缺氧誘導因子-1a增強骨形態(tài)發(fā)生蛋白-9介導的間充質(zhì)干細胞成骨分化及其機制研究.pdf

1、間充質(zhì)干細胞(MSCs)具有自我更新能力，能分化為成骨細胞、成軟骨細胞、成脂細胞和肌原性細胞等。其成骨誘導分化特征具有臨床應(yīng)用價值?？捎脕碇委熑绻?jié)段性骨缺損、骨不連及脊柱融合失敗等。在生物組織工程骨再生領(lǐng)域中，有著廣泛的應(yīng)用潛能。本實驗室系統(tǒng)比較了從BMP2到BMP15的多種BMP家族成員，證明BMP9是體內(nèi)外誘導MSCs成骨分化最強的成員之一。明確其它生長因子能否協(xié)同和促進BMP9介導的成骨分化能力及其機制研究，將為構(gòu)建高效成骨植骨材

2、料尋找新的方向。
　　 實驗方法:在本文中，作者針對缺氧誘導因子1a(Hypoxia-inducible factor1a，HIF1a)在BMP9介導的成骨過程中的作用進行了研究。首先，通過AdEasy重組腺病毒系統(tǒng)構(gòu)建并鑒定HIF1a表達腺病毒的構(gòu)建及鑒定。研究HIF1a增強BMP9介導的間充質(zhì)干細胞分化成骨作用的體內(nèi)、外實驗研究;并初步研究BMP9和HIF1a之間的交叉調(diào)控機制。
　　 結(jié)果:MSCs的HIF1a內(nèi)源

3、性表達極低。用AdEasy重組腺病毒技術(shù)構(gòu)建Ad-HIF1α，常氧下轉(zhuǎn)染MSCs;MSCs可高水平并持續(xù)表達HIF1α。外源性高表達HIF1a可明顯提高由BMP9介導的C3H10T1/2、iMEFs等間充質(zhì)干細胞的早期成骨標志物堿性磷酸酶(ALP)和中晚期成骨標志物的表達。HIF1a沉默可抑制BMP9介導的MSCs早期成骨標志物堿性磷酸酶(ALP)表達活性和晚期成骨分化標志物礦化鈣鹽結(jié)節(jié)形成。HIF1a拮抗劑CAY10585抑制HIF1

4、a的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，起到拮抗HIF1a的作用。CAY10585可抑制BMP9的促進MSCs的ALP活性和鈣鹽結(jié)節(jié)形成。COCI2化學誘導模擬建立缺氧模型下，HIF1a沉默可抑制HIF1a蛋白生成。HIF1a沉默可抑制BMP9介導的MSCs的ALP活性和細胞晚期成骨分化和礦化作用。在干細胞移植實驗中，HIF1a能增強BMP9介導的體內(nèi)異位骨形成。ChIP技術(shù)證實BMP9刺激導致Smad1/5/8復合體招募結(jié)合到HIF1a啟動子;提示BMP

5、9調(diào)控的間充質(zhì)干細胞成骨分化信號中，Smad1/5/8可配合HIF1a的轉(zhuǎn)錄。BMP9可促進MSCs內(nèi)HIF1a的mRNA表達和蛋白生成。HIF1a可明顯增強BMP9及其受體結(jié)合后介導的Smad1/5/8磷酸化激活過程。HIF1a與BMP9共同作用于間充質(zhì)干細胞時，存在交叉調(diào)控(Cross-talk)機制，表現(xiàn)為BMP9激活并強化HIF1a的功能，而HIF1a也能明顯增強Smad1/5/8磷酸化過程，從而促進BMPs-Smad經(jīng)典通路信