转化生长因子-β1促进骨形态发生蛋白9诱导间充质干细胞成骨分化

摘要

目的:探讨转化生长因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)在骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein9,BMP9)诱导间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)成骨分化过程中的作用。方法:应用鼠MSC C3H10T1/2,以重组腺病毒法将BMP9导入,施加TGF-β1处理,建立BMP9联合TGF-β1诱导MSC成骨分化模型。改良SEAP化学发光法检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性;茜素红S染色进行钙盐沉积检测;实时荧光定量PCR检测成骨相关基因Ⅰa2型胶原(collagenⅠa2,COLⅠa2)、骨桥素(osteopotin,OPN)、骨钙素(osteocalcin,OCN)的mRNA转录表达水平,免疫细胞化学法检测细胞内OPN、OCN表达变化。荧光素酶报告基因法检测信号通路的Smad水平。结果:TGF-β1与BMP9联合处理较BMP9单独处理能更早更多地提高ALP活性和引起钙盐沉积(F处理=18 782.10,P=0.000),持续处理达17 d后不再显示明显差异,TGF-β1单独处理与对照组间无明显差异(F=1.03,P=0.318)。TGF-β1与BMP9联合处理较BMP9单独处理可使COLⅠa2、OPN、OCN mRNA转录水平明显增高(COLⅠa2的F处理=250.30,P=0.000;OPN的F处理=795.64,P=0.000;OCN的F处理=206.55,P=0.000),COLⅠa2增高发生较早和显著(F=250.30,P=0.000);细胞内OPN、OCN蛋白阳性表达显著增强。TGF-β1联合BMP9处理能刺激信号通路相应的Smad荧光素报告活性(χ2=32.84,P=0.000)。结论:在BMP9诱导MSC成骨分化中,联合应用TGF-β1具有促进成骨作用,BMP9与TGF-β1在成骨分化中可能存在互补效应。