废除(),我们怀疑Cxcl9可能通过CXCR3非依赖机制抑制成骨。有趣的是,补充VEGF可显著逆转Cxcl9对MC3T3-E1细胞成骨的抑制作用(),表明Cxcl9可能通过与VEGF相互作用来阻止成骨。事实上,Cxcl9能够消除VEGF与MC3T3-E1细胞的结合在体外(). 此外,Cxcl9抑制大鼠骨髓干细胞(BMSCs)的增殖、分化和矿化,并阻止VEGF与这些细胞的结合(补充图8). 综上所述,这些观察结果表明Cxcl9可能抑制骨内成骨在体外通过与VEGF相互作用和消除VEGF与成骨细胞的结合。
Cxcl9通过与VEGF相互作用和消除VEGF与成骨细胞的结合来抑制成骨。(一)MC3T3-E1细胞的BrdU染色及BrdU的定量分析+所有单元格中的个单元格。比例尺,100 微米。(b条)成骨诱导第7天MC3T3-E1细胞中成骨标志物Ocn和Runx2表达的Western blot分析。(c(c))第14天分化MC3T3-E1细胞的茜素红染色。比例尺,1 厘米(d日)的绑定125I–血管内皮生长因子164在Cxcl9浓度增加的情况下对MC3T3-E1细胞进行诱导。所示为特异性结合,通过从总结合中减去非特异性结合计算得出。数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05, **P(P)<0.01(学生的t吨-测试)。
mTORC1通过STAT1调节成骨细胞中的Cxcl9
接下来,我们研究了mTORC1调节成骨细胞Cxcl9的机制。已知转录因子、信号转导子和转录激活子1(STAT1)受mTOR调节27,28并参与监管Cxcl9公司基因转录29在许多细胞类型中。因此,我们检测了成骨细胞中mTORC1对STAT1的潜在调节,发现RNA转录物STAT1(状态1)Δ中上调Tsc1型颅骨成骨细胞的Δ猛禽单元格(). 因此,STAT1蛋白的生成和磷酸化在Δ中增加Tsc1型Δ减小猛禽成骨细胞(). 许多转录因子的功能与它们在细胞质和细胞核之间的胞内定位变化有关。然后我们发现STAT1更集中于Δ的细胞核Tsc1型成骨细胞(). 相比之下,Δ猛禽成骨细胞显示STAT1在细胞质中积聚(). 这些发现表明,mTORC1促进了成骨细胞STAT1的表达和向细胞核的移位。
mTORC1通过STAT1调节成骨细胞中的CXCL9。(一)原代成骨细胞STAT1 mRNA定量PCR(qPCR)分析。n个=每组3人。数据显示为平均值±标准差*P(P)<0.05(学生的t吨-测试)。(b条)原代成骨细胞中总STAT1蛋白和STAT1磷酸化(Y701和S727)的Western blot。(c(c))典型的共焦图像显示STAT1(红色)在原代成骨细胞中的亚细胞位置。(d日)控制和ΔTsc1型用S6K1 siRNA和阴性对照(NC)处理(ΔT)原代成骨细胞48 h,然后进行免疫印迹以检测STAT1的表达。(e(电子))用抗mTOR抗体免疫沉淀培养的原代颅骨细胞,并检测沉淀的mTOR对重组谷胱甘肽的激酶活性S公司-转移酶(GST)标记的全长STAT1。((f))初级Δ的核提取物Tsc1型(T) ,Δ猛禽(R) 和对照(C)成骨细胞分析STAT1与Cxcl9公司启动子使用EMSA。STAT1与生物素标记的DNA探针的结合显示为“STAT1复合物”。为了与结合竞争,在反应中加入200倍摩尔过量的未标记STAT1结合位点DNA探针。在反应中添加抗STAT1抗体会导致STAT1-DNA结合和超位移带的减少。(克)控制和ΔTsc1型用STAT1 siRNA和NC处理原代成骨细胞48 h后进行免疫印迹检测Cxcl9的表达。Ctrl,control。
接下来我们研究了mTORC1驱动STAT1表达和激活的机制。为了评估S6K1在mTORC1调节STAT1表达中的作用,我们使用siRNA下调了初级颅骨成骨细胞中的S6K1。S6K1的下调导致对照成骨细胞的STAT1降低,并逆转了ΔTsc1型成骨细胞()表明S6K1介导了成骨细胞中mTORC1对STAT1表达的正调控。丝氨酸727磷酸化的STAT1增强其转录活性30。如所示,mTOR免疫沉淀物磷酸化Ser727的STAT1在体外和本构激活mTORC1来自ΔTsc1型颅骨细胞增强磷酸化,表明mTOR直接磷酸化Ser727的STAT1并促进其转录活性。
