Epac在骨髓间充质干细胞向成骨/脂肪细胞分化转向中的作用机制研究

骨髓间充质干细胞能定向诱导分化成脂肪细胞和成骨细胞，但在特定条件影响下，其向成骨/脂肪细胞分化会发生转向作用。研究这种分化转向的分子机制对探讨类似于骨质疏松的疾病发生机制具有重要意义。本项目是在我们发现骨髓间充质干细胞在向成骨细胞和脂肪细胞分化之间存在着转向作用以及Epac信号通路在骨髓间充质干细胞分化中的特殊作用，推测Epac信号通路可能在骨髓间充质干细胞向成骨细胞和脂肪细胞分化转向中起作用的基础上，通过Epac、Rho和Ras等信号通路的选择性调节，研究上述信号通路之间的网联关系以及Eapc信号通路在调节骨髓间充质干细胞向成骨/脂肪细胞分化转向中的可能作用，并通过关键细胞信号调控点的调节，研究平衡成骨细胞和脂肪细胞分化潜能的可行性，为探讨骨质疏松预防和治疗技术提供一定的科学依据。

按照项目研究计划要点，通过Epac信号通路影响骨髓间充质干细胞向成骨细胞和脂肪细胞分化转向的生物学效应、Epac信号通路影响骨髓间充质干细胞向成骨/脂肪细胞分化转向的分子机理和关键细胞信号调控点以及针对关键细胞信号调控点的干预技术对调节成骨细胞和脂肪细胞分化平衡的作用等三个方面开展了Epac在人骨髓间充质干细胞向成骨/脂肪细胞分化转向中的作用机制进行了研究。研究结果表明，人骨髓间充质干细胞中的Epac被活化后会导致其向脂肪细胞分化潜能增加，而向成骨细胞分化潜能降低。用一种特异性活化Epac的cAMP类似物8-pCPT-2’-O-Me-cAMP处理人骨髓间充质干细胞，则促进了脂肪细胞特异性基因的表达，而抑制了成骨细胞特异性基因的表达。8-pCPT-2’-O-Me-cAMP导致了PKB和CREB的活化，并抑制了RhoA、FAK、ERK和Runx2的活性。通过转染一种显性失活的Epac1 cDNA重组质粒来抑制内源性Epac活性，则降低了PI3K的活性。即使在激活内源性Epac的情况下，抑制PI3K或ARAP3的活性则导致RhoA和FAK活性上调。通过转染一种RhoA cDNA结构性活化的RhoA-V14的质粒来活化细胞内的RhoA 则激活了MEK/ERK/Runx2信号通路。由此，我们推导PI3K在人骨髓间充质干细胞向脂肪细胞和成骨细胞分化转向中起到了一种重要的开关分子作用。被Epac激活的PI3K导致CREB活化，并由此上调PPARγ表达，同时通过降低RhoA和FAK的活性抑制了MEK/ERK/Runx2信号通路的活化。即此，本项目研究已经完成了项目计划的全部内容。