EGF与BMP9信号通路交联调节间充质干细胞的成骨分化

作     者：刘星 

作者单位：重庆医科大学 

学位级别：博士

导师姓名：李廷玉

授予年度：2012年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100101[医学-人体解剖与组织胚胎学] 10[医学] 

主      题：间充质干细胞 骨形态形成蛋白9 表皮样生长因子 成骨分化 动物模型 

摘      要：间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)是具有多向分化潜能的祖细胞，能向生脂细胞、成软骨细胞、成骨细胞和其他谱系细胞分化。骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic proteins,BMPs)在人体内至少有14种不同的亚型存在，对成骨分化有重要作用，其中BMP9成骨能力最强。BMPs通过与BMP受体异二聚体结合并相互作用来激活其信号通路。近来发现BMP类I型受体ALK1和ALK2在BMP9对MSCs诱导成骨非常重要。活化的受体激酶可磷酸化R-Smad因子并通过调节下游的活化因子，从而促进BMP9诱导的MSCs成骨分化作用。BMP9是BMPs中研究得最少的，而它在骨骼发展中的功能和作用达到了普遍地共识。 表皮生长因子（Epidermal growth factor1,EGF）可促进细胞生长、增殖和分化，EGF信号在软骨内成骨和骨骼塑造中有重要作用。当EGF与其位于细胞表面的受体(Epidermal growth factor receptor，EGFR)结合后,刺激受体内蛋白络氨酸激酶活性，激活相关信号通路，导致细胞内一系列生化改变来调节细胞的增殖和分化从而发挥EGF的生物学作用。在本文中，作者针对EGF在BMP9介导的成骨过程中的作用进行了研究。在这项研究中，我们拟研究和分析EGF是否可通过与BMP9的信号交联来促进BMP9诱导的间充质干细胞的成骨分化。体外试验我们发现EGF可明显增强MPB9介导的间充质干细胞成骨的早期、晚期指标，然而EGFR的抑制剂Gefitinib和Erlotinib及受体络氨酸激酶的抑制剂AG-494和AG-1478都可以明显阻止EGF对BMP9介导的ALP活性的增强作用，且与剂量有关。进一步研究发现，在体外胚胎鼠肢体培养试验中，EGF能显著增加BMP9诱导软骨内骨形成，但这种作用也能被EGFR抑制剂所阻断。通过体内试验，我们发现EGF的外源性表达能有效地加强了BMP9诱导干细胞移植实验中的异位骨形成，产生了更大的，更成熟的骨质。从作用机制上研究发现，一方面EGF可促进BMP9在间充质干细胞内的表达，另一方面BMP9通过Smad1/5/8信号通路明显上调EGFR的表达。因此，在间充质干细胞内EGF与BMP9间的信号通路交联在调节成骨分化中起重要作用。EGF与BMP9之间这种协同作用在再生医学中能很好促进骨形成。