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TGF-β超家族分子在调节细胞增殖、谱系分化、迁移、黏附和凋亡过程中具有重要作用.Smad4分子是TGF-β超家族分子信号通路的中心介导者.为了进一步深入研究TGF-β超家族分子在软骨内成骨过程中的功能,我们利用Cre-loxP系统研制了软骨细胞特异性Smad4基因剔除小鼠.我们首先利用ROSA26报告基因小鼠研究了软骨细胞特异性Cre转基因小鼠中Cre重组酶表达的组织特异性.结果显示,在间充质细胞分化为软骨细胞时,便开始表达Cre重组酶;Cre重组酶表达于脊椎骨、肋骨、四肢骨等所有由软骨内成骨形成的骨骼软骨组织部位;胫骨切片可以看到Cre重组酶表达于所有软骨细胞.通过将软骨细胞特异性Cre转基因小鼠和Smad4条件基因打靶小鼠交配,可以得到在软骨细胞特异性剔除Smad4基因的小鼠.我们使用了我们建立的不同软骨细胞特异性Cre转基因小鼠,发现产生的软骨细胞特异性Smad4基因剔除小鼠的表型不同,分别表现为:胚胎期死亡、新生期死亡和出生后存活.利用剖宫产术观察新生期死亡小鼠的死亡原因,发现死亡的基因剔除小鼠气管软骨环狭窄,肺不张,表明小鼠死亡的原因主要是Smad4基因剔除后,气管软骨环狭窄,气体不能通过,致使肺泡不能扩张,因为缺氧而死亡.我们主要分析了出生后存活的软骨细胞特异性Smad4基因剔除小鼠的表型,揭示了Smad4分子介导的BMP和TGF-β信号在软骨内成骨过程中的功能.我们还研究了阻断Smad4介导的BMP、TGF-β信号对其它调控骨骼发育过程的关键信号通路的影响.我们的实验结果首次提供体内的遗传学证据证明Smad4分子是维持生长板软骨正常组织结构所必需的.Smad4介导的信号促进静止软骨细胞分化,刺激增殖软骨细胞增殖,不依赖于Ihh/PTHrP信号通路抑制软骨细胞肥大分化.软骨组织特异性Smad4基因剔除小鼠的成功研制为进一步深入研究Smad4介导的TGF-β信号在软骨内成骨过程中的作用和机制奠定了基础.