COX-2在BMP9诱导间充质干细胞骨分化过程中的作用研究

间充质干细胞（MSCs）是目前骨组织工程研究中广泛采用的种子细胞，如何有效促进其成骨分化是该领域中期待解决的关键问题之一。课题组研究发现，BMP9是目前诱导MSCs成骨分化能力最强的因子之一，但作用机制不详。临床发现，COX-2抑制剂明显抑制骨折修复过程和干细胞骨分化，其机制可能涉及BMP2等多种成骨因子，但对BMP9诱导MSCs成骨分化是否有相同作用尚无相关报道。前期研究发现，BMP9可诱导COX-2在MSCs中表达，COX-2抑制剂明显抑制BMP9诱导的碱性磷酸酶活性和钙盐沉积。基于上述发现及文献报道，我们认为COX-2可能是BMP9调节的重要靶基因之一。本课题拟采用过表达及干扰表达等分子生物学技术，从体外及体内两方面研究COX-2在BMP9诱导MSCs成骨分化中的作用及两者的相互关系。本课题的实施有望深入了解BMP9促进MSCs骨分化的机制，推动BMP9在组织工程骨乃至临床中的应用。

BMP9是诱导间充质干细胞成骨分化能力最强的因子之一，但其具体作用机制及影响其诱导成骨分化作用的因子还不十分清楚。本研究项目通过对BMP9诱导MSCs成骨分化的影响因子进一步深入研究，证明COX-2在BMP9诱导MSCs成骨分化过程中具有重要作用，并分析了COX-2对BMP9诱导MSCs成骨分化作用调节的可能机制。.课题组按照原定实验计划及方案，利用多种实验技术和方法顺利完成本研究项目。研究结果表明，COX-2在BMP9诱导MSCs成骨化过程中具有重要作用。COX-2是BMP9的靶基因，并且BMP9可通过BMP/Smad信号通路，直接调节COX-2表达。COX-2选择性抑制剂及COX-2沉默表达均能明显抑制BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化，表现为抑制不同时期的成骨分化标志物，如碱性磷酸酶、骨桥素、骨钙素及钙盐沉积等。COX-2对BMP9诱导的小鼠肢体发育有明显抑制作用，表现为COX-2抑制剂明显抑制BMP9诱导的肥大区及生长板的增殖；体内异位成骨实验结果表明，由重组腺病毒介导的COX-2沉默表达对BMP9诱导的MSCs异位成骨具有明显抑制作用，表现为成骨量、骨密度及骨小梁面积均明显低于单用BMP9处理组; 外源性过表达COX-2同时合并BMP9则能明显增强BMP9诱导的MSCs异位成骨能力。同时，沉默COX-2能显著抑制BMP9在MSCs中诱导的成骨分化转录调节因子表达，如Runx2和Dlx-5等。机制分析表明， COX-2能明显增强BMP9诱导的BMP/Smad信号通路转导活性，并对BMP9表达具有重要调节作用。 提示，COX-2与BMP9之间可能形成一条环形的正反馈调节通路,增强BMP9诱导的BMP/Smad信号通路的活化程度，实现对MSCs成骨分化的调节。进一步分析发现，COX-2对BMP9诱导MSCs成骨分化作用的影响并不是完全依赖于PGE2/EP受体/cAMP途径， PTEN可能与COX-2增强BMP9诱导MSCs成骨分化有关。.受本研究项目的支持，课题组已发表6篇相关论文。项目的后续研究已经获得2013年国家自然科学基金的支持，课题组将进一步分析COX-2在BMP9诱导MSCs成骨分化过程中作用及其可能的作用机制。