颅神经嵴细胞中Fgf18的过表达在小鼠中重现皮埃尔·罗宾序列

Overexpression of Fgf18 in cranial neural crest cells recapitulates Pierre Robin sequence in mice.

作者信息Yi Lv, Qian Wang, Chensheng Lin, Xi Zheng, Yanding Zhang, Xuefeng Hu
PMID38694818
发布时间2024-04-17
DOI10.3389/fcell.2024.1376814

实验完整度

高

包含转基因小鼠模型、组织学、免疫荧光、原位杂交、器官培养和骨骼染色等多层级证据,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

Wnt1-Cre;pMes-Fgf18小鼠 E13.5-E18.5小鼠胚胎腭板和下颌髁状突 器官培养的腭板外植体

重点核对

Wnt1-Cre;pMes-Fgf18小鼠在CNCCs中过表达Fgf18 E13.5-E18.5胚胎腭板和下颌髁状突的形态学和组织学分析 腭板器官培养和旋转外植体培养 胎鼠的骨骼染色和长度测量 统计方法:Student's t-test和单因素方差分析

摘要

FGF18在颅面和骨骼发育调控中的关键作用已得到充分证实。先前的研究表明,缺乏Fgf18的小鼠表现出严重的颅面发育不良。最近的临床报告揭示,包含Fgf18基因的染色体5q32-35.3的重复可导致颅骨发育不良和先天性颅缝早闭,暗示FGF18信号可能过量的后果。本研究旨在通过使用Wnt1-Cre;pMes-Fgf18小鼠模型,在颅神经嵴细胞中特异性过表达Fgf18基因,来测试增强的FGF18信号的影响。结果表明,Fgf18的过表达导致小鼠出现与人类皮埃尔·罗宾序列相似的颅面异常,包括舌形态异常、小颌畸形和腭裂。进一步检查显示,升高的Fgf18水平激活了Akt和Erk信号通路,导致舌腱细胞增殖水平增加以及颏舌肌收缩模式的改变。此外,我们观察到过量的FGF18信号导致梅克尔软骨长度缩短,并破坏髁状软骨的发育,最终导致下颌缺陷。这些异常涉及多个下游信号的改变,包括Runx2、p21、Akt、Erk、p38、Wnt和Ihh。本研究强调了维持内源性FGF18信号平衡对正常颅面发育的关键作用,并为皮埃尔·罗宾序列的潜在形成机制提供了见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在颅神经嵴细胞中过表达Fgf18是否会影响颅面发育,并导致类似皮埃尔·罗宾序列的表型?
核心机制
Fgf18过表达激活Akt和Erk信号通路,促进舌腱细胞增殖,改变颏舌肌收缩方向;同时导致梅克尔软骨和髁状软骨发育异常,涉及Runx2、p21、p38、Wnt和Ihh等下游信号改变。
主要证据
Wnt1-Cre;pMes-Fgf18小鼠表现出腭裂、小颌畸形和舌位置异常;组织学和免疫荧光显示舌腱细胞增殖增加,颏舌肌纤维方向改变,梅克尔软骨缩短,髁状软骨细胞分化异常。
研究意义
维持内源性FGF18信号的平衡对正常颅面发育至关重要,该模型有助于理解皮埃尔·罗宾序列的发病机制。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

过表达Fgf18的小鼠模型构建

验证在CNCCs中过表达Fgf18是否导致颅面异常。

将Wnt1-Cre小鼠与pMes-Fgf18小鼠杂交,产生Wnt1-Cre;pMes-Fgf18小鼠,并在E10.5检测FGF18表达。

2

颅面表型分析

评估过表达Fgf18对颅面形态的影响。

对P0小鼠进行大体观察、骨骼染色,并测量颅骨和下颌骨长度。

3

腭发育分析

确定腭裂是否由腭板发育异常引起。

对E13.5-E16.5胚胎腭板进行组织学检查,并在去除下颌和舌后进行器官培养。

4

舌和颏舌肌分析

检查舌和颏舌肌异常是否导致腭板抬高失败。

通过组织学和免疫荧光检测舌腱细胞增殖、颏舌肌纤维方向和Akt/Erk表达。

5

下颌骨和梅克尔软骨分析

评估Fgf18过表达对下颌骨和梅克尔软骨发育的影响。

通过骨骼染色和免疫荧光分析测量下颌长度、梅克尔软骨长度,并检测增殖和凋亡标记。

6

髁状软骨分析

研究Fgf18过表达对髁状软骨发育的影响。

对髁状软骨进行组织学和免疫荧光分析,检测软骨细胞标志物和信号分子。

7

下游信号通路分析

探究Fgf18过表达影响髁状软骨发育的分子机制。

检测髁状软骨中Ki67、p21、pp38、Erk、Jnk、Akt、β-catenin和Ihh的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
Wnt1-CreJackson Laboratory007807
R26RmTmGJackson Laboratory007576
DMEM培养基----
抗Runx2抗体Abcamab76956
抗Sox9抗体Abcamab3697
抗Ki67抗体BD550609
抗Sp7/Osterix抗体Abcamab22552
抗Caspase3抗体Biossbs-0081R
抗GFP抗体Abcamab13970
抗COLX抗体Abcamab58632
抗COLII抗体Abcamab34712
抗Caspase3抗体Abcamab44976
抗Scleraxis抗体Santa Cruzsc-518082
抗FGF18抗体Santa Cruzsc-393471
抗I型胶原抗体Proteintech14695-1-AP
抗IHH抗体Proteintech13388-1-AP
抗β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology8480
抗磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology4370
抗磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology4511
抗磷酸化JNK抗体Santa Cruzsc-6254
Shh探针----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型构建
Wnt1-Cre和pMes-Fgf18小鼠的品系来源、遗传背景和繁殖方式
阅读提示:Methods:Animals
胚胎收集和分型
胚胎发育阶段(E13.5-E18.5)的准确判定,基因型鉴定方法
阅读提示:Methods:Animals;Results:3.1
腭板器官培养
培养基组成(DMEM+20% FBS),培养时间(72小时),培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Methods:Organ culture of palates
骨骼染色
染色剂(阿尔辛蓝-茜素红)及处理时间
阅读提示:Methods:Skeletal staining
免疫荧光
所用抗体的品牌、货号和稀释比例
阅读提示:Methods:Histology and immunofluorescence
统计
使用的统计方法(t检验、单因素方差分析)及显著性阈值(p < 0.05)
阅读提示:Methods:Statistical analysis