我们还进行了电泳迁移率偏移测定(EMSA),以描绘STAT1与Cxcl9公司基因启动子。成骨细胞的核蛋白与寡核苷酸探针特异结合,寡核苷酸探针在成骨细胞启动子区含有一致的STAT1特异性结合序列Cxcl9公司(). 核提取物中STAT1抗体的添加取代了结合带(),表示此绑定复合体包含STAT1。重要的是,核蛋白来自ΔTsc1型成骨细胞显示STAT1与探针的结合增强,而Δ猛禽核蛋白结合减少(). 这些观察结果表明,STAT1与Cxcl9公司成骨细胞中的基因启动子和mTORC1促进了这种结合。
STAT1在介导mTORC1调节的Cxcl9表达中的作用最终通过成骨细胞中STAT1 mRNA的siRNA敲低来确定。在对照细胞中,STAT1 siRNA显著降低了Cxcl9的基础水平(). 此外,si-STAT1在ΔTsc1型单元格(). 这些结果证实STAT1参与mTORC1对成骨细胞Cxcl9基因转录的调控。
讨论
利用成骨细胞中mTORC1激活或抑制的小鼠模型,我们确定Cxcl9是成骨细胞分泌的一种基本因子,可以调节骨中的血管生成和成骨。我们发现,Cxcl9在骨内细胞的成骨细胞中组成性表达,其表达受到STAT1上游mTORC1的正调控。Cxcl9通过与VEGF相互作用并阻止其与内皮细胞结合来抑制血管形成,这足以逆转VEGF的血管生成作用。Cxcl9抑制骨成骨在体外通过拮抗VEGF。因此,Cxcl9是一种新的血管抑制因子,在骨再生过程中调节成骨细胞和内皮细胞之间的通讯().
成骨细胞分泌Cxcl9调节骨血管生成和成骨的模型。成骨细胞中Cxcl9的表达受mTORC1和下游STAT1的正向调节。Cxcl9与VEGF结合,阻止VEGF与其受体结合,阻断内皮细胞中的VEGF信号转导,从而抑制骨血管生成。此外,Cxcl9通过与VEGF相互作用并消除其与成骨细胞的结合来抑制成骨。干扰素-γ、干扰素γ。
骨再生在时空上与血管生成密切相关,因此动物体内的骨形成速率和血流通常是耦合的31然而,我们的转基因小鼠模型却显示出相反的结果。ΔTsc1型小鼠骨体积增加,但血管生成减少,而Δ猛禽小鼠骨量较低,但血管生成增加。这些不一致性可能揭示了这些小鼠保持适当骨量的保护机制Tsc1型老鼠(补充图1). 在这种极端情况下,血管化的减少有利于骨量的减少猛禽成骨细胞缺乏导致骨体积降低(补充图2),恢复骨量需要充足的血流量Δ猛禽老鼠。尽管未观察到血管生成和成骨之间的耦合,但在这些遗传模型中,骨形成成骨细胞和由Cxcl9介导的内皮细胞之间存在相互作用。此外,由于Cxcl9在血管生成和成骨过程中发挥双重抑制作用,两者对维持骨量至关重要,因此抑制Cxcl 9是一种很有前景的骨丢失疾病治疗策略。
据报道,在包括恶性肿瘤在内的几种与应激相关的情况下,Cxcl9表达被激活32,化疗33、移植物抗宿主病34和感染35,36我们首次证明Cxcl9在成骨细胞中有组成性表达。相比之下,利西诺利等.37发现在培养的人类成骨细胞中未检测到Cxcl937我们推测,这些不同的结果可能是由于不同的细胞类型和Cxcl9检测方法的敏感性所致。在进行抗体依赖性免疫组织化学测定时,我们未能检测到骨成骨细胞中的Cxcl9蛋白。然而,就地杂交显示成骨细胞中Cxcl9 mRNA表达显著。Cxcl9作为一种分泌蛋白,大部分由mRNA合成后在细胞外液中分泌,在细胞中留下少量未被检测到。高水平分泌为Cxcl9在骨髓微环境中发挥作用提供了前提条件。
Cxcl9通常通过与其受体CXCR3结合来发挥作用(参考文献38,39); 然而,我们的数据表明,Cxcl9可独立于CXCR3消除血管生成和骨生成。相反,Cxcl9与VEGF相互作用,阻止其与内皮细胞和成骨细胞结合。类似地,另一种CXC-趋化因子和CXCR3配体PF4也被报道能够结合VEGF并抑制其受体结合能力40另一方面,由于CXCR3的免疫组织化学染色显示其在除内皮细胞和骨髓中的成骨细胞外的其他细胞中的表达,我们不能排除Cxcl9对这些细胞的间接作用将有助于在我们的小鼠模型中观察到的血管和骨表型。然而,培养的内皮细胞和成骨细胞在体外当直接暴露于Cxcl9时,受到与骨髓中相同的影响,这巩固了我们的结论,即Cxcl8负责小鼠骨骼中的血管和骨表型。此外,Cxcl9除了抑制其他细胞类型的血管生成和成骨作用外,还可能发挥其他生物效应。因此,在我们的小鼠模型中可能发生了其他潜在的骨骼变化,这超出了本研究的范围。
