负压状态下肌源干细胞成骨分化的作用及机制

Muscle-derived stem cells (MDSCs) plays a central role during the process of bone healing in open fracture. However, whether negative pressure wound therapy (NPWT) can promote MDSCs proliferation and osteogenic differentiation is unclear. Our precious work showed NPWT could promote proliferation and osteogenic differentiation in periosteal mesenchymal stem cell. Moreover, our previous experiments found that NPWT combined with bone graft may promote bone healing of bone defects. Therefore, we assume that the NPWT may promote osteogenic differentiation of MDSCs. The aim of the present project is to investigate the effect and mechanism of negative pressure on osteogenic differentiation in MDSCs. MDSCs are cultured under negative pressure, the proliferation and osteogenic differentiation are determined. Cell lines with HIF-1α overexpression are established to investigate the role of HIF-1α in the proliferation and osteogenic differentiation under negative pressure. Open fractures animal model is established to study the role of MDSCs under negative pressure in the formation of new bone.

肌源干细胞（MDSCs）在开放性骨折的骨愈合过程中起关键作用，但负压状态能否促进MDSCs的增殖及成骨分化尚不清楚。我们前期研究发现，负压状态可促进骨膜间充质干细胞的增殖及成骨分化；同时，实验发现负压联合植骨可促进骨缺损的愈合。因此提出负压状态可促进MDSCs成骨分化的假设。本项目组拟系统地研究负压促进MDSCs成骨分化的作用及可能的分子机制。拟在负压状态下的生物反应器内培养MDSCs，研究负压作用对MDSCs增殖及成骨分化的影响；构建HIF-1α过表达的MDSCs，并研究在负压状态下HIF-1α对MDSCs增殖及成骨分化的影响；并建立开放性骨折动物模型，研究在负压状态下MDSCs在骨愈合过程中的作用，研究可能的分子机制，为临床应用提供理论依据。

肌源干细胞（MDSCs）在开放性骨折的骨愈合过程中起关键作用，但负压状态能否促进MDSCs的增殖及成骨分化尚不清楚。我们前期研究发现，负压状态可促进骨膜间充质干细胞的增殖及成骨分化；同时，实验发现负压联合植骨可促进骨缺损的愈合。因此提出负压状态可促进MDSCs成骨分化的假设。本项目组拟系统地研究负压促进MDSCs成骨分化的作用及可能的分子机制。拟在负压状态下的生物反应器内培养MDSCs，研究负压作用对MDSCs增殖及成骨分化的影响；构建HIF-1α过表达的MDSCs，并研究在负压状态下HIF-1α对MDSCs增殖及成骨分化的影响；并建立开放性骨折动物模型，研究在负压状态下MDSCs在骨愈合过程中的作用，研究可能的分子机制。. 该项目结果表明，改良Preplate法是一种行之有效的MDSCs分离纯化方法。体外应用NPWT负压反应模型使细胞形态发生改变，并能促进MDSCs增殖和成骨分化。在NPWT加入ERK1/2，p38和JNK通路特异性抑制剂后成骨分化降低，从而证明了NPWT促进肌源干细胞成骨分化过程与MAPK通路有关。体外建立大鼠胫骨开放性骨折模型证明NPWT可显著促进骨折断端MDSCs的增殖，加速骨折愈合。. 以兔腹股沟淋巴漏为动物模型，初步探究了其机制。另外，本项目组还探究了NPWT对糖尿病大鼠创面模型组织和血浆中的microRNA-126表达的影响，以及循环microRNA-126与血管化指标之间的关系。并且，通过国际交流与合作，制备了一种可代谢的镧系纳米颗粒，并将其用于识别术中原位肿瘤血管和栓塞、前哨淋巴结活检等手术，为进一步深入的科研工作打下了一定的基础。