关键词:
TGF-β3
间隙连接细胞间通讯
Cx43
软骨细胞
ALK5
p-Smad3
摘要:
口腔感染性疾病作为牙源性病灶是加重和诱发全身系统性疾病的主要原因。目前,越来越多的研究证实口腔慢性感染也与骨关节炎(Osteoarthritis,OA)高度相关。OA是一种以软骨退化、滑膜炎症、软骨下骨重塑和骨质增生为特征的关节慢性疾病。关节软骨与大多数其他组织不同,其独特的生理特征包括承受机械负荷微环境,通过渗透获得营养,一旦受伤几乎没有愈合能力。虽然软骨细胞只占软骨组织总体积的不到10%,但它们在整个生命过程中都负责软骨的形成、稳态和修复。间隙连接细胞间通通讯(Gap junction intercellular communication,GJIC)是细胞维持软骨细胞正常生理功能的必要条件。间隙连接(Gap junction,GJ)由两个相应的连接子(半通道)组成,它们跨越细胞膜,形成相邻细胞间通信的桥梁。连接蛋白43(Connexin43,Cx43)是软骨细胞中最重要的GJ蛋白,OA软骨细胞中Cx43的过表达和GJIC的增强损害了其再分化能力。此外,高水平的Cx43也与细胞衰老有关。转化生长因子-β3(Transforming growth factor-β3,TGF-β3)被公认为在软骨发育和疾病中发挥独特的调节作用。然而,TGF-β3在软骨细胞GJIC中的作用仍不明确。
目的:
本研究旨在探究TGF-β3对软骨细胞GJ介导的细胞通讯效应及生物学机制,从而为TGF-β3在软骨生理和病理生物学中的重要作用提供新的视角。
方法:
通过RNA测序检测GJ通道相关基因的表达情况。扫描电镜观察细胞形态,并使用划痕实验检测TGF-β3对细胞迁移的影响。通过刮痕加载/染料转移实验(Scrape loading and dye transfer assay,SL/DT)评估TGF-β3对活软骨细胞GJIC活性的影响。其次,Western blot检测Cx43蛋白表达。抑制剂实验被用来探索TGF-β3介导的功能性GJ通道的潜在生物学机制。
结果:
***-β3与软骨细胞GJ蛋白相关基因的表达高度相关,其通过促进细胞迁移和胞质树突状突起的形成从而增强细胞之间的直接接触。这有助于功能性GJ通道的形成。
***-β3促进Cx43蛋白的表达以及功能性GJ通道的形成。
***-βⅠ型受体(TGF-beta type I receptor,ALK5)抑制剂及Smad3抑制剂(Selective Smad3 inhibitor,SIS3)均可以抑制GJIC活性。当抑制ALK5受体后,其下游信号蛋白Smad3磷酸化水平受到抑制,由此证明TGF-β3介导的GJIC需要受体ALK5的参与以及下游Smad3信号的激活。
综上,本研究首次揭示了TGF-β3可以促进软骨细胞中Cx43依赖的细胞间通讯,这种效应是通过ALK5/p-Smad3信号轴介导的。