Nestin阳性干细胞来源H型血管在颅颌面骨骼发育及创伤修复中的作用研究

Sufficient vascularization is highly essential for bone development and damage repair. Type H vessels as a newly discovered capillary subtype could couple angiogenesis to osteogenesis, thereby enhancing skeleton maturation, repair and regeneration. Our previous study demonstrated that type H endothelial cells are derived from Nestin+ stem cells and moreover, we identified the presence of Nestin+ stem cells and type H vessels in craniofacial bone. However, the role of Nestin+ stem cells-derived type H vessel in development and damage repair of cranio-maxillofacial skeleton is still unknown. Thus, this study intends to determine the role of Nestin+ stem cells- derived type H vessels in development of cranio-maxillofacial skeleton through cell lineage tracing and cell deletion system. Then track the whole process of Nestin+ stem cells-derived type H vessels in damage repair of skull. At last, invertingly verify the role of Nestin+ stem cells- derived type H vessels in damage repair of skull through Nestin+ cells deletion mice model. This study not only answers the biological question about Nestin+ stem cells-derived type H vessel in development and damage repair of cranio-maxillofacial skeleton, but also provides a new sight for the clinical treatment of cranio-maxillofacial damage and malformation.

充分血管化，是骨发育和创伤修复的关键环节。新发现的骨髓H型血管，可偶联血管生成和骨生成，促进骨骼成熟和再生修复，但来源不清（Nature 2014）。申请者在前期研究中证实H型血管内皮细胞由Nestin阳性干细胞分化而来，也发现颅骨中存在Nestin阳性干细胞和H型血管内皮细胞，但它们是否参与了颅颌面骨骼的发育过程，以及其在颅骨创伤修复中的作用和变化规律，都鲜有报道。因此，本课题拟利用动物体内谱系示踪和转基因剔除技术，研究Nestin 阳性干细胞来源H血管在颅颌面骨骼发育过程中的功能；建立颅骨缺损模型，实时追踪Nestin阳性干细胞来源H型血管参与修复创伤的过程 ；建立Nestin阳性干细胞剔除小鼠模型，反相印证上述结果。结果不仅能回答Nestin阳性干细胞来源H型血管在颅颌面部发育和创伤修复中的功能这一基本生物学问题，同时为颅颌面骨创伤和骨畸形的修复治疗提供新的思路。

颅颌面部骨创伤治疗对功能和美观的修复要求极为严格，充分血管化，是保障颅颌面骨修复功能和形态完美协调的前提。Nestin阳性干细胞来源H型血管可偶联血管生成和骨生成，然而其在颅颌面骨骼发育和创伤修复过程中的作用尚不明确。本研究期望通过体内谱系示踪、组学分析等手段明确Nestin阳性干细胞来源H型血管在颅颌面部骨发育和创伤修复过程中的作用，全面和深入的探讨Nestin阳性干细胞来源H型血管的功能和临床应用价值，为临床治疗提供理论依据和新策略。. 本项目严格按照基金委批准的计划任务书执行，并有以下发现：①完成了Nestin阳性干细胞在颅颌面骨骼发育过程中的作用研究：发现胚胎期Nestin阳性干细胞具有多能性，进入成熟期则主要参与H型血管生成；②完成了追踪Nestin阳性干细胞来源H型血管参与颅骨创伤修复的过程：发现颅骨创伤修复过程中Nestin阳性干细胞通过分化成H型血管内皮细胞，形成H型血管，进而参与骨生成，影响愈合；③反向印证了Nestin阳性干细胞来源H型血管在颅颌面创伤修复过程中的作用：发现Nestin阳性干细胞对颅骨损伤修复至关重要，缺失后将影响H型血管生成，进而延缓修复过程；④完成了Nestin阳性干细胞来源H型血管调控颅骨创伤修复的机制研究：发现PTH可通过PTH1R调控Nestin阳性干细胞来源H型血管生成；⑤延伸发现颅颌面骨骼中Nestin阳性干细胞的新特性：颅颌面Nestin阳性干细胞与长骨Nestin阳性干细胞特性不同，主要通过调控血管形成参与颅骨骨骼发育；⑥新发现调控Nestin阳性干细胞分化潜能的分子机制：Kdm6b通过移除组蛋白甲基化修饰酶H3K9me3和H3K27me3，调控Nestin阳性干细胞分化潜能；⑦拓展发现Nestin阳性干细胞参与骨重塑失衡过程中的异常H型血管生成:异常的Nestin阳性干细胞来源H型血管生成，可引发骨重塑失衡，造成异位骨化。. 综上，本项目阐明了Nestin阳性干细胞来源H型血管在颅颌面骨骼发育及创伤修复中的作用，达到了研究目标，为临床治疗颅颌面部创伤提供了理论依据。