我们的额外数据显示,每骨周长的成骨细胞数量在Δ中增加Tsc1型小鼠,但Δ下降猛禽老鼠(补充图9)这可能部分导致了这两种小鼠模型骨髓和血清中Cxcl9分泌的相应变化。然而,经GAPDH校准的Cxcl9 mRNA表达在初级ΔTsc1型成骨细胞和Δ猛禽成骨细胞,单个细胞中Cxcl9的表达应增加Tsc1型成骨细胞和Δ减少猛禽成骨细胞。这一证据表明,mTORC1正向调节成骨细胞中Cxcl9的表达。从机制上讲,我们表明mTORC1通过调节STAT1的表达和活性来调节成骨细胞中的Cxcl9。Cxcl9的表达主要由STAT1核含量的控制和STAT1与Cxcl9公司基因启动子29。对照成骨细胞的细胞核中存在大量STAT1()解释成骨细胞中Cxcl9的组成表达。此外,在mTORC1激活的成骨细胞中,STAT1 mRNA和蛋白增加,而在mTORC受损的成骨组织中,STAT1 mRNA及蛋白减少,这表明成骨细胞的mTORCl对STAT1有正转录调节。为了支持这些观察结果,EI-Hashemite等.27在肿瘤和小鼠胚胎成纤维细胞系中,STAT1的表达显著增加,而这些细胞系缺乏Tsc1型或Tsc2型(参考。27).
总之,我们的研究确定Cxcl9是成骨细胞分泌的一种血管抑制因子,用于调节骨中的血管生成和成骨,并揭示mTORC1信号和STAT1是关键的上游介质。途径和药物的药物协调可能有利于骨形成。
方法
老鼠
我们购买了Tsc1型flox/flox公司,猛禽flox/flox公司和OC-核心来自杰克逊实验室的小鼠菌株。的背景Tsc1型flox/flox公司小鼠为129S4/SvJae,这些小鼠在使用前回交到具有C57BL/6背景的小鼠八代。我们使用从尾部活检中分离的基因组DNA进行基因分型,使用的引物如下:loxPTsc1型正向等位基因,5′-GTCAGACCGTAGGAGAGC-3′和反向等位基因,5′-GATCAACCCCACAGAGCAT-3′;液氧磷猛禽等位基因正向,5′-CTCAGTAGTGGTGCTCAG-3′,反向,5′-GGGTACAGTAGTCAGCACAG-3′;OC-核心正向,5′-CAATAGCCCTGGCAGATTC-3′,反向,5′-TGATACAGGGATCTC-3′。
小鼠(雄性,4周龄,每组3只)皮下注射小鼠CXCL9抗体(研发系统,#AF-492-NA,1 μg/50 μl)或rMuMig/CXCL9(PrimeGene Bio-Tech,#221-09,100 ng/50 μl)隔天一次,持续2个月。
小鼠的进口、运输、居住和繁殖均按照“非人类灵长类动物在研究中的使用”的建议进行为了避免痛苦,小鼠被颈部脱位杀死。南方医科大学动物护理和使用委员会批准了所有涉及小鼠的程序。
Micro-CT分析
对12周龄雄性小鼠(每组5只)的股骨进行解剖,固定48只 4%多聚甲醛中的h在12时的分析 micro-CT扫描仪上的μm分辨率(Viva CT40;Scanco Medical AG,Bassersdorf,瑞士)。简言之,我们扫描了股骨下部的生长板,并向近端延伸了300片。我们从第一个切片开始进行形态计量学分析,其中股骨髁完全融合并向近端延伸100个切片。使用轮廓工具,我们在关键切片上手动从皮质外壳分割小梁骨,并自动变形轮廓以分割所有切片上的小梁骨。构建三维结构和形态计量学,并对小梁骨体积分数(BV/TV)、小梁厚度(Tb.Th)、小梁数(Tb.N)和小梁分离(Tb.Sp)进行分析。我们还对股骨中段进行了显微CT成像,并对100个切片进行了中段评估,以量化皮质厚度(CT.Th)和骨膜周长(Ps.Pm)。
切片和细胞的免疫染色及组织形态计量学分析
