【摘 要】
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骨质疏松症是一种以低骨密度、低骨强度为主要特征的复杂疾病,导致骨量减少,骨组织脆性增大,骨折风险增加。全基因组关联研究（Genome-wide association studies,GWAS）是复杂疾病遗传研究最有效的手段,多个GWAS研究发现Usf3基因与骨质疏松症显著关联,但Usf3基因在骨生物学中的功能知之甚少,本研究的目的:（1）鉴定Usf3基因敲除小鼠的基因型。（2）分析Usf3基因敲
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骨质疏松症是一种以低骨密度、低骨强度为主要特征的复杂疾病,导致骨量减少,骨组织脆性增大,骨折风险增加。全基因组关联研究（Genome-wide association studies,GWAS）是复杂疾病遗传研究最有效的手段,多个GWAS研究发现Usf3基因与骨质疏松症显著关联,但Usf3基因在骨生物学中的功能知之甚少,本研究的目的:（1）鉴定Usf3基因敲除小鼠的基因型。（2）分析Usf3基因敲除小鼠骨组织表型变化,初步确定Usf3基因在骨生物学中的功能。方法1.利用TALEN技术敲除Usf3基因分别获得了缺失2bp和缺失7bp的杂合型小鼠,杂合型小鼠与野生型小鼠交配繁殖,得到的杂合型小鼠在品系内交配繁殖获得两种品系的Usf3基因敲除纯合型小鼠。2.运用T7E1酶切、测序、半定量分析、荧光定量分析和蛋白免疫印迹分析技术鉴定Usf3基因敲除小鼠的基因型,并分析基因mRNA水平和蛋白水平的表达量。3.运用Micro-CT扫描分析发育时期和成年时期基因敲除纯合型小鼠颅顶骨、腰椎骨、股骨和胫骨的骨密度、骨质量和骨微结构参数变化。4.对骨组织切片进行苏木素伊红（H＆E）染色、硝酸银染色（Von Kossa）、茜素红染色、碱性磷酸酶（ALP）染色、抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色,血浆成骨和破骨蛋白标志物ELISA检测分析基因敲除小鼠股骨组织表型变化。结果1.获得了 Usf3基因敲除缺失2bp和缺失7bp两个品系的纯合型小鼠。2.与相应年龄野生型小鼠Micro-CT扫描分析结果相比,基因敲除纯合型小鼠松质骨组织体积和骨体积分数显著降低,特别是股骨和胫骨部位;小鼠股骨、胫骨、腰椎骨及颅顶骨骨小梁密度都显著降低,特别是腰椎骨部位;松质骨小梁数量、骨小梁厚度、骨小梁连接密度降低,骨面积分数、骨小梁间隔、结构模型指数增加;皮质骨密度、皮质骨厚度、皮质骨面积降低;Micro-CT扫描分析获得的3D图片显示基因敲除小鼠的骨基质和骨微结构遭破坏,骨量减少。3.股骨组织切片染色和血浆ELISA结果显示,与对照组小鼠相比,基因敲除纯合型小鼠骨髓腔缝隙明显增大,骨小梁数量减少结构变细,骨量丢失;骨矿化程度降低;成骨细胞数量明显减少,破骨细胞数目显著上升;骨形成标志物水平下降,骨吸收标志物水平升高。结论Usf3基因敲除小鼠骨量显著减少,骨形成与骨吸收平衡遭到破坏,发生了骨质疏松的症状,骨密度减少,骨基质和骨微结构都遭到破坏,初步揭示Usf3基因对骨质疏松症具有重要影响。
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