OGN调控MSCs定向分化治疗老年性骨质疏松症的功能及其机制

老年性骨质疏松(SOP)已成为危害人类健康的重要社会问题。成骨细胞数量不足和功能缺陷往往与骨髓脂肪细胞的增加相伴行，是SOP的主要病因。骨髓间充质干细胞（MSCs）具有成骨和成脂分化的可塑性，如何调控MSCs分化以促进成骨抑制成脂是治疗SOP的有效途径。我们前期研究发现： OGN抑制3T3L1前脂肪细胞分化；骨中OGN随增龄表达下降；OGN在降低原代MSCs PPARγ2表达的同时增加成骨分化因子Cbfa1的表达。因而，OGN可能是调控MSC定向分化的新因子，并可能是治疗SOP的新靶点。我们将利用OGN蛋白、慢病毒介导RNA干扰或高表达转染等技术深入研究OGN调控MSCs成脂成骨分化的作用；明确OGN抑制MSCs成脂分化后对成骨细胞、破骨细胞功能的影响；探讨OGN调控MSCs分化的分子机制；通过慢病毒介导OGN转基因的MSCs处理SAMP6快速老化小鼠，进一步研究OGN对SOP的治疗作用。

骨间充质干细胞（BMSCs）具有多向分化潜能，本课题主要研究Osteoglycan基因（OGN）在BMSCs分化中的作用。 本课题发现，OGN在BMSCs成骨分化中上升，同时在成脂分化中下降。在MSCs成脂诱导中，Pparγ2上升趋势同OGN下降趋势的模式特点紧密相关。同样在3T3-L1细胞和原代脂肪细胞早期分化阶段，OGN表达急剧受抑。而且Pparγ2激活剂（PZD）在MSCs、3T3-L1、原代脂肪细胞中均能抑制OGN表达，这些都提示OGN是Pparγ2的靶基因，Pparγ2抑制OGN可能是成脂分化的基本条件之一。 OGN蛋白（Mimecan）能促进原代BMSCs中成骨基因的表达（Alp、Colla1、Ocn），并抑制Pparγ2表达，提示OGN可能通过抑制成脂分化，转分化MSCs至成骨方向，而且OGN能反作用Pparγ2,从而调节转录活性。 有研究提示在垂体细胞中，OGN是糖皮质激素受体的靶基因，在MSCs细胞中，一定浓度的DEX可呈GR依赖性促进OGN表达 ，但持续高浓度的DEX在MSCs成骨分化后期可显著抑制OGN表达，这可能是大剂量DEX抑制成骨细胞矿化的可能机制之一。在糖皮质激素诱导的骨质疏松小鼠模型中，原代BMSCs成骨能力减弱成脂能力加强，OGN表达明显被抑制，而Pparγ2 表达增强，不同于体外实验的这种结果提示OGN在体内可能受HPA轴的复杂调控，是其负反馈调节环路中的重要一员。OGN是一种新的激素，从人血清中可检测到高丰度的OGN蛋白，而且肥胖人群血清OGN水平明显上升，这提示OGN是肥胖病理过程的参与者之一。进一步研究表明，OGN在皮下脂肪（SAT)和内脏脂肪(VAT)中表达丰度和对激活剂/抑制剂的敏感性均不同，Pparγ2激动剂、棕榈酸均能抑制SAT中OGN表达，而VAT中OGN对这些刺激不敏感，出现脂肪组织局部的“OGN抵抗”这可能是造成高血清OGN水平的原因。