小鼠后肢组织用4%多聚甲醛固定在4 48°C h,然后在4的15%乙二胺四乙酸(EDTA;pH 7.4)中脱钙 °C持续14天。将组织包埋在石蜡或最佳切割温度复合物(Sakura Finetek)中 制备μm矢状面切片进行组织学分析。对于免疫组织化学,我们培养了识别小鼠磷酸化-S6(Ser235/236)(细胞信号,#2211,1:100)、骨钙素(Abcam,#ab93876,1:500)、CD31(Abcan,#ab28364,1:50)、VEGF(Proteintech Group,#19003-1-AP,1:200)、磷酸化-VEGFR2(Y1175)(Cell Signaling,#2478,1:100)的一级抗体和CXCR3(Santa Cruz Biotechnology,#sc-13951,1:50)在4点过夜 摄氏度。随后,我们在室温下使用与荧光结合的二级抗体1 h.我们计数了阳性染色的细胞或血管的数量(CD31+)每组小鼠每只股骨或胫骨的整个骨干骨膜或干骺端的四个随机视野,连续三个断面。我们计算了VEGF+成骨细胞/总成骨细胞(%)是指与骨钙素阳性细胞相比,用VEGF和骨钙素双重染色的细胞数,并用骨髓每面积CD31(和内粘蛋白(EMCN))阳性血管数确定微血管密度。现场使用Cxcl9 mRNA与地高辛标记探针进行杂交就地杂交试剂盒(Boster,#MK3237)。我们使用FluoView FV1000共焦显微镜(奥林巴斯)或奥林巴斯BX51显微镜对样品进行成像。
为了进行免疫细胞化学染色,我们在4 摄氏度。随后,我们在室温下使用与荧光缀合的第二抗体1 h,同时避免光线照射。FluoView FV1000共焦显微镜(Olympus)用于成像。
细胞
从新生小鼠颅骨中制备原代成骨细胞。简而言之,从小鼠(24 出生后h),用PBS冲洗并在新鲜制作的0.1中消化 毫克 毫升−137℃时α-最小必需Eagle's培养基中的II型胶原酶(Thermo Fisher Scientific,#17101015) 20°C 最小值;消化重复五次。消化后,将上清液合并并离心成颗粒细胞41,42然后将细胞保存在补充有10%胎牛血清(Gibco)的α-MEM中,100 U型 毫升−1青霉素和100 毫克 毫升−1硫酸链霉素,37 °C,含5%CO2。60年汇合后 mm培养皿,用添加1%牛血清白蛋白的α-MEM(Gibco)代替培养基,培养16个细胞 收集CM前h。小鼠CXCL9抗体(研发系统,#AF-492-NA,2 微克 毫升−1),rMuMig/CXCL9(PrimeGene生物技术公司,编号221-09250 纳克 毫升−1),CXCR3拮抗剂NBI-7433(研发系统,#4528,1 μM)或小鼠重组VEGF164(研发系统,#493-MV-025,10 纳克 毫升−1)已添加到CM中,如图所示。
HUVEC购自美国型培养物收集中心,在含有低血清(2%胎牛血清)和EC生长补充剂(Promo Cell)的EC基础培养基2(EBM2)中培养。细胞被剥夺血清16 添加CM前h。
细胞增殖试验
HUVEC在EBM2培养基(0.1%胎牛血清,不含生长因子;美国Lonza)中缺乏血清16 h、 然后播种(200 μl,每个孔含有8000个细胞),放入共聚焦培养皿(生物成像仪,#100350)的孔中培养4个 h.然后用BrdU标记试剂(Invitrogen)处理细胞2 根据制造商的说明,用PBS清洗。用70%乙醇固定细胞25 min,然后染色进行免疫细胞化学分析。每组中的九个区域由两名对各组盲视的独立观察员进行计数。我们通过视觉和Image Pro Plus软件对BrdU阳性细胞和总细胞进行评分。
体外迁移分析
HUVEC被播种(1×1051%明胶涂层24孔板(荷兰史基浦康宁)中的每孔细胞数。汇合细胞被剥夺血清16 h、 用无菌吸管尖端(200 μl黄色尖端)。用PBS清洗单层膜以去除漂浮细胞,并添加CM。在额外18次之后 h、 用数字倒置显微镜观察细胞向伤口的迁移。使用Image Pro Plus软件,在每个测试条件下的九个伤口中,伤口闭合程度是指初始伤口中迁移细胞覆盖的面积百分比。
体外试管形成试验
HUVEC缺血清16例 h,然后以每孔10000的密度在24孔板中种植生长因子缺失的Matrigel(BD Biosciences,NSW,Australia)。添加了CM,并对结果进行了量化6 小时后。用低倍镜(×10)拍摄含有凝胶中形成的管状结构的显微场。每个测试条件下检查了九个字段。在拍照之前,用4%的多聚甲醛固定细胞。使用Image Pro Plus软件量化试管面积。
