由于顱骨原基(發(fā)育中的頭骨)中成骨細(xì)胞的遷移和分化缺陷，囟門增大，前額骨小，可導(dǎo)致機(jī)械損傷的顱骨。所述的Wnt /平面細(xì)胞極性的信號傳導(dǎo)途徑(的Wnt / PCP)，通常調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育期間在組織中的細(xì)胞遷移和移動。最近由Yong Wan及其同事在顱面再生中心進(jìn)行的一項研究中，研究的重點是Prickle1基因，它是頭骨中Wnt / PCP通路的核心成分。

對于這些研究，Wan等人。使用了Prickle1的錯義等位基因，命名為Prickle1 Beetlejuice(Prickle BJ)。純合的Prickle BJ / BJ'Beetlejuice'突變體是小頭畸形的，并且在額骨不足之間形成擴(kuò)大的囟門，盡管頂骨是正常的。純合突變體具有其他幾種顱面缺陷，包括中線唇裂，不完全滲透性腭裂和頭部近端 - 遠(yuǎn)端生長減少。中觀察到的降低的科學(xué)家的Wnt /β-catenin的和hedgehog信號在額葉骨研究中的純合突變體的縮合。

結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在科學(xué)報告上。在純合突變體中，額骨成骨細(xì)胞前體經(jīng)歷了延遲分化，同時遷移標(biāo)志物的表達(dá)減少，導(dǎo)致額骨發(fā)育不全。該研究表明，Prickle1蛋白功能有助于骨形成細(xì)胞(成骨細(xì)胞前體)的遷移和分化，并且其在突變動物模型中的缺失導(dǎo)致缺陷。純合突變體(Prickle BJ / BJ)發(fā)展出心臟流出道未對準(zhǔn)和腭裂，導(dǎo)致突變小鼠的圍產(chǎn)期死亡。因此，觀察到的表型特征是從早期到晚期的胚胎階段。

從本質(zhì)上講，顱面復(fù)合體包含三個不同的區(qū)域：顱骨穹窿，顱底和面部。顱底形成了腦膜和顱頂?shù)牡匕?- 屋頂。顱底骨骼通過軟骨內(nèi)骨化形成，而顱骨穹窿中的骨生成通過膜內(nèi)骨化發(fā)生。無論是顱骨拱頂和顱底是胚胎起源(神經(jīng)嵴來源的或中胚層衍生的)的。

在研究模型中，Beetlejuice突變體(Bj)在Prickle1基因(C161F)中含有點突變，Bj C161F突變對細(xì)胞質(zhì)蛋白Prickle1 的功能有害。人體內(nèi)蛋白質(zhì)的突變通常與家族性癲癇有關(guān)。突變表型與Prickle1的另一個獨立點突變一致，稱為C251X，其包括發(fā)育不良的肢體和腭裂。雖然該基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物在細(xì)胞質(zhì)中廣泛表達(dá)，但對其在顱面骨生成中的作用知之甚少。

在本研究中，Wan等人。使用阿爾新藍(lán)和茜素紅組織學(xué)染料分析頭部的骨骼和軟骨。純合突變體頭骨較小，頭部的近端 - 遠(yuǎn)端長度隨著頭骨內(nèi)側(cè) - 外側(cè)寬度的增加而減小。結(jié)果顯示，在野生型小鼠(Prickle + / +)中，鼻骨對顱骨穹窿總長度的貢獻(xiàn)在統(tǒng)計學(xué)上顯著降低。

相反，在純合突變體(Prickle BJ / BJ)中，額骨對總長度的貢獻(xiàn)增加，而頂骨的比例保持不變?？傊?，結(jié)果表明在額骨發(fā)育的所有階段都需要Prickle1蛋白功能。

Wan等人。通過檢查野生型與突變體胚胎中蛋白質(zhì)的組織分布，重點關(guān)注Prickle1在發(fā)育中的頭骨穹窿中的功能。他們發(fā)現(xiàn)Prickle1突變導(dǎo)致額骨發(fā)育過程中的兩個缺陷過程，其中包括延遲的成骨細(xì)胞分化和額骨中的遷移減少。在cleidocranial dysplasia(CCD)的表型譜中也觀察到這種額骨缺損。

觀察到的額骨功能不全可能是由于增殖和細(xì)胞死亡的缺陷造成的?？茖W(xué)家們使用蘇木精和伊紅(H&E)組織學(xué)染料進(jìn)行了研究，通過在胚胎階段12.5(E12.5)觀察野生型與突變體動物的額骨凝結(jié)來檢驗假設(shè)，此時通常會發(fā)生額骨凝結(jié)。此后，他們進(jìn)行了TUNEL凋亡測定，其中結(jié)果表明在任一基因型中非常少的凋亡細(xì)胞(通過TUNEL陽性攝取描繪)。

該研究包括突變體與野生型小鼠中的BrdU標(biāo)記的細(xì)胞計數(shù)，以顯示增殖細(xì)胞的比例也沒有差異。然后使用磷酸 - 組蛋白H3免疫組織化學(xué)測試活躍分裂細(xì)胞的數(shù)量，以顯示同窩仔畜中分裂細(xì)胞數(shù)量沒有差異。由于細(xì)胞死亡和增殖沒有變化，科學(xué)家接下來決定測試成骨分化是否正確發(fā)生。

為此，Wan等人進(jìn)行了RNA 原位雜交實驗，以評估前額骨的成骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞中堿性磷酸酶(ALP)和Osterix(OSX，也稱為Sp7)的表達(dá)。他們確定了RUNX2的表達(dá)，RUNX2是頭骨中成骨細(xì)胞定型的早期標(biāo)志物，也是更成熟的成骨細(xì)胞的標(biāo)志物ALP。通過胚胎階段15.5(E15.5)，與野生型同窩仔相比，突變體額骨的外顱層中Runx2，ALP和OSX的表達(dá)降低?？茖W(xué)家們確定，額骨骨質(zhì)延遲的膜內(nèi)骨化(間充質(zhì)組織轉(zhuǎn)化為骨)會導(dǎo)致發(fā)育不良的Beetlejuice突變體。

Wan等人。通過研究突變體中經(jīng)典Wnt和Hedgehog(HH)信號傳導(dǎo)的水平，進(jìn)一步確定缺陷信號系統(tǒng)是否導(dǎo)致觀察到的延遲額骨骨生成。結(jié)果表明，HH信號傳導(dǎo)(顱骨發(fā)育所需)的水平確實在突變動物中是有缺陷的。

最后，他們在野生型和突變體同窩仔畜中進(jìn)行了成骨細(xì)胞遷移標(biāo)記物的原位雜交(標(biāo)記為Engrailed1(En1)，Twist1，Msx1和Msx2)。在突變體的額骨原基中標(biāo)記物的表達(dá)水平降低。結(jié)果表明，在顱骨穹窿發(fā)育的各個階段，Prickle1蛋白功能是介導(dǎo)成骨細(xì)胞前體細(xì)胞遷移所必需的。

通過這種方式，萬等人。分析了Beetlejuice突變小鼠作為了解小頭畸形病因的新模型。目前用于確定小頭畸形中面部和頭骨的生長模式的動物模型的數(shù)量是有限的。科學(xué)家們在研究中結(jié)合了相對于Prickle1突變體的遺傳，分子和物理機(jī)制，以顯示新小鼠模型中顱面部區(qū)域生長減少的貢獻(xiàn)。Wan等人。將繼續(xù)工作，以了解細(xì)胞遷移和每個隔室(腦，顱穹窿和顱底)的改變?nèi)绾未龠M(jìn)小頭畸形，顱骨模式和生長的發(fā)展。