PTHrP-Ihh负反馈环路在骨骺干细胞力学信号转导中的作用及其机制研究

骺板发育异常及损伤临床常见但治疗棘手，由于骺板组织结构和功能的特殊性, 对骺板软骨细胞的增殖、分化规律和调控机制尚缺乏充分认识。本研究拟利用免疫磁珠分选技术分离纯化骨骺干细胞；细胞予以不同形式和强度的机械应力刺激，检测细胞外基质分泌及相关因子的表达情况，寻求最有效调控细胞分化和增殖的力学参数；检测异常或超负荷应力下细胞增殖、凋亡及相关凋亡基因的表达情况；细胞在适宜刺激下，检测其PTHrP、PTH/PTHrP受体、Ihh以及细胞骨架、整合素、钙离子等的变化及相互联系，在此基础上予以相应的受体拮抗剂及应用RNAi技术后检测并分析上述相关因子的表达分泌水平变化，探讨机械应力对骨骺干细胞分化、代谢的影响以及对PTHrP-Ihh负反馈环路的作用，以期从理论上阐明其力学信号转导机制，为选择有效干预措施治疗骺板发育异常、修复及重建骺板等提供理论及实验依据。

研究背景：力学信号刺激对骺板软骨细胞及间充质干细胞的代谢和功能活动都起着十分重要的作用。..研究方向：周期性张应力对骺板软骨细胞PTHrP（甲状旁腺激素相关肽）表达及增殖情况的影响，周期性张应力对间充质干细胞成骨分化能力的影响。..主要内容：.1. 周期性张应力刺激可以促进前肥大层和肥大层软骨细胞PTHrP表达，且F-actin（肌动蛋白）在此信号转导过程中发挥着重要的作用。.2. 适宜强度的张应力刺激可以促进骨骺干细胞增殖，但是过高强度的张应力刺激则会抑制细胞增殖。.3. 周期性张应力刺激可以促进骨髓来源和脂肪来源的间充质干细胞成骨分化，且前者对于张应力刺激更加敏感。.4. 去分化重编排的脂肪干细胞与普通脂肪干细胞相比，在张应力条件刺激下具有更好的成骨分化能力。..重要成果：.1. 应用免疫磁珠分选技术纯化前肥大层和肥大层的软骨细胞，进而利用周期性张应力刺激细胞。结果显示张应力刺激可以促进细胞PTHrP表达，且此促进作用在一定范围内呈强度依赖性和时间依赖性，细胞松弛素D破坏细胞骨架F-actin之后，此促进作用被抑制。.2. 适宜强度张应力刺激骨骺干细胞增殖，处于S期细胞的增加；过高强度张应力刺激后，细胞增殖受到抑制且处于S期细胞减少。.3. 周期性张应力刺激可以促进骨髓来源和脂肪来源的间充质干细胞成骨分化，且前者对于张应力刺激更加敏感。.4. 利用非病毒转染的方法对脂肪干细胞进行去分化重编排，且研究结果显示去分化重编排方法可以有效促进张应力诱导的脂肪干细胞的成骨分化。..科学意义：.周期性张应力在骺板软骨细胞和间充质干细胞的代谢过程中都发挥着十分重要的作用。本课题的研究为骺板损伤及骨骺发育障碍相关疾病的诊疗提供了相关的实验依据，为间充质干细胞在功能性骨组织工程中的应用也奠定了一定的理论基础。