骨髓上清液采集
处死2个月大的雄性小鼠(每组5只),通过切割胫骨两端暴露骨髓。然后将样品离心15次 3000时最小值 r.p.m.和4 °C以获得骨髓上清液,然后将其储存在−80 °C,直到ELISA分析。
ELISA分析
我们使用小鼠VEGF ELISA试剂盒(Elabscience Biotechnology,#E-EL-M0050)和小鼠CXCL9/MIG(Monokine induced by interferon-gamma)ELISA试剂箱(Elabscience,#E-EL-M0020)分别分析血清、骨髓上清和CM中的VEGF和CXCL9。我们根据制造商的说明进行了ELISA分析。
蛋白质印迹
我们用2%十二烷基硫酸钠溶解细胞 M尿素,10%甘油,10 mM Tris-HCl(pH 6.8),10 mM二硫苏糖醇和1 mM苯甲基磺酰氟。对裂解产物进行离心,通过SDS–聚丙烯酰胺凝胶电泳分离上清液,并将其印在硝化纤维素膜上(Bio-Rad Laboratories)。然后将膜与针对磷酸化S6K(T389)(细胞信号技术,#9234,1:1000)、S6K(圣克鲁斯生物技术,#sc-8418,1:2000)、磷酸化S6(S235/236)(细胞信息技术,#2211,1:1000,磷酸化-VEGFR2(Y1175)(Abclonal Technology,#AP0382,1:1000)、VEGFR2(Abclotal Technologies,#A7695,1:1000,phospho-Akt(Ser473)(Cell Signaling Technology,#4060,1:1000)、phospho-Src(Tyr416)(Cel Signaling-Technology,#1101:1000)、Cxcl9(R&D System,#AF-492-NA,1:2000)、Runx2(Bioworld Technology),#BS8734:1000),骨钙素(Santa Cruz Biotechnology,#sc-23790,1:2000,磷酸-STAT1(S727)(Abclone Technology,#AP0453,1:1000)、mTOR((Cell Signaling Technology,#2983,1:1000)和STAT1(Proteintech Group,#10144-2-AP,1:1000)。然后通过增强化学发光(ECL Kit,Amersham Biosciences)对膜进行可视化。未截取的western blots扫描在补充图10a–k.
实时定量PCR和微阵列分析
使用TRIzol试剂(Life Technologies,#15596-018)从细胞颗粒中分离出总RNA,并进行逆转录(2.5 50μg/样品 μl反应体积),根据制造商的协议(Takara,#2680B)使用PrimeScript逆转录酶。体积为2μl的cDNA(相当于100 使用SYBR Premix Ex Taq(Takara,#RR420A)进行实时PCR。底漆血管内皮生长因子,Cxcl9公司和STAT1(状态1)具体如下:血管内皮生长因子正向,5′-CACGTCAGAGAGCAACATCA-3′,反向,5′-TCATTCCTCTATGTGCTGGCTTT-3′;Cxcl9公司正向、5′-GGAGTTCGAGACCTAGTG-3′和反向5′-GGGATTTGTGGATCGTGC-3′;STAT1(状态1)正向,5′-TCACAGTGGTTCGAGCTTCAG-3′,反向,5′-GCAAACGAGACATAGGCA-3′。
对于mRNA阵列分析,样品提交给上海生物技术公司,在Agilent-014868全鼠基因组芯片4x44K G4122F(探针名称版本)上进行杂交。将每个微阵列芯片与标记有Cy3的单个样品杂交。进行背景减影和归一化。最后,表达水平在对照组和Δ组之间差异至少三倍的mRNATsc1型选择成骨细胞(P(P)<0.05). 微阵列数据已以加入码存放在GEO数据库中{“类型”:“entrez-geo”,“属性”:{“文本”:“GSE74781”,“term_id”:“74781“}}GSE74781型.
