大鼠骨髓间充质干细胞向成骨与成脂分化过程中相关基因的表达变化

摘要

目的探讨大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨与成脂分化过程中相关基因表达的变化。方法采用全贴壁法分离培养大鼠BMSCs,并观察其形态学特征的变化,MTT法检测其生长状况,并绘制生长曲线。分别采用成骨和成脂诱导剂对第4代BMSCs进行诱导分化,应用碱性磷酸酶试剂盒、茜素红和油红O染色液检测其ALP活性、成骨和成脂分化能力;RT-QPCR检测诱导0、7、14和21 d的成骨分化相关基因Runt相关转录因子2(Runx2)、骨钙素(osteocalcin,OCN)、碱性磷酸酶(ALP)及成脂分化相关基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxidase proliferator activated receptor gamma,PPARγ)和脂肪酸结合蛋白(FABP4)的表达变化。结果全骨髓贴壁法能成功分离培养BMSCs,传代细胞生长增殖迅速,以长梭形细胞生长为主,细胞生长曲线呈S形。第4代BMSCs分别经成骨和成脂诱导剂诱导后,ALP、茜素红和油红O染色均呈阳性;诱导7、14和21 d后,Runx2、OCN、ALP、PPARγ和FABP4基因mRNA的表达量均显著高于0 d(P<0.05);成骨分化过程中,Runx2和ALP在第7天时表达量最高,之后呈下降趋势,OCN的表达量呈稳定上升趋势;成脂分化过程中,PPARγ在第7天时表达量最高,FABP4始终高表达。结论 BMSCs具有易于体外分离培养、扩增和经诱导后具有多向分化潜能等特点,成骨和成脂分化相关基因的表达量随诱导时间延长而变化,呈明显的时序性表达差异,提示分别在成骨与成脂分化过程中起重要调控作用,为BMSCs在骨、细胞和基因等工程中的机制研究提供了实验依据。