缺氧誘導(dǎo)因子-1a增強(qiáng)骨形態(tài)發(fā)生蛋白-9介導(dǎo)的間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化及其機(jī)制研究.pdf

1、間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)具有自我更新能力，能分化為成骨細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞、成脂細(xì)胞和肌原性細(xì)胞等。其成骨誘導(dǎo)分化特征具有臨床應(yīng)用價(jià)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)MSCs成骨分化最強(qiáng)的成員之一。明確其它生長因子能否協(xié)同和促進(jìn)BMP9介導(dǎo)的成骨分化能力及其機(jī)制研究，將為構(gòu)建高效成骨植骨材

2、料尋找新的方向。
　　 實(shí)驗(yàn)方法:在本文中，作者針對缺氧誘導(dǎo)因子1a(Hypoxia-inducible factor1a，HIF1a)在BMP9介導(dǎo)的成骨過程中的作用進(jìn)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(dá)腺病毒的構(gòu)建及鑒定。研究HIF1a增強(qiáng)BMP9介導(dǎo)的間充質(zhì)干細(xì)胞分化成骨作用的體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)研究;并初步研究BMP9和HIF1a之間的交叉調(diào)控機(jī)制。
　　 結(jié)果:MSCs的HIF1a內(nèi)源

3、性表達(dá)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(dá)HIF1α。外源性高表達(dá)HIF1a可明顯提高由BMP9介導(dǎo)的C3H10T1/2、iMEFs等間充質(zhì)干細(xì)胞的早期成骨標(biāo)志物堿性磷酸酶(ALP)和中晚期成骨標(biāo)志物的表達(dá)。HIF1a沉默可抑制BMP9介導(dǎo)的MSCs早期成骨標(biāo)志物堿性磷酸酶(ALP)表達(dá)活性和晚期成骨分化標(biāo)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(jìn)MSCs的ALP活性和鈣鹽結(jié)節(jié)形成。COCI2化學(xué)誘導(dǎo)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(dǎo)的MSCs的ALP活性和細(xì)胞晚期成骨分化和礦化作用。在干細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)中，HIF1a能增強(qiáng)BMP9介導(dǎo)的體內(nèi)異位骨形成。ChIP技術(shù)證實(shí)BMP9刺激導(dǎo)致Smad1/5/8復(fù)合體招募結(jié)合到HIF1a啟動(dòng)子;提示BMP

5、9調(diào)控的間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化信號(hào)中，Smad1/5/8可配合HIF1a的轉(zhuǎn)錄。BMP9可促進(jìn)MSCs內(nèi)HIF1a的mRNA表達(dá)和蛋白生成。HIF1a可明顯增強(qiáng)BMP9及其受體結(jié)合后介導(dǎo)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(xì)胞時(shí)，存在交叉調(diào)控(Cross-talk)機(jī)制，表現(xiàn)為BMP9激活并強(qiáng)化HIF1a的功能，而HIF1a也能明顯增強(qiáng)Smad1/5/8磷酸化過程，從而促進(jìn)BMPs-Smad經(jīng)典通路信