免疫共沉淀分析
重组小鼠Cxcl9(PrimeGene Bio-Tech,#221-09,50 纳克 毫升−1)和血管内皮生长因子164(研发系统,#493-MV-025,30 纳克 毫升−1)在冰镇裂解缓冲液(40 mM HEPES(pH 7.4),2 mM乙二胺四乙酸二乙酯,10 mM焦磷酸盐,10 mM甘油磷酸、0.3%CHAPS和每25片不含EDTA的蛋白酶抑制剂(瑞士巴塞尔罗氏公司) ml)。然后将混合物与抗Cxcl9抗体(研发系统,#AF-492-NA,1:500)孵育2 4时为小时 °C,然后添加30 μl 50%蛋白G琼脂糖珠浆液,再加入1 h.然后用裂解缓冲液洗涤珠四次,转移到2×SDS样品缓冲液中,煮沸5 100时最小值 °C,并进行VEGF的western blot分析。
mTORC1的体外激酶检测
初级颅骨细胞在冰镇缓冲液(40 mM HEPES(pH 7.4),2 mM乙二胺四乙酸二乙酯,10 mM焦磷酸盐,10 mM甘油磷酸、0.3%CHAPS和每25片不含EDTA的蛋白酶抑制剂(瑞士巴塞尔罗氏公司) 毫升)。上清液与抗mTOR抗体孵育2 4时为小时 °C,然后添加30 μl 50%蛋白G琼脂糖珠浆液,再加入1 h.然后用裂解缓冲液清洗珠子四次,用激酶缓冲液清洗一次(25 mM HEPES(pH7.4),50 毫摩尔氯化钾,10 mM氯化镁2和250 μM ATP)。单位为0.4 μg重组谷胱甘肽S公司-将带有转移酶标记的全长STAT1肽添加到30 μl激酶缓冲液。对30例患者进行激酶分析 30分钟 °C,通过添加2×SDS样品缓冲液终止,然后煮沸5 最小值。
结合分析
小鼠重组血管内皮生长因子的碘化164根据制造商的指示,使用碘根(皮尔斯,罗克福德,伊利诺伊州)进行。The specific activities of the125I–血管内皮生长因子164大约10人5 下午约。 纳克−1。生长在24孔培养皿中的汇合HUVEC在结合之前用冰镇PBS清洗两次,并用指示浓度的125I–血管内皮生长因子164DMEM中的Cxcl9包含20 毫摩尔 我−1HEPES(pH 7.4)和0.15%明胶 4时为小时 摄氏度。的非特定绑定125I–血管内皮生长因子164在1的存在下测定 微克 毫升−1血管内皮生长因子164在结合结束时,用0.5清洗细胞,并用0.5溶解细胞 M氢氧化钠。样品在γ计数器中计数(法国圣昆廷伊夫林)。特异性结合是通过从总结合中减去非特异性结合来确定的。
电泳迁移率变化分析
总共2个 将从初级颅骨细胞中提取的μg核蛋白与生物素标记的STAT1结合位点DNA探针在结合缓冲液(EMSA试剂盒;Thermo Scientific)中孵育30 在室温下最小。用于反应的探针含有Cxcl9公司启动子(γ-RE1位点),序列为5′-CCTTACTAAACTCC-3′。培养后,样品在三硼酸盐EDTA中的6%聚丙烯酰胺凝胶上分离,转移到尼龙膜上并通过紫外线交联固定在膜上。用链霉亲和素-辣根过氧化物酶(EMSA试剂盒;Thermo Scientific)检测生物素标记探针。一个缺乏核提取物的探针被用作阴性对照。使用含有相同序列的超过200倍的未标记探针证实了所鉴定STAT3-DNA结合活性的特异性。对于超位移分析,1 μg STAT1抗体(Proteintech)与核提取物孵育30 添加生物素标记的DNA探针前的min。
siRNA敲除
我们瞬时转染细胞STAT1(状态1)根据制造商的说明,在Opti-MEM培养基(Invitrogen)中使用Lipofectamine RNAi MAX(Invit罗gen,Carlsbad,CA,USA)的siRNA。western blot检测转染效率。的顺序STAT1(状态1)siRNA如下:5′-AAGGAAAGCAAGCGTAATCT-3′(基因制药,中国上海)43.
统计
所有结果均以平均值±标准差表示。使用Prism(GraphPad)确定曲线分析。使用未配对的双尾Student’st吨-测试。重要性级别设置为P(P)<0.05.
