NF-κB在材料所致炎症中的作用及其力学条件下对成骨活性的影响

炎症反应是材料植入人体后能否成功的关键因素，许多研究已经表明NF-κB信号通路是材料所致炎症反应的重要环节，但材料与NF-κB信号通路相互作用的靶点至今尚未清楚，因而无法确定材料的结构性能与炎症反应程度之间的关系，更无法进行低炎症反应材料的分子设计。在骨组织的修复过程中，NF-κB还参与了力学信号在细胞内的转导过程，力学刺激可致G蛋白活化, 通过PI导致NF-κB信号的激活，从而影响细胞的功能状态。本项目是在课题组多年研究材料与细胞相互作用的基础上，进一步探讨材料所致NF-κB反应强弱对MSC等细胞功能状态的影响，探索材料与NF-κB信号通路相互作用的靶点。研究NF-κB同时介导的炎症反应与力学刺激在MSC等细胞增殖及分化方面所起的作用；充分了解NF-κB在它们之间所构筑的信号网络，为设计免疫相容性好，有利于细胞成骨活性的材料奠定理论基础。

本项目是在前期研究工作的基础上较系统地研究不同分子量的壳聚糖所致炎症反应强度及其对细胞成骨活性的影响，探索材料与NF-κB通路的作用靶点，确定材料引起的炎症程度对MSC和成骨细胞功能的影响。探索材料、免疫系统、骨组织细胞之间的相互关系，充分了解NF-κB通路在它们之间所构筑的信号网络，为设计与选择免疫相容性好，有利于细胞成骨活性的理想材料奠定理论基础和实验依据。初步研究结果表明：1）壳寡糖对NF-κB依赖的荧光素酶活性的刺激作用并未随着壳寡糖的糖环数增加而增加，而是呈现出不规则的趋势。说明COS对NF-κB信号通路的作用与其分子量并不呈现出线性关系。其中COS4与COS6相对于对照组具有明显的刺激作用，分别为对照组的3.67和2.83倍，具有显著性差异。2）含有不同糖环数的COS对A549细胞增殖的影响表现出不同的结果，其中COS6抑制肿瘤细胞生长的作用最强，COS2、COS3、COS4对A549细胞生长无明显的抑制作用。3）壳寡糖的浓度和作用时间可以按规律调控RAW264.7的各种免疫活性，COS4与COS64对金黄色葡萄球菌和碳纳米管的吞噬能力也相应得到增强。4）COS优先定位于细胞内的线粒体，当线粒体复合COS的能力已经达到饱和时，此时COS不仅仅主要局限于线粒体，胞浆、胞核均有COS存在，且可在核膜和核仁富集。5）壳聚糖水凝胶不仅能支持MC3T3-E1的存活，还能有效的促进细胞的增殖、ALP的分泌和成骨相关基因的表达，COS1的促进效果最为明显。本项目的研究结果为进一步探讨壳聚糖不同降解阶段产物与细胞之间的相互作用及其在生物体内的作用机制奠定了一些基础，为壳聚糖类组织工程支架材料的制备和不同降解阶段的作用机制提供了一些基本的实验依据。