MXRA7基因在骨髓微环境及造血重建中的作用及机制研究

The bone marrow microenvironment is thought to be a critical regulator of hematopoietic stem cells (HSCs) survival, proliferation, differentiation and apoptosis. Studies of molecular that regulate HSCs are important for clarify the hematopoietic mechanism, and have guiding roles in clinical practice (such as hematopoietic disease therapy, hematopoietic stem cell transplantation and hematopoietic reconstitution). Extracellular matrix has been implicated with modulating HSCs functions and/or hematopoiesis. Matrix metalloproteinases (MMPs) play important roles in hematopoietic stem cells mobilization and homing. And our previous study indicated that knockout of MXRA7 promoted hematopoietic recovery, while overexpression of MXRA7 inhibited hematopoietic and immune reconstitution, so we propose that MXRA7 may play an important role in regulation of hematopoietic recovery and reconstitution. The aim of this project is to further study the role of MXRA7 in hematopoietic recovery and reconstitution through the mice nonmyeloablative model and HSCs transplantion model. We will provide experimental basis for the physiological mechanism of hematopoiesis, and also provide new clues for further clinical hematopoietic stem cell transplantation.

骨髓微环境对于造血干细胞的生长、增殖、分化以及凋亡具有重要的调节作用。从造血微环境中寻找、鉴定作用于造血干细胞的分子，对阐明造血机制具有重要意义，也将对相关的临床实践（如造血疾病治疗、造血干细胞移植、造血重建等）具有指导作用。细胞外基质重建影响造血干细胞功能和骨髓造血活动，其中基质重建相关蛋白MMPs在造血干细胞的动员和归巢中发挥重要作用，我们前期预实验证明基质重建相关基因MXRA7的缺失会促进造血恢复，而过表达MXRA7则会抑制造血和免疫重建，因此我们提出MXRA7可能参与调控造血恢复和造血重建。本课题将通过建立小鼠非清髓模型、造血干细胞移植模型和体外细胞实验系统来研究MXRA7在造血恢复和造血重建中发挥的作用及其作用机制。通过该项目的研究除了可以为阐明造血生理机制提供资料外，也可进一步为造血干细胞移植的临床实践提供新线索，因此具有重要的研究意义。

MXRA（Matrix Remodeling Associated Genes，基质重建相关基因）家族包括8个成员，MXRA1-MXRA8，他们总是与已知的基质重建相关基因（如MMPs、TIMPs、BM40）共表达，且已证实MXRA家族的一些成员参与基质重建。而MXRA7作为基质重建相关基因家族的一员，其功能尚未研究报道。基质重建会影响造血微环境，公共数据库显示MXRA7表达在造血干细胞中，说明MXRA7可能参与造血过程。因此我们对MXRA7在造血系统中的作用进行了研究。实验结果表明MXRA7敲除或过表达对小鼠造血细胞的恢复和重建影响不明显。敲除MXRA7会减少外周血中血小板数量和骨髓中巨核细胞的百分比。敲除MXRA7还会抑制造血干祖细胞向巨核细胞的分化。结果还发现敲除MXRA7增强血小板的聚集、降低血小板活化、促进血小板早期凋亡，但是不影响尾出血时间和血小板寿命。体外细胞实验中，敲低MXRA7会抑制MEG-01细胞的增殖和分化，还会抑制p-ERK和β-Tubulin的表达。此外，与WT小鼠相比，MXRA7-/-小鼠股骨长度、干骺端骨体积分数（BV/TV）、股骨生长板的厚度及松质骨的骨小梁数量均降低。MXRA7-/-小鼠成骨细胞数量少于WT 小鼠。在骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中MXRA7的表达增加，而在脂肪细胞分化过程中表达降低。MXRA7-/- BMSCs成骨分化能力减弱，脂肪分化能力增强。敲除MXRA7可以通过降低ERK的磷酸化和β-catenin的活化来调控BMSCs向成骨细胞分化的过程。.我们的研究发现敲除MXRA7会抑制巨核细胞的分化和血小板生成，MXRA7可以通过调节BMSCs向成骨细胞和脂肪细胞分化之间的平衡来调控骨形成。需进一步探讨MXRA7的相关作用机制，为治疗血小板相关疾病提供理论基础，从而使其成为血小板相关疾病的新靶点。此研究也有助于加全面的理解BMSCs分化的分子机制，为临床上增加骨量或者骨修复提供新的治疗策略。