数据可用性
本研究期间产生或分析的所有数据均包含在这篇发表的文章及其补充信息并可根据要求从相应作者处获得。
其他信息
如何引用本文:黄,B。等成骨细胞分泌Cxcl9来调节骨中的血管生成。国家公社。
7,13885个doi:10.1038/ncomms13885(2016)。
出版商备注:Springer Nature在公布的地图和机构关联中的管辖权主张方面保持中立。
致谢
本研究得到了国家重点基础研究发展计划2013CB945203(X.B.)和2015CB55360(X.B..)的资助;国家自然科学基金31529002(X.B.)、81530070(X.B.)、81625015(X.B.)、U1301222(X.B.)、81301525(C.J.)和81672120(D.J.)。
脚注
作者贡献B.H.构思了实验设计的想法,分析了数据并撰写了手稿;W.W.和Q.L.进行了大多数实验,并帮助编写了原稿;Z.Z.和D.C.进行了微型计算机断层扫描分析,并为项目提供了建议;Z.W.、B.Y.和C.J.进行免疫组织化学、免疫荧光和共焦成像;L.W.、M.H.和M.L.进行细胞培养和western blot实验;J.L.、S.L.和H.C.饲养小鼠并收集组织样本;Y.J.、D.J.和X.B.开发了这个概念,监督了这个项目,构思了实验并批判性地审查了手稿。
工具书类
- 马格纳D。等。生长板和动脉中的软骨形成:从生理到病理.生物学论文集
27, 708–716 (2005). [公共医学][谷歌学者]
- Mark H.、Penington A.、Nannmark U.、Morrison W.和Messina A。大鼠实验性骨折软骨内骨化过程中的微血管浸润.骨骼
35, 535–542 (2004). [公共医学][谷歌学者]
- Zvaifler新泽西州。等。正常人血液中的间充质前体细胞.关节炎研究。
2, 477–488 (2000).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 梅斯·C。等。成骨细胞前体,但不是成熟的成骨细胞,随着侵入的血管进入发育中和骨折的骨骼.开发单元
19, 329–344 (2010).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 萨切蒂B。等。骨髓窦中自我更新的骨祖细胞可以组织造血微环境.单元格
131, 324–336 (2007). [公共医学][谷歌学者]
- Lewinson D.和Silbermann M。软骨细胞和内皮细胞在软骨吸收过程中协同作用.阿纳特。记录。
233, 504–514 (1992). [公共医学][谷歌学者]
- Percival C.J.和Richtsmeier J.T。血管生成和膜内成骨.开发动态。
242, 909–922 (2013).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Choi I.H.、Chung C.Y.、Cho T.J.和Yoo W.J。牵张成骨过程中的血管生成和矿化.韩国医学科学杂志。
17, 435–447 (2002).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Kusumbe A.P.、Ramasamy S.K.和Adams R.H。骨中特定血管亚型对血管生成和成骨的耦合作用.性质
507, 323–328 (2014).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Schipani E.、Wu C.、Rankin E.B.和Giaccia A.J。成骨细胞在骨发育和体内平衡过程中对骨髓血管生成的调节.前面。内分泌。(洛桑)
4, 85 (2013).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Bianco P.、Sacchetti B.和Riminucci M。骨增殖因子与造血微环境.最佳实践。临床研究。血红素。
24,37-47(2011年)。[公共医学][谷歌学者]
- 王毅(音)。等。低氧诱导因子-α途径在骨骼发育过程中将血管生成与骨生成耦合.临床杂志。投资。
117, 1616–1626 (2007).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 兰金E.B。等。成骨细胞中的HIF信号通路通过产生EPO直接调节红细胞生成.单元格
149, 63–74 (2012).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Yang Q.和Guan K.L。扩展mTOR信令.细胞研究。
17, 666–681 (2007). [公共医学][谷歌学者]
- Laplante M.和Sabatini D.M。mTOR信号在生长控制和疾病中的作用.单元格
149, 274–293 (2012).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 猎鹰B.L。等。VEGF生成、血管生成和血管再生的减少有助于双mTORC1/mTORC2抑制剂的抗肿瘤特性.癌症研究。
71, 1573–1583 (2011).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 黄B。等。mTORC1通过notch信号通路阻止成骨前细胞分化.公共科学图书馆-遗传学。
11,e1005426(2015)。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Riddle R.C.公司。等。Tsc2是控制成骨细胞发育和葡萄糖稳态的分子检查点.分子细胞。生物。
34, 1850–1862 (2014).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 罗德·S·J·麦克马洪·A·P。Hedgehog和标准Wnt信号在成骨祖细胞的规范、分化和维持中的不同作用.开发
133, 3231–3244 (2006). [公共医学][谷歌学者]
- 陈杰(Chen J.)。等。Osx-Cre针对出生后小鼠除成骨细胞谱系外的多种细胞类型.公共科学图书馆
