BMP9-MAPK信号途径调控间充质干细胞成骨分化

BMP9是一种强效诱导成骨分化的细胞因子，但对于其诱导成骨分化相关的信号转导途径及其调控机理，目前了解甚少。前期工作发现：BMP9-MAPK信号转导途径可能参与调控间充质干细胞成骨分化，但对BMP9-MAPK对间充质干细胞成骨分化的调控作用特点，以及调控作用的分子机制都尚不清楚。本研究着眼于深入解析BMP9-MAPK途径对于间充质干细胞成骨分化的调控作用及其机制。首先利用Western Blot证实BMP9-MAPK途径在间充质干细胞中的存在；随后利用体外细胞实验和动物实验全面分析和确认BMP9-MAPK对于间充质干细胞成骨分化的调控作用及特点；最后从细胞增殖与分化、对经典Smad途径的影响、对成骨关键转录因子调控三个方面入手，探讨BMP9-MAPK途径诱导间充质干细胞成骨分化的分子机制。在此基础上，丰富和完善BMP9诱导成骨分化的信号转导网络，为全面揭示BMP9诱导成骨分子机制奠定基础

为了确认BMP9是否可以活化间充质干细胞中的MAPKs信号，利用BMP9处理间充质干细胞，通过Western blot检测间充质干细胞中MAPKS的活化情况，结果发现细胞内p38、ERK1/2、JNK和ERK5的总蛋白水平没有明显变化，但是其磷酸化水平明显增高，由此提示：BMP9可以活化MAPKs信号途径。随后，通过抑制剂和RNA干扰抑制MAPKs的活性，检测其对于BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化的影响。体外细胞实验（碱性磷酸酶活性，钙盐沉积，骨钙素和骨桥蛋白）和体内动物（裸鼠皮下异位成骨实验、HE染色，Masson染色和阿新蓝染色）实验均发现：抑制p38、JNK和ERK5，BMP9所诱导的间充质干细胞成骨分化明显降低；而抑制ERK1/2后，BMP9所诱导的间充质干细胞成骨分化却有所增强。这表明MAPKs家族成员在BMP9所诱导的间充质干细胞成骨分化中所起的作用并不相同，p38、ERK1/2、JNK可能是正向调控，ERK1/2可能是负向调控作用。.为了解析MAPKs调控BMP9所诱导的间充质干细胞成骨分化可能的分子机制，利用荧光素酶报告基因实验，RT-PCR，Western blot检测了抑制MAPKs活性后对于Smad经典信号通路和成骨关键基因Runx2的影响，结果发现，抑制p38、JNK和ERK5，Smad经典信号通路活性降低，成骨关键基因Runx2的表达和活性下降；而抑制ERK1/2后，Smad经典信号通路活性升高，成骨关键基因Runx2的表达和活性也升高，由此表明，MAPKs调控调控BMP9所诱导的间充质干细胞成骨分化至少通过影响Smad经典信号通路和成骨关键基因Runx2的来实现。.本项目共发表相关研究论文7篇，其中SCI收录论文4篇。培养博士研究生3名，硕士研究生3名