008160128s2015                                                eng  d
■001CHIMSIN00468662
■00520160128072700.5
■020    ▼a9781303604911
■035    ▼a(UMI)AAI3604678
■040    ▼aUMI▼cUMI▼dPQKOR
■08204▼a230▼222
■090    ▼aPh.D.
■1001  ▼aLambi,  Alex  Gregory.
■24514▼aThe  intricate  role  of  connective  tissue  growth  factor  (CTGF/CCN2)  in  prenatal  osteogenesis▼bA  heretofore  oversimplified  dogma  of  the  CCN  field▼h[e-book]
■260    ▼aAnn  Arbor,  MI▼bUMI  Dissertations  Publishing▼c2015
■300    ▼a149  p
■500    ▼aAdviser:  Steven  N.  Popoff.
■502    ▼aThesis  (Ph.D.)▼bTemple  University▼d2015.
■520    ▼aConnective  tissue  growth  factor  (CTGF/CCN2)  is  axiomatically  necessary  for  proper  skeletal  development  and  function.  We  need  not  look  further  than  the  studies  that  have  been  done  to  date  utilizing  mice  genetically  engineered  to  lack  CTGF  production.  These  CTGF  null  or  knockout  (KO)  mice  fail  to  form  a  normal  murine  skeleton  and  instead  yield  one  littered  with  bony  dysmorphisms,  including  incompetent  craniofacial  development,  kinked  limb  bones,  and  misshapen  ribs  that  are  not  conducive  to  proper  respiratory  function.  As  a  result,  the  global  lack  of  CTGF  is  incompatible  with  postnatal  life.  A  closer  look  at  several  sites  demonstrated  defects  in  physiologic  processes  necessary  for  bone  formation  -  angiogenesis,  chondrogenesis,  and  osteogenesis.  Therefore,  the  dogma  in  the  CCN  protein  field  to  date  has  been  that  systemic  ablation  of  CTGF  production  in  vivo  results  in  global  defects  in  bone  development.
■520    ▼aWe  believe  this  dogma  is  an  oversimplification  of  the  role  of  CTGF  on  skeletal  development.  Our  initial  impetus  leading  us  to  this  belief  was  the  gross  identification  of  the  specific  skeletal  sites  malformed  in  CTGF  KO  mice,  in  particular  the  bones  of  the  limbs.  While  in  the  lower  limb  of  CTGF  KO  mice  the  tibiae  and  fibulae  are  misshapen,  the  adjacent  femora  and  digits  are  phenotypically  normal.  The  same  is  true  for  the  upper  limb,  in  which  the  radii  and  ulnae  are  phenotypically  abnormal  while  the  humeri  and  digits  are  normal.  Therefore,  we  believe  that  the  role  of  CTGF  in  skeletogenesis  is  site-specific  such  that  its  loss  affects  local  skeletal  patterning  and/or  mechanobiological  cues  resulting  in  the  unique  phenotype  seen  in  CTGF  KO  mice.
■520    ▼aThe  research  of  this  dissertation  constitutes  a  comprehensive  skeletal  analysis  of  CTGF  KO  mice  and  in  so  doing  we  determined  the  extent  and  location  of  skeletal  abnormalities.  We  found  skeletal  site-specific  changes  in  growth  plate  organization,  bone  microarchitecture  and  shape  and  gene  expression  levels  in  CTGF  KO  compared  to  wild-type  (WT)  mice.  Growth  plate  malformations  included  reduced  proliferation  zone  and  increased  hypertrophic  zone  lengths.  Appendicular  skeletal  sites  demonstrated  decreased  metaphyseal  trabecular  bone,  while  having  increased  mid-diaphyseal  bone  and  osteogenic  expression  markers.  Axial  skeletal  analysis  showed  decreased  bone  in  caudal  vertebral  bodies,  mandibles,  and  parietal  bones  in  CTGF  KO  mice,  with  decreased  expression  of  osteogenic  markers.  Analysis  of  skull  phenotypes  demonstrated  global  and  regional  differences  in  CTGF  KO  skull  shape  resulting  from  allometric  (size-based)  and  non-allometric  shape  changes.  Localized  differences  in  skull  morphology  included  increased  skull  width  and  decreased  skull  length.
■520    ▼aWe  further  continued  the  skeletal  characterization  of  CTGF  KO  bones  with  an  analysis  of  bone  cell  ultrastructure  and  matrix  composition.  These  studies  demonstrated  that,  while  CTGF  is  not  necessary  for  complete  morphologic  maturation  of  bone  cells,  global  ablation  results  in  ultrastructural  features  not  commonly  seen  in  WT  bones.  Our  findings  include  drastically  dilated  rough  endoplasmic  reticulum  (RER)  in  osteoblasts  of  the  tibial  diaphyseal  region,  comprising  the  phenotypic  kink  in  CTGF  KO  mice  and  ultrastructural  dysmorphologies  of  CTGF  KO  osteoclasts  including  multi-layered,  membranous  inclusions,  decreased  vacuolization  and  ruffled  border  extents,  and  disproportionately  large  clear  zones.  Lastly,  FT-IR  analysis  demonstrated  heterogeneity  in  CTGF  KO  bone  composition.  The  results  of  this  dissertation  have  revealed  a  more  complex  role  for  CTGF  in  osteogenesis  and  have  identified  potential  mechanisms  and  future  research  directions  to  fully  understand  this  intricate  story.
■650  4▼aCellular  biology
■650  4▼aDevelopmental  biology
■71020▼aTemple  University▼bCell  Biology.
■85640▼uKTLA/2015/3604678.pdf