9,e85161(2014)。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Kwiatkowski博士。等。TSC1小鼠模型揭示了肝血管瘤的性别依赖性致死性,以及TSC1阴性细胞中p70S6激酶活性的上调.嗯,分子遗传学。
11, 525–534 (2002). [公共医学][谷歌学者]
- 张M。等。胰岛素样生长因子(IGF)受体基因的成骨细胞特异性敲除揭示了IGF信号在骨基质矿化中的重要作用.生物学杂志。化学。
277,44005–44012(2002年)。[公共医学][谷歌学者]
- 彼得森·T·R。等。mTOR复合物1调节脂蛋白1定位以控制SREBP通路.单元格
146, 408–420 (2011).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Chen J.和Long F。mTORC1信号通路促进成骨细胞与前成骨细胞的分化.公共科学图书馆
10,e0130627(2015)。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Karkkainen M.J.和Petrova T.V。血管内皮生长因子受体在血管生成和淋巴管生成调控中的作用.癌基因
19, 5598–5605 (2000). [公共医学][谷歌学者]
- 萨欣·H。等。趋化因子Cxcl9抑制小鼠肝纤维化相关血管生成.肝病学
55, 1610–1619 (2012). [公共医学][谷歌学者]
- El-Hashemite N.、Zhang H.、Walker V.、Hoffmeister K.M.和Kwiatkowski D.J。结节性硬化小鼠模型中干扰的IFN-gamma-Jak信号转导子和转录信号激活子:雷帕霉素-IFN-gamma治疗的协同作用.癌症研究。
64, 3436–3443 (2004). [公共医学][谷歌学者]
- Kristof A.S.、Marks-Konczalik J.、Billings E.和Moss J。脂多糖和干扰素-γ对信号转导子和转录激活子-1(STAT1)依赖性基因转录的刺激受哺乳动物雷帕霉素靶点的调节.生物学杂志。化学。
278, 33637–33644 (2003). [公共医学][谷歌学者]
- Schroder K.、Hertzog P.J.、Ravasi T.和Hume D.A。干扰素-γ:信号、机制和功能概述.J.Leukoc。生物。
75, 163–189 (2004). [公共医学][谷歌学者]
- Darnell J.E.、Kerr I.M.和Stark G.R。Jak-STAT通路和转录激活对干扰素和其他细胞外信号蛋白的反应.科学类
264,1415-1421(1994年)。[公共医学][谷歌学者]
- Gerber H.P.和Ferrara N。血管生成与骨生长.心血管趋势。医学。
10, 223–228 (2000). [公共医学][谷歌学者]
- Yoong K.F.公司。等。趋化因子CXC和CC在人恶性肝癌中的表达和功能:γ-干扰素诱导的人单因子在肝癌淋巴细胞募集中的作用.肝病学
30, 100–111 (1999). [公共医学][谷歌学者]
- 卢H。等。化疗后趋化因子Mig的活化表达有助于化疗诱导的骨髓抑制和致死毒性.血液
119, 4868–4877 (2012). [公共医学][谷歌学者]
- 小林H.、诺维克A.C.、托马斯H.和费尔柴尔德R.L。Mig的慢性拮抗作用抑制细胞浸润并促进II类MHC异体皮肤移植的存活.移植
74, 387–395 (2002). [公共医学][谷歌学者]
- Liu M.T.、Armstrong D.、Hamilton T.A.和Lane T.E。Mig(由干扰素-γ诱导的单因子)的表达在中枢神经系统病毒感染后T淋巴细胞募集和宿主防御中很重要.免疫学杂志。
166, 1790–1795 (2001). [公共医学][谷歌学者]
- Hardison J.L.、Wrightsman R.A.、Carpenter P.M.、Lane T.E.和Manning J.E。趋化因子CXCL9和CXCL10促进保护性免疫反应,但不会导致感染克氏锥虫.感染。免疫。
74, 125–134 (2006).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- 利西诺利G。等。IFNgamma和TNF激活的人类成骨细胞支持T淋巴细胞的招募和增殖:CD54(ICAM-1)和CD106(VCAM-1)粘附分子和CXCR3趋化因子受体的参与.J.细胞。生理学。
198,388–398(2004年)。[公共医学][谷歌学者]
- Keeley E.C.、Mehrad B.和Strieter R.M。趋化因子作为新生血管的介质.动脉硬化。血栓。瓦斯克。生物。
28, 1928–1936 (2008).[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
- Strieter R.M.、Burdick M.D.、Gomperts B.N.、Belperio J.A.和Keane M.P。CXC趋化因子在血管生成中的作用.细胞因子生长因子评论。
16, 593–609 (2005). [公共医学][谷歌学者]
- Gengrinovitch S.公司。等。血小板因子-4通过多种并发机制抑制VEGF121和VEGF165的有丝分裂活性.生物学杂志。化学。
270, 15059–15065 (1995). [公共医学][谷歌学者]
- Rao L.G.、Ng B.、Brunette D.M.和Heersche J.N。重复传代和在-80℃下保存后,选定骨细胞群体中甲状旁腺激素和前列腺素E1的反应.内分泌学
100, 1233–1241 (1977). [公共医学][谷歌学者]
- Bhargava U.、Bar-Lev M.、Bellows C.G.和Aubin J.E。胎鼠颅盖骨细胞体外形成骨结节的超微结构分析.骨骼
9, 155–163 (1988). [公共医学][谷歌学者]
- 考尔·T。等。针对STAT1的短干扰RNA通过抑制炎症减轻顺铂诱导的大鼠耳毒性.细胞死亡疾病。
2,e180(2011)。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]