低氧诱导因子-1α对骨形态发生蛋白2诱导的干细胞成软骨、成骨分化的影响

作者：周年; 黄伟; 廖军义; 胡宁; 陈筱蓉; 梁熙; 司维柯; 杨忠; 易世雄; 凡廷旭; 赵辰

来源：第三军医大学学报, 2014, 36(12): 1243-1248.

DOI：10.16016/j.1000-5404.2014.12.001

• 低氧诱导因子-1α
• 骨形态发生蛋白2
• 干细胞
• 软骨分化
• 成骨分化

目的探讨低氧通路中关键转录调控因子低氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)对骨形态发生蛋白2(bone morpho-genetic protein 2,BMP2)诱导干细胞骨、软骨分化的影响,阐明HIF-1α在干细胞成骨、软骨分化中的作用。方法构建相应腺病毒AdBMP2、AdHIF-1α、AdGFP,单独或共同感染干细胞,Western blot法检测成软骨、成骨分化关键转录调控因子Sox9、Runx2的表达,Real-time PCR法检测成软骨、成骨分化标志物COL2A1、aggrecan、COL1A1和ALP mRNA表达,Alcian blue、ALP及Alizarin red S染色检测软骨细胞外基质及骨基质钙盐沉积情况。进行干细胞裸鼠皮下移植,观察不同处理组形成骨块的组织结构情况,探讨HIF-1α对BMP2诱导干细胞成骨、软骨分化的影响。结果诱导分化后第1、3天,BMP2+HIF-1α组Sox9蛋白表达明显高于BMP2单独处理组,而BMP2+HIF-1α组Runx2蛋白表达明显低于BMP2单独处理组。诱导分化后第7、9天,BMP2+HIF-1α组COL2A1、aggrecan mRNA相对表达明显高于BMP2单独处理组(P<0.05),而BMP2+HIF-1α组COL1A1、ALP mRNA相对表达明显低于BMP2单独处理组(P<0.05)。Alcian blue染色发现BMP2+HIF-1α组软骨细胞外基质分泌多于BMP2单独处理组,染色更深;ALP染色发现BMP2+HIF-1α组ALP的活性弱于BMP2单独处理组;茜素红染色发现BMP2+HIF-1α组较BMP2单独处理组骨基质钙盐沉积更少;体内试验组织学观察见BMP2+HIF-1α组软骨成分更多,骨化不明显,BMP2单独处理组软骨成分少,软骨内骨化更明显。结论HIF-1α明显增强了BMP2诱导的干细胞成软骨分化,抑制了成骨分化及软骨内骨化,维持了软骨分化表型。

• 单位
  重庆医科大学附属第一医院; 第三军医大学