基于Wnt信号传导通路研究黄精多糖调控骨髓间充质干细胞ST2向成骨细胞转化的分子机制

Polygonatum is Guangxi typical herbs. Polygonatum polysaccharide is the Polygonatum main ingredients. Our group found that Polygonatum polysaccharide can promote osteoblast differentiation, and Improve Osteoporosis symptoms. We though that Polygonatum polysaccharide promote osteoblast differentiation may through Wnt/β-catenin signaling pathway. To prove this hypothesis, we will use BC8 mice bone marrow stromal stem cells ST2 as Cytology model. We will use Dual-luciferase reporter gene assay, real time PCR, Western blot , RNA interference, proteins identified by mass spectrometry and analysis techniques , to find out Polygonatum polysaccharide's improved effect in the process of bone marrow mesenchymal stem cells Differentiate into osteoblast., find out the impotant protein in this process. At the same time, we will try to reveal the founction of Wnt/β-catenin signaling pathway in this process. We will find out the mechanism of Polygonatum polysaccharide treat osteoporosis the role machines through gene and protein levels.

黄精多糖是传统抗衰老植物黄精的主要成分。本课题组在前期的研究中发现黄精多糖能促进成骨细胞分化，对骨质疏松症的骨质改善具有确切的促进作用，同时国内外鲜见黄精多糖防治骨质疏松症的相关报道。我们推测黄精多糖促进成骨细胞分化可能通过Wnt/β-catenin信号通路。为了证明这一假说，我们将通过BC8小鼠骨髓基质中分离出来的间质干细胞ST2，采用双荧光素酶报告基因技术、real time PCR、Western blot、RNA干扰、蛋白质的质谱鉴定与分析等手段，从分子、细胞、蛋白质等多层次明确黄精多糖在骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化中的促进作用；明确骨髓间充质干细胞向成骨细胞转化过程中受到黄精多糖的作用后发生变化的重要蛋白质；揭示黄精多糖通过影响Wnt/β-catenin信号通路从而促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的机制，获得基因、蛋白质、细胞水平上的黄精多糖治疗骨质疏松症的作用机制。

项目背景：骨质疏松症是骨科疾病领域的热点和难点，传统药物在治疗过程中存在诸多不足，寻找安全、经济及有效的防治骨质疏松症的药物显得尤为迫切。黄精具有调节免疫、抗肿瘤、抗衰老、抗氧化、抗自由基损伤等多种药理作用，且国内外尚未有其防治骨质疏松症的相关报道。因此，本课题组拟在前期研究有所发现的基础上系统深入的探索黄精多糖（Polygonatum Sibiricum Polysaccharide，PSP）治疗骨质疏松症的相关机制。. 主要研究内容：（1）明确PSP在骨髓间充质干细胞（BMSCs）向成骨细胞分化过程中的作用，探讨PSP通过影响Wnt/β-catenin 信号通路从而促进BMSCs向成骨细胞分化的机制。（2）通过体内外实验，探讨PSP在破骨细胞相关骨质疏松症中的作用机制。（3）构建LRP5-siRNA的慢病毒表达载体，探讨PSP对LRP5-siRNA小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响，明确LRP5在PSP促进成骨细胞分化中的作用。. 重要结果：PSP通过上调成骨相关基因的表达促进BMSCs向成骨细胞分化；PSP促进BMSCs的β-catenin蛋白向细胞核转移，从而激活Wnt/β-catenin信号通路；同时，PSP可增强β-catenin转录活性，介导下游靶基因的表达；PSP对体外诱导骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化过程具有抑制作用；动物实验发现PSP具有缓解脂多糖诱导的小鼠颅骨骨溶解和防治去卵巢大鼠骨量丢失的作用；PSP不依赖于LRP5激活Wnt信号通路中的重要因子β-catenin，促进BMSCs向成骨细胞分化；PSP不依赖于LRP5增强β-catenin/TCF的转录活性，激活Wnt/β-catenin信号通路下游靶基因的表达。. 科学意义：该项目从具有调节免疫、抗肿瘤、抗衰老等多种功效的天然植物黄精（黄精多糖）中探索其调控成骨细胞增殖/破骨细胞分化的分子机制，通过体内外实验证实了黄精多糖具有明显防治骨质疏松症的作用，补充与更新了骨质疏松症防治的传统理论，为防治骨质疏松症提供潜在的治疗靶点和开辟新的研究思路。