转录因子KLF15在骨髓间充质干细胞定向分化中的调控作用研究

转录因子KLF15在脂肪、肌肉细胞分化和葡萄糖代谢中有重要作用。我们在前期研究中首次发现KLF15在BMSC向成骨细胞分化中的表达，且将BMSC在不同葡萄糖浓度培养液中定向诱导分化时，KLF15的表达呈现出不同的时空变化模式。为深入研究KLF15在BMSC定向分化中的调控作用，本项目拟采用启动子芯片检测BMSC定向分化早期和后期KLF15的靶基因，比较不同分化方向、不同分化时期KLF15靶基因的表达差异；检测已知的成骨、成肌、成脂特异性基因以及葡萄糖转运子4（GLUT4）的表达，分析它们与KLF15及其靶基因表达的相关性；使用RNAi技术确定KLF15关键靶基因在BMSC定向分化中的功能；检测KLF15关键靶基因所参与的信号传导，探讨与BMSC定向分化以及葡萄糖代谢的关系。本研究对于BMSC定向分化的精细调控机制研究有重要意义，还将有助于了解BMSC在葡萄糖代谢性疾病中的再生和修复机理。

目前对间充质干细胞糖代谢与能量代谢调控途径的报道较少，糖代谢与能量代谢的改变如何影响间充质干细胞的分化从而对组织修复能力进行调节尚不清楚，研究其中的分子调控机理对于代谢综合征相关疾病的治疗具有十分重要的现实意义。本课题通过研究人BMSCs成脂和成骨分化过程中转录因子KLF15的表达模式、构建四环素诱导KLF15过表达及敲减系统，以及建立高热量摄入大鼠模型，对大鼠BMSCs进行生物学特性鉴定及基因芯片、细胞因子蛋白质芯片分析，并检测差异表达的细胞因子对大鼠BMSCs定向分化功能的影响，首次发现：(1)高热量摄入后，在血糖发生改变之前大鼠BMSCs的定向分化能力就开始降低；(2) 高热量摄入改变机体外周血中细胞因子的表达；(3) IL-1β不但抑制BMSCs成骨分化，而且明显促进其成脂分化；(4) 中性粒细胞趋化因子CINC-1显著促进BMSCs成脂分化，而CINC-3则有抑制成脂基因表达的作用；(5) 糖皮质激素受体GR在BMSCs定向分化中的表达趋势也发生相应改变。上述结果提示高热量摄入可能通过改变BMSCs微环境中细胞因子的表达水平，进而调控GR通路使BMSCs定向分化能力发生改变。