BMP信号和FGF信号在颅面部器官的发育过程中发挥着至关重要的作用。这两条信号通路中一些关键的家族成员的突变将可能导致人类某些综合征的发生,例如,BMP信号中的重要配体Bmp2基因。研究表明,BMP2的功能缺失是导致Pierre Robin sequence（PRS）发病的原因之一。在本实验中,我们利用Wnt1-Cre和Bmp2^f/f小鼠,构建出在神经嵴来源的细胞中条件性敲除Bmp2基因的Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠。Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠的颅面部骨骼严重发育不良,表现出典型的PRS症状,即腭裂,舌头异常抬高以及下颌后缩。为了进一步阐明PRS的致病机理以及Bmp2在颅面部发育过程中所起的作用,我们首先收集胎鼠,进行组织切片。切片的结果显示,E14.5（胎龄14.5天）时,野生型小鼠上腭板上抬并融合,而Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠上腭板仍垂直于舌头两侧,未如期上抬,且其舌头的高度明显高于野生型小鼠。为了确定Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠腭裂发生的根本原因,我们进行了以下一系列实验:一、分别将野生型小鼠和Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠上腭板进行体外培养。结果显示,与野生型小鼠一样,Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠上腭板在体外条件下能够上抬并且融合。二、比较野生型小鼠和Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠神经嵴细胞的迁移,上腭板间充质细胞的增殖和凋亡情况,发现二者无明显区别。三、检测上腭板发育过程中的关键基因的表达,结果证明,两者的表达模式基本一致。因此,我们得出了第一个结论,即Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠上腭板发育正常,但由于上抬时被过高的舌头所阻挡,导致腭裂发生。然而,对舌肌细胞的增殖和凋亡以及肌纤维分化的情况进行检测后发现,Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠舌头发育情况与野生型小鼠几乎相同。所以,我们得出了第二个结论,腭裂和舌头异常抬高两种表型都不是由于组织本身发育缺陷引起的,而是外力造成,属于继发性损伤。进一步检测发现,Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠下颌骨祖细胞增殖数量明显减少,成骨细胞分化能力显著降低,下颌骨成骨祖细胞分化和增殖能力的减弱导致下颌骨的体积明显缩小。最后,我们确定了Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠腭裂的发生原因,即因为Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠下颌骨体积明显缩小,导致口腔内的空间变小,舌头由于空间限制无法正常下沉,保持着原本高厚的状态的舌头阻挡了上腭板上抬的过程,最终导致腭裂的发生。已有许多实验结果表明,BMP信号对牙齿的发育起着至关重要的作用。然而,Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠早期牙齿发育的检测发现,其无论从牙齿发育的形态,牙釉质分化的情况以及BMP信号的表达强度等方面,都与野生型小鼠相似,说明Bmp2的缺失对早期牙齿发育无影响。进一步检测BMP信号其他两个重要配体Bmp4和Bmp7的表达情况,我们发现,Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠牙齿中Bmp7的表达量明显提高。因此,我们得出结论,早期牙齿发育中,BMP信号存在成员之间的功能冗余和互补作用,Wnt1-Cre;Bmp2^f/f小鼠早期牙齿发育未受影响,可能是由于Bmp7的补偿效应。临床数据表明,FGF信号过度激活与人类许多疾病相关,包括颅缝早闭、癌症的发生以及牙齿发育不良等。我们利用K14-Cre和R26R-Fgf8小鼠,构建出在上皮细胞中条件性过表达Fgf8的小鼠K14-Cre;R26R-Fgf8^/+。K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠全身无毛,六（指）趾,切牙发育异常,出现多生牙表型。Azan染色以及Amelogenin免疫荧光染色证实,K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠切牙能够正常分化牙釉质和牙本质,但分泌量和野生型小鼠相比有所减少。进一步研究发现,K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠切牙舌侧颈环舌侧上皮的细胞命运发生改变,重新获得干性并大量增殖,从而导致紧接着舌侧颈环的上皮异常生长,向远端延伸,最终再次形成一颗“类切牙”。对其信号通路的研究表明,切牙上皮Fgf8信号主要通过Erk1/2和p38将信号传入细胞核,同时抑制了切牙中Bmp4和β-catenin信号的表达。以上结论说明,切牙上皮Fgf8信号改变了舌侧颈环上皮细胞的命运,使其产生具有分化成成牙本质细胞以及成釉细胞功能的干细胞,同时抑制了BMP信号和Wnt/β-catenin信号,最终导致切牙多生牙的形成。除了切牙,K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠磨牙呈现出融合牙以及舌侧钉状多生牙现象。通过对磨牙组织切片观察、Micro-CT扫描以及磨牙分化标记蛋白检测后发现,K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠牙齿发育速率被延缓,第一第二第三磨牙发生融合。进一步研究发现,过度激活的Fgf8信号主要通过Erk1/2和p38两条下游信号转导通路将信号传入细胞核。E16.5时,BMP和Wnt/β-catenin信号在K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠第一磨牙和第二磨牙分界处的间充质中异位表达。这些信号的改变促使K14-Cre;R26R-Fgf8^/+小鼠第一第二磨牙连接处细胞异常增殖,内釉上皮无法正常凋亡,进而形成融合牙。以上结论表明,磨牙上皮过度激活的Fgf8信号通过下游Erk1/2和p38信号转导通路进入细胞核,促进细胞增殖,抑制细胞分化,进而延缓牙齿发育速率,并能改变BMP,Wnt/β-catenin信号的表达范围和表达时间,阻止第一磨牙和第二磨牙连接处内釉上皮的正常凋亡,最终造成融合牙的产生。综上所述,论文阐明了由Bmp2突变引起的PRS的发病机制,突出了BMP2在颅面部骨发育中的关键作用,并强调了在胚胎发育过程中,上腭板、舌头和下颌骨形态发生过程中的精确协调。及在牙齿发育过程中,FGF,BMP,Wnt/β-catenin等信号组成复杂的信号网络,互相影响,共同作用,精确调控牙齿的形态发生。