间充质干细胞向关节软骨细胞诱导分化过程中低氧/HIF-1α的调控作用

软骨细胞通过低氧诱导因子(HIF)途径使其能在低氧环境中维持代谢并保存基质均一性，HIF-1α是其中关键因子。间充质干细胞（MSC）植入是治疗关节软骨缺损新方法，但MSC诱导分化机理尚不清楚，诱导其向功能性关节软骨定向分化还存在缺陷，现对低氧环境的影响作用研究较少。推测建立适应关节内低氧环境的氧感应机制可能是MSC向软骨细胞分化的关键性环节，也是决定软骨修复长期疗效的重要因素。本课题拟在对比MSC诱导分化前后对低氧环境反应异同并与关节软骨细胞对照基础上，明确分化过程中是否存在MSC低氧感应的改建，利用Cre /Loxp条件性基因敲除技术研究HIF-1α在MSC低氧感应机制中的关键性作用，并通过研究低氧反应过程中MSC内HIF-1α磷酸化修饰水平及相关信号通路的作用，尝试阐明MSC氧感应机制改建的分子机制。这可以深入了解MSC软骨分化调控机制，有助于寻找提高软骨缺损疗效最佳策略。

软骨细胞通过低氧诱导因子(HIF)途径使其能在低氧环境中维持代谢并保存基质均一性，HIF-1α是其中关键因子。骨髓来源间充质干细胞（BMSCs）向软骨细胞诱导分化后修复关节软骨缺损这一方法受到越来越多关注，但MSC诱导分化机理尚不清楚，尚缺乏稳定的、重复性好的及优良的诱导MSCs软骨分化体系。本研究发现相对于常氧条件，低氧环境(2% O2)促进MSCs的增生和活性。发现低氧环境促进软骨诱导下MSCs内 aggrecan, collagen II 和 Sox9的mRNA表达,表明低氧环境促进MSCs软骨分化。通过用Cre /Loxp技术分别敲除MSCs内HIF-1α基因和VHL基因,证实在软骨诱导分化过程中HIF-1和HIF-2均对MSC氧感应机制起调控作用，HIF-1和HIF-2高表达可促进MSC的软骨分化。研究还发现静水压力的强度和持续时间的不同可以调节MSCs分别向脂肪细胞、软骨细胞和骨系细胞方向分化。这些结果可以有助于寻找最佳的MSCs软骨诱导分化体系，并为基于细胞移植的软骨治疗的新策略和新方法提供研究基础。