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TMCO1 (TransmembraneandCoiled-CoilDomains1)是一个功能极为保守的蛋白,是内质网上的钙离子通道,其功能是感受内质网内的钙离子浓度并且主动地调节内质网的钙稳态。TMCO1基因突变可引发一种常染色体隐性遗传病——脑颅面胸畸形(Cerebro-Facio-Thoracic dysplasia, CFT dysplasia)。患者多是因近亲结婚所致,通常表现为颅面骨及胸骨发育异常,并伴有严重的认知障碍。受累部位主要集中在颅面骨、脊椎骨以及肋骨三处骨骼,该病也因此被命名为脑颅面胸畸形综合征。TMCO1基因缺失的患者多表现出颅骨早闭,但也有闭合不全的病例。此研究是在实验室前期研究的基础上进行的延伸和拓展,我们之前的小动物CT成像结果显示,TMCO1基因敲除小鼠颅面骨异常是由于颅骨缝闭合不全导致的。与其他颅骨闭合不全的相关病症相比,TMCO1基因缺失导致小鼠人字缝、矢状缝以及冠状缝的全面闭合不全且颅骨变薄。但TMCO1基因缺陷小鼠的骨骼异常是由于发育过程中的成骨不全还是破骨太强所致并不清楚。本研究以小鼠为研究模型,通过骨组织切片HE染色,免疫组化等实验,检测不同年龄小鼠后腿股骨骨小梁数量,成骨细胞和破骨细胞的数量;通过分离不同基因型的新生小鼠颅骨成骨细胞并进行体外诱导培养,利用CCK8试剂盒检测细胞增殖活性差异;茜红素染色检测成骨细胞诱导形成钙结节的能力;RT-qPCR检测成骨特异性基因(ALP、RUNX2、Osteocalcin、BSP、Type α1、Type α2、Hprt、BMP4)的表达差异;利用钙影像技术检测不同基因型的成骨细胞内质网钙过载情况。经过周密的实验设计和一系列的实验验证,得出以下结论:TMCO1基因缺失小鼠出生率低且生长速度慢于同窝野生型小鼠;CCK8试剂盒检测细胞增殖活性显示:从TMCO1基因缺失新生小鼠的颅骨分离的成骨细胞增殖速率变慢;对成骨细胞在相同条件下进行体外诱导培养发现,TMCO1基因缺失小鼠颅骨成骨细胞形成钙化结节的能力显著减弱;同时,骨组织切片HE染色也发现TMCO1基因缺失小鼠的后腿股骨骨小梁数量明显少于野生型小鼠。以上结果初步说明TMCO1基因缺失导致了小鼠成骨障碍。对成骨细胞内质网(ER)钙离子浓度进行检测,发现TMCO1基因缺失小鼠的成骨细胞出现ER钙过载。由此,TMCO1基因缺陷小鼠骨骼发育异常可能是由于ER钙